細(xì)胞自噬-B.ppt

1、細(xì)胞自噬(autophagy),2,細(xì)胞的死亡形式： 死亡是所有細(xì)胞的最終命運,非程序性細(xì)胞死亡(壞死) 程序性細(xì)胞死亡（PCD) 包括：凋亡(apoptosis)、自噬(autophagy)、有絲分裂災(zāi)變(mitotic catastrophe)、脹亡(oncosis)、衰老性細(xì)胞死亡(senescence )、 副凋亡(paraptosis )、細(xì)胞焦亡(pyroptosis )、鐵死亡(ferroptosis)、壞死性凋亡(necroptosis ),3,壞死( necrosis ） 是以酶溶性變化為特點的活體內(nèi)局部組織細(xì)胞的死亡 。 刺激強烈，被動死亡！ 近期的研究表明，細(xì)胞壞死可能是

2、細(xì)胞“程序性死亡”的另一種形式，具有包括引發(fā)炎癥反應(yīng)在內(nèi)的重要生理功能。當(dāng)細(xì)胞凋亡不能正常發(fā)生而細(xì)胞必須死亡時，壞死作為凋亡的“替補”方式被采用。,4,細(xì)胞凋亡（apoptosis) 一般是指機體細(xì)胞在發(fā)育過程中或在某些因素作用下，通過細(xì)胞內(nèi)基因及其產(chǎn)物的調(diào)控而發(fā)生的一種程序性細(xì)胞死亡(programmed cell death)。 刺激較為強烈，主動死亡！ 一般表現(xiàn)為單個細(xì)胞的死亡，且不伴有炎癥反應(yīng)。 細(xì)胞凋亡是一種主動過程，是為了更好的適應(yīng)生存環(huán)境而主動的死亡現(xiàn)象。,2020/10/8,6,有絲分裂災(zāi)變 (mitotic catastrophe) 又稱有絲分裂細(xì)胞死亡( mitotic c

3、ell death)，是指DNA發(fā)生損傷導(dǎo)致細(xì)胞無法進(jìn)行完全分裂從而導(dǎo)致四倍體或者多倍體的現(xiàn)象。,7,脹亡（oncosis） 機體在一定的生理或病理條件下會發(fā)生腫脹樣細(xì)胞死亡,命名為脹亡。 脹亡早期表現(xiàn)為細(xì)胞腫脹、線粒體圓脹、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膨脹、漿膜形成突起即起泡。起泡是ATP 耗竭的后果。與凋亡不同的是以細(xì)胞核溶解方式導(dǎo)致死亡。 也稱程序性細(xì)胞壞死。,8,脹亡的機制可能是膜離子通道失控導(dǎo)致鈉離子大量涌入，細(xì)胞腫脹最終死亡。 共同的信號通路可能與caspase通路有關(guān)。,9,衰老性細(xì)胞死亡 (Senescence cellular aging) cell senescence(細(xì)胞衰老) 是機體在退化

4、時期生理功能下降和紊亂的綜合表現(xiàn), 是不可逆的生命過程。 細(xì)胞的衰老與死亡是新陳代謝的自然現(xiàn)象。細(xì)胞衰老是客觀存在的，同新陳代謝一樣, 細(xì)胞衰老是細(xì)胞生命活動的客觀規(guī)律。,10,細(xì)胞焦亡（Pyroptosis ） 是近年來發(fā)現(xiàn)并證實的一種新的程序性細(xì)胞死亡方式,其特征為依賴于半胱天冬酶-1 (caspase-1),并伴有大量促炎癥因子的釋放。 細(xì)胞焦亡的形態(tài)學(xué)特征、發(fā)生及調(diào)控機制等均不同于凋亡、壞死等其他細(xì)胞死亡方式。研究表明,細(xì)胞焦亡廣泛參與感染性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病和動脈粥樣硬化性疾病等的發(fā)生發(fā)展 。,11,型程序性細(xì)胞死亡中的典型代表，描述這種形式程序性細(xì)胞死亡方式的稱謂還有“非溶酶體

