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细胞自噬与风湿免疫病


日期: 2016 - 10 - 11   作者:   来源:   责编:   阅读次数:
本文摘要:

  最新研究表明,自噬参与自身免疫性疾病的发生发展,细胞自噬是细胞在自噬相关基因的调控下利用溶酶体降解自身受损的细胞器和大分子物质的过程,是以胞质内自噬体的出现为标志的细胞自我消化过程。

  广义上的自噬包括巨自噬、小自噬和分子伴侣介导的自噬 3 种类型。在哺乳动物中研究最多的是巨自噬,即通常说的自噬。

  细胞自噬首次于20世纪50 年代被比利时科学家Christian de Duve 在电镜察下观察到,Christian de Duve 也因此被尊为细胞自噬研究的鼻祖。

  电镜下观察自噬小体虽然被认为是自噬检测的金标准,但由于其自身的局限性而其应用受到限制。微管相关蛋白轻链3是哺乳动物体内的酵母同源蛋白Atg8,在细胞内有两种存在形式:LC3Ⅰ和LC3Ⅱ。

  LC3 蛋白在合成后其C 端即被Atg4 蛋白酶切割变成LC3Ⅰ而散在分布于细胞质内。LC3Ⅰ和磷脂酰乙醇胺偶联形成LC3Ⅱ定位于自噬体内膜和外膜,且始终稳定地保留在自噬体膜上直到与溶酶体融合,因而被作为检测自噬的标记物。

  虽然LC3Ⅱ相对分子质量大于LC3Ⅰ,但因其疏水极性,在十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDSPAGE)中的迁移速率大于LC3Ⅰ,LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的水平能反映自噬体的数量。绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)转染LC3,并通过荧光显微镜观察,定量分析GFPLC3Ⅱ荧光斑点,或经流式细胞术定量分析荧光强度,也能够反映自噬体的数量。

  另外,p60/SQSTM1 介导LC3Ⅱ与自噬体膜的连接,在自噬的中、晚期被降解,细胞内p62/SQSTM1 的表达水平与自噬体数量呈负相关,也被作为自噬检测的常用指标。但需要指出的是,细胞自噬是一动态过程,自噬体的数量并不能代表细胞自噬水平,只有基于自噬流的检测才是反映自噬活性的可靠指标。

  正常生理条件下机体大部分组织细胞均存在不同水平的基础性自噬,广泛参与机体的生理功能,包括:①维持能量平衡:通过降解生命活动非必需物质,自噬可以维持细胞氨基酸、葡萄糖、脂肪酸及核酸的动态平衡;

  ②