5、形式的空泡性細(xì)胞死亡” (Non-lysosomal vesiculate)、“細(xì)胞質(zhì)死亡”(Cytoplasmic death)、“3B型死亡”(Type 3B death)等等。 其典型特征是由線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫脹造成的胞漿空泡化。與壞死不同的是，副凋亡并不出現(xiàn)細(xì)胞膜的破壞。,副凋亡（Paraptosis）,12,鐵死亡（ferroptosis） 最近發(fā)現(xiàn)的一種調(diào)節(jié)性壞死形式，F(xiàn)erroptosis 是近年來發(fā)現(xiàn)的一種由鐵依賴的氧化損傷引起的細(xì)胞死亡模式。 與凋亡、壞死、自噬不同。這一死亡過程的標(biāo)志為細(xì)胞質(zhì)和脂質(zhì)活性氧增多、線粒體變小以及線粒體膜密度較大。,13,壞死也可以作為一種程序性死亡

6、途徑。 具有壞死樣表征的細(xì)胞死亡有助于維持胚胎發(fā)育和成年組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài); 壞死樣細(xì)胞死亡可以通過配體結(jié)合到其特異性膜受體而被誘導(dǎo)產(chǎn)生; 壞死可以被遺傳、表觀遺傳以及藥理學(xué)的因素調(diào)控; caspase的失活可使凋亡轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械蛲鰳雍蛪乃罉踊旌咸卣鞯募?xì)胞死亡或者完全性壞死,壞死性凋亡（Necroptosis ）,14,自噬（autophagy）是繼凋亡（apoptosis）后，當(dāng)前生命科學(xué)最熱的研究領(lǐng)域。,15,比利時科學(xué)家Christian de Duve在上世紀(jì)50年代通過電鏡觀察到自噬體（autophagosome）結(jié)構(gòu)，并且在 1963 年溶酶體國際會議（CIBA Foundation S

7、ymposium on Lysosomes）上首先提出了“自噬”這種說法。因此Christian de Duve被公認(rèn)為自噬研究的鼻祖。Christian de Duve 也因發(fā)現(xiàn)溶酶體，于1974年獲得諾貝爾獎 。,16,自噬的定義,自噬（autophagy）是細(xì)胞內(nèi)的一種“自食（Self-eating）”的現(xiàn)象 。 是普遍存在于大部分真核細(xì)胞中的一種現(xiàn)象, 是溶酶體對自身結(jié)構(gòu)的吞噬降解, 它是細(xì)胞內(nèi)的再循環(huán)系統(tǒng)(recycling system)。,17,自噬是指膜（大部分表現(xiàn)為雙層膜，有時多層或單層）包裹部分胞質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)需降解的細(xì)胞器、蛋白質(zhì)等形成自噬體（autophagosome），并

8、與內(nèi)涵體（endosome）形成所謂的自噬內(nèi)涵體（amphisomes），最后與溶酶體融合形成自噬溶酶體（autophagolysosome），降解其所包裹的內(nèi)容物，以實現(xiàn)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和細(xì)胞器的更新。,18,目前普遍認(rèn)為自噬是一種防御和應(yīng)激調(diào)控機制。細(xì)胞可以通過自噬和溶酶體，消除、降解和消化受損、變性、衰老和失去功能的細(xì)胞、細(xì)胞器和變性蛋白質(zhì)與核酸等生物大分子。為細(xì)胞的重建、再生和修復(fù)提供必須原料，實現(xiàn)細(xì)胞的再循環(huán)和再利用。它既是體內(nèi)的“垃圾處理廠”，也是“廢品回收站”；它既可以抵御病原體的入侵，又可保衛(wèi)細(xì)胞免受細(xì)胞內(nèi)毒物的損傷。因此一般說來，凋亡是程序化細(xì)胞死亡，自噬是程序化細(xì)胞存活。,19,自

9、噬過程,第一步： 細(xì)胞接受自噬誘導(dǎo)信號后，在胞漿的某處形成一個小的類似“脂質(zhì)體”樣的膜結(jié)構(gòu)，然后不斷擴張，但它并不呈球形，而是扁平的，就像一個由2層脂質(zhì)雙層組成的碗，可在電鏡下觀察到，被稱為Phagophore（自噬泡），是自噬發(fā)生的鐵證之一。,20,第二步 Phagophore不斷延伸，將胞漿中的任何成分，包括細(xì)胞器，全部攬入“碗”中，然后“收口”，成為密閉的球狀的autophagosome（自噬體）。 電鏡下觀察到自噬體是自噬發(fā)生的鐵證之二。2個特征：一是雙層膜，二是內(nèi)含胞漿成分，如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎片等。,21,第三步 autophagosome形成后，可與細(xì)胞內(nèi)吞的吞噬泡、吞飲泡和內(nèi)涵體

10、（endosome）形成所謂的自噬內(nèi)涵體（amphisomes），最后與溶酶體融合形成自噬溶酶體（autophagolysosome）。期間自噬體的內(nèi)膜被溶酶體酶降解，2者的內(nèi)容物合為一體，自噬體中的“貨物”也被降解，產(chǎn)物（氨基酸、脂肪酸等）被輸送到胞漿中，供細(xì)胞重新利用，而殘渣或被排出細(xì)胞外或滯留在胞漿中。,22,23,24,自噬分類,大自噬（macroautophagy）：細(xì)胞漿中可溶性蛋白和變性壞死的細(xì)胞器被非溶酶體來源的雙層膜結(jié)構(gòu)所包裹，即自噬泡(phagophore)，并由自噬泡將其攜帶到溶酶體中降解加工； 小自噬(microautophagy)：溶酶體的膜直接包裹長壽命蛋白等，并在

11、溶酶體內(nèi)降解； 分子伴侶介導(dǎo)的自噬（chaperone-mediated autophagy,CMA）：胞質(zhì)內(nèi)蛋白結(jié)合到分子伴侶后被轉(zhuǎn)運到溶酶體腔中，然后被溶酶體酶消化。CMA 的底物是可溶的蛋白質(zhì)分子，在清除蛋白質(zhì)時有選擇性，而前兩者無明顯的選擇性。,25,26,自噬的發(fā)生,細(xì)胞正常情況下很少發(fā)生自噬，除非有誘發(fā)因素的存在。 這些誘發(fā)因素很多，也是研究的熱門。既有來自于細(xì)胞外的（如外界中的營養(yǎng)成分、缺血缺氧、生長因子的濃度等），也有細(xì)胞內(nèi)的（代謝壓力、衰老或破損的細(xì)胞器、折疊錯誤或聚集的蛋白質(zhì)等）。由于這些因素的經(jīng)常性存在，因此，細(xì)胞保持了一種很低的、基礎(chǔ)的自噬活性以維持自穩(wěn)。,自噬體的發(fā)生

12、,當(dāng)beclin-1被活化后，胞漿中先形成很多個membrane source（自噬體膜發(fā)生中心），在它們不斷擴展的過程中（phagophore到autolysosome），VMP1蛋白由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體轉(zhuǎn)位到自噬體膜上（又叫TMEM49，已知唯一與自噬有關(guān)的跨膜蛋白），同時，MAP1-LC3由胞漿型（即LC3-I）轉(zhuǎn)位到自噬體膜（即LC3-II），LC3這一轉(zhuǎn)變過程可被Western Blot和熒光顯微鏡檢測到，現(xiàn)已成為監(jiān)測自噬體形成的推薦方法。,2020/10/8,28,自噬過程很快，被誘導(dǎo)后8min即可觀察到自噬體（autophagosome）形成，2h后自噬溶酶體（autolysoso

13、me）基本降解消失。這有利于細(xì)胞快速適應(yīng)惡劣環(huán)境。 批量降解：這是與泛素化蛋白酶體系統(tǒng)（UPS)降解途徑的顯著區(qū)別,29,自噬的調(diào)控,抑制類1）Class I PI3K pathway （PIphosphatidylinositol，磷脂酰肌醇）與IRS (Insulin receptor substrate) 結(jié)合，接受胰島素受體傳來的信號（血糖水平高抑制自噬）2）mTOR pathway（mammalian target of rapamycin）mTOR是一個絲/蘇氨酸蛋白激酶。能接受多種上游信號，如Class I PI3K、IGF-1/2、MAPK，能感受營養(yǎng)和能量的變化。 激活類1）

14、Class III PI3K pathway 結(jié)構(gòu)上類似于Class I PI3K，但作用相反。,30,31,自噬基因（autophagy-related gene，ATG）的克隆始于酵母（yeast）。第一個酵母自噬基因（ATG）于1997年被日本科學(xué)家Yoshinori Ohsumi小組克隆，命名為Atg1，文章發(fā)表在Gene上 。第一個哺乳動物自噬基因于1998年被美國科學(xué)家Beth Levine小組克隆，命名為Beclin 1，發(fā)表在J Virol。,32,33,Beth Levine 博士，首先克隆了第一個哺乳動物自噬基因Beclin 1 ，有可能獲諾貝爾獎；美國德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)

15、中心自噬研究部門負(fù)責(zé)人、內(nèi)科學(xué)及微生物學(xué)系教授，1999年，她發(fā)現(xiàn)了第一個與乳腺癌抑制因子相關(guān)的哺乳動物自噬基因beclin1，這是科學(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)與人類基因相關(guān)的自噬基因。,34,自噬相關(guān)信號通路,mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 mTOR可對細(xì)胞外包括生長因子、胰島素、營養(yǎng)素、氨基酸、葡萄糖等多種刺激產(chǎn)生應(yīng)答。它主要通過PI3K/Akt/mTOR途徑來實現(xiàn)對細(xì)胞生長、細(xì)胞周期等多種生理功能的調(diào)控作用。 正常情況下，結(jié)節(jié)性腦硬化復(fù)合物-1(TSC-1)和TSC-2形成二聚體復(fù)合物，是小GTP酶Rheb(Ras-homolog enriched in brain)的抑制劑，而Rheb是mTOR活化所必需的

16、刺激蛋白，因此TSC-1/TSC-2在正常情況下抑制mTOR的功能。,35,當(dāng)Akt活化后，它可磷酸化TSC-2的Ser939和Thr1462，抑制了TSC-1/TSC-2復(fù)合物的形成，從而解除了對Rheb的抑制作用，使得mTOR被激活?；罨膍TOR通過磷酸化蛋白翻譯過程中的某些因子來參與多項細(xì)胞功能，其中最主要的是4EBP1和P70S6K。,36,mTOR是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、增殖、運動、存活和自噬等上游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的匯合點。mTOR存在兩種不同的復(fù)合物形式，分別為對雷帕霉素敏感的mTOR復(fù)合物mTORC1和不敏感的mTORC2，前者主要調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、細(xì)胞凋亡、能量代謝和細(xì)胞自噬，后者主要與細(xì)胞

17、骨架重組和細(xì)胞存活有關(guān)。,37,胰島素樣生長因子(IGF)和表皮生長因子(EGF) 可活化mTOR，負(fù)調(diào)控自噬發(fā)生，這種作用主要經(jīng)由PI3KAkt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路實現(xiàn)，涉及的因子有3磷酸肌醇依賴性蛋白激酶(PDK1)、Ras同源類似物(Rheb)、磷酸酯酶與張力蛋白同源物(PTEN)、結(jié)節(jié)性腦硬化復(fù)合物(TSC2)等。,38,在能量供應(yīng)不足的情況下，Rag、絲裂原活化蛋白激酶激酶(MEK)-胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)、絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶(LKB1)一AMPK等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子均可直接或間接作用于mTOR，發(fā)揮調(diào)控自噬的作用。,39,PI3KAkt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 PI3KAkt通路是廣泛存在于細(xì)胞內(nèi)重要

18、的生存信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之一，其激活與細(xì)胞增殖、分化、凋亡、自噬密切相關(guān)。 關(guān)鍵分子主要包括PI3K、PTEN、Akt和mTOR。 型P13K激活可抑制細(xì)胞自噬; 型PI3K與自噬關(guān)系不大; 型PI3K激活可促進(jìn)細(xì)胞自噬。,40,Akt是PI3KAkt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路下游的關(guān)鍵分子，激活后磷酸化的Akt可影響下游多種效應(yīng)分子活性，還能磷酸化細(xì)胞周期調(diào)控因子p27，而p27可作用于細(xì)胞周期蛋白(cyclin)cyclin激酶(CDK)，從而激活CDK活性，促進(jìn)細(xì)胞增殖。,41,饑餓、缺氧、壓力等應(yīng)激條件均會引起PBK下游Akt活化減少，使細(xì)胞周期停滯，從而抑制細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，直至細(xì)胞死亡。IGF-

19、I、Ras可直接作用于型PI3K，加強下游Akt活化，促進(jìn)細(xì)胞增殖。 與之相反，抑癌基因PTEN卻能抑制Akt活化，減少cyclin E-CDK2復(fù)合物形成，使細(xì)胞阻滯于G1期，負(fù)性調(diào)節(jié)PI3KAkt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，抑制細(xì)胞增殖并促進(jìn)細(xì)胞自噬。,42,自噬的研究方法,正常培養(yǎng)的細(xì)胞自噬活性很低，不適于觀察，因此，必須對自噬進(jìn)行人工干預(yù)和調(diào)節(jié) 。 自噬誘導(dǎo)劑 Bredeldin A / Thapsigargin / Tunicamycin ：模擬內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激 Carbamazepine/ L-690，330/ Lithium Chloride（氯化鋰）：IMPase 抑制劑（Inositol mon

20、ophosphatase，肌醇單磷酸酶） Earles平衡鹽溶液：制造饑餓;N-Acetyl-D-sphingosine（C2-ceramide）：Class I PI3K Pathway抑制劑；Rapamycin：mTOR抑制劑；Xestospongin B/C：IP3R阻滯劑,43,自噬抑制劑 3-Methyladenine（3-MA）：（ClassIIIPI3K）hVps34抑制劑 BafilomycinA1：質(zhì)子泵抑制劑 Hydroxychloroquine（羥氯喹）：抑制自噬體與溶酶體的融合,44,45,檢測方法,形態(tài)學(xué)檢測： 電子顯微鏡，AO染色, MDC染色 AO 是一種具有細(xì)胞

21、滲透性的熒光染色方法，可以染色DNA 和胞質(zhì)為亮綠色。AO 也可以滲透進(jìn)入酸性細(xì)胞器，例如自噬溶酶體，當(dāng)pH 值較低的時候，AO 發(fā)出紅色熒光，且強度與酸性程度相關(guān)。所以在AO 標(biāo)記的細(xì)胞中，酸性囊泡細(xì)胞器結(jié)構(gòu)可以通過流式細(xì)胞儀或者在熒光顯微鏡下觀察到。 MDC 染色也是一種常用的酸性細(xì)胞器標(biāo)記技術(shù)。,46,phagophore的特征為：新月狀或杯狀，雙層或多層膜，有包繞胞漿成分的趨勢。 自噬體（AV1）的特征為：雙層或多層膜的液泡狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)含胞漿成分，如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體等。 自噬溶酶體（AV2）的特征為：單層膜，胞漿成分已降解。（autophagicvacuole，AV）。,47,細(xì)胞

22、免疫熒光GFP-LC3標(biāo)記 無自噬時，GFP-LC3融合蛋白彌散在胞漿中；自噬形成時，GFP-LC3融合蛋白轉(zhuǎn)位至自噬體膜，在熒光顯微鏡下形成多個明亮的綠色熒光斑點，一個斑點相當(dāng)于一個自噬體，可以通過計數(shù)來評價自噬活性的高低。,48,49,Western blot 檢測 自噬形成時，胞漿型LC3（即LC3-I）會酶解掉一小段多肽，轉(zhuǎn)變?yōu)椋ㄗ允审w）膜型（即LC3-II），因此，LC3-II/I比值的大小可估計自噬水平的高低。,50,CellTrackerTM Green染色 LysoTrackerTM 探針 MitoTracker探針：特異性顯示活的線粒體 Lamp-2：溶酶體膜蛋白，可用于監(jiān)測

23、自噬體與溶酶體融合,Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy in higher eukaryotes，Autophagy ，2008，4（2）： 151-175;,51,自噬的研究熱點,自噬體膜的來源問題； 細(xì)胞器自噬，特別是線粒體自噬（mitophagy）； Beclin 1復(fù)合物的形成和調(diào)控蛋白以及mTOR信號通路在自噬中的作用； 自噬過程本身的機制研究（比如捕獲胞漿成分的特異性問題、自噬相關(guān)蛋白的轉(zhuǎn)位及組裝）； 自噬與細(xì)胞存活、死亡的關(guān)系 。,52,自噬與細(xì)胞死亡,細(xì)胞死亡前

24、胞漿中存在大量的自噬體或自噬溶酶體，但這樣的細(xì)胞缺乏凋亡的典型特點，如核固縮（pyknosis）, 核破裂（karyorhexis）、細(xì)胞皺縮（shrinkage）、沒有凋亡小體的形成等，被稱為自噬樣細(xì)胞死亡（autophagic cell death，ACD），它是一種新的細(xì)胞程序性死亡。,53,自噬是否是細(xì)胞死亡的直接原因目前還存在很大的爭議。到底是Cell death by autophagy（自噬引起死亡）還是 Cell death with autophagy（死亡時有自噬發(fā)生，但不是直接原因）？,54,由于在形態(tài)學(xué)上2者無明顯區(qū)別，但通過阻斷自噬，觀察細(xì)胞的結(jié)局可區(qū)分開來： Cel

25、l death by autophagy 細(xì)胞存活， Cell death with autophagy 細(xì)胞死亡。,55,自噬與疾病,自噬在機體的免疫、感染、炎癥、腫瘤、心血管病、神經(jīng)退行性病的發(fā)病中具有十分重要的作用。目前研究最熱的三類疾病是腫瘤、神經(jīng)退行性疾病和免疫性疾病。,56,細(xì)胞自噬與疾病的關(guān)系目前的研究尚未闡明，與疾病的遏制與促進(jìn)疾病的發(fā)生呈現(xiàn)雙重性。 一方面，某些情況下細(xì)胞自噬幫助防止或者阻遏疾病的進(jìn)程； 另外一方面，細(xì)胞自噬促進(jìn)疾病的發(fā)生。,57,細(xì)胞自噬與神經(jīng)退行性疾病,神經(jīng)退行性疾病共同病理特征是神經(jīng)元內(nèi)存在易聚集蛋白，如突變的-突觸核蛋白(-synuclein)、淀粉樣

26、前體蛋白、Tau蛋白、Huntingtin蛋白等，它們對神經(jīng)元產(chǎn)生毒性作用，最終導(dǎo)致神經(jīng)元的死亡而出現(xiàn)相應(yīng)的臨床癥狀。 正常情況下，UPS 和CMA負(fù)責(zé)降解細(xì)胞內(nèi)的可溶性蛋白成分； 疾病代償期，UPS和CMA功能下降，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)異常蛋白形成復(fù)合體堆積；而大自噬激活后可以清除變性的蛋白復(fù)合體； 疾病失代償期，UPS,CMA和大自噬功能下降，異常蛋白和自噬泡堆積和增多。,58,在AD病人的腦中，大量-淀粉樣蛋白在AV中堆積，說明細(xì)胞自噬與該病的發(fā)病機理有關(guān)。 AD病人腦細(xì)胞中Beclin1表達(dá)水平降低,這可能影響自噬體的形成。 AD疾病模型的轉(zhuǎn)基因小鼠中提高Beclin1的表達(dá)會減少-淀粉樣蛋白的

27、形成。 最近研究發(fā)現(xiàn)Atg7基因缺失與神經(jīng)元中磷酸化的Tau蛋白堆積、神經(jīng)退行性病變有重要關(guān)系。刺激mTOR非依賴性細(xì)胞自噬能避免tau突變的轉(zhuǎn)基因小鼠出現(xiàn)神經(jīng)退化現(xiàn)象。,59,細(xì)胞自噬與PD發(fā)病機理之間的關(guān)聯(lián)體現(xiàn)在PINK1蛋白。正常的PINK1蛋白與Beclinl相互作用，是細(xì)胞自噬的正調(diào)控因子，過表達(dá)PINK1顯著提高基礎(chǔ)和饑餓誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬水平。而突變體的PINK1蛋白顯著降低細(xì)胞自噬的能力。 在小鼠腦黑質(zhì)致密區(qū)、中腦和后腦部分區(qū)域條件性敲除多巴胺神經(jīng)元細(xì)胞中Atg7基因，小鼠表現(xiàn)出帕金森氏癥特征，如腦細(xì)胞中出現(xiàn)-Synuclein的聚集體和泛素化蛋白聚集體，多巴胺能神經(jīng)元喪失等。 與

28、PD相關(guān)的關(guān)鍵蛋白是Parkin蛋白，Parkin蛋白具有泛素連接酶E3的作用，它與PINK1相互作用啟動細(xì)胞自噬途徑，清除失去功能的線粒體。,60,疾病早期，被激活的細(xì)胞自噬行為能清除這些變性蛋白；但隨著病情的發(fā)展，當(dāng)變性蛋白的積累速率超過自噬的清除能力，就會引起自噬的過度激活，發(fā)生自噬性細(xì)胞死亡，加重病情發(fā)展。,61,細(xì)胞自噬與腫瘤,細(xì)胞自噬在腫瘤的作用爭論最大，是一把雙刃劍。主要表現(xiàn)自噬基因敲除的動物自發(fā)腫瘤增多；相反自噬基因敲除后，增加了化療、放療、免疫治療的敏感性。 在腫瘤惡性病變中，癌細(xì)胞是正常機體中的異質(zhì)細(xì)胞，其中的某些基因受環(huán)境的改變或抗癌藥物的誘導(dǎo)可激活細(xì)胞自噬，抑制癌細(xì)胞的

29、增殖。但在腫瘤發(fā)生初期，由于癌前細(xì)胞的快速增長，會造成營養(yǎng)和氧氣供應(yīng)不足，細(xì)胞自噬作用可通過降解大分子或細(xì)胞器給腫瘤細(xì)胞補充營養(yǎng)，從而使腫瘤細(xì)胞存活和增殖。,62,自噬與腫瘤的發(fā)生,細(xì)胞癌變前自噬的誘發(fā)：癌變前的細(xì)胞通常經(jīng)受環(huán)境壓力，這些壓力會影響細(xì)胞器功能或遺傳物質(zhì)穩(wěn)定性，并進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞代謝紊亂。細(xì)胞內(nèi)大量代謝廢物聚集或能量的缺乏激活自噬相關(guān)基因啟動自噬。 自噬有利！,63,自噬抑制腫瘤的發(fā)生： 自噬是維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的一個重要機制。 自噬缺陷的細(xì)胞存在促癌蛋白p62SQSTM、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶和線粒體損傷的累積以及活性氧(ROS）的增多，這些改變會破壞細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，促使細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能受

30、損，并進(jìn)一步導(dǎo)致DNA損傷突變，最終導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。 自噬能清除這些細(xì)胞內(nèi)的代謝廢物、長壽命蛋白及受損的細(xì)胞器。避免細(xì)胞內(nèi)毒性物質(zhì)如ROS、p62等的積累，從而穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，抑制細(xì)胞癌變。 部分自噬相關(guān)蛋白體現(xiàn)抑制腫瘤發(fā)生的作用。如Beclin 1。 自噬有利！,64,自噬與腫瘤的發(fā)展,腫瘤發(fā)展中誘發(fā)自噬： 腫瘤細(xì)胞的增殖速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過血管的生成速度，氧氣和營養(yǎng)的缺乏成為實體瘤的基本病理特征。低糖可導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能紊亂并釋放大量Ca2+到胞質(zhì)，進(jìn)一步導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)大量蛋白質(zhì)的異常折疊，細(xì)胞通過激活分子伴侶、翻譯衰退和自噬相關(guān)的降解途徑來處理這些異常蛋白質(zhì)。當(dāng)ATPAMP降低時，AMPK被激活，進(jìn)而磷酸化激活TSC12，激活的TSC12能抑制mTOR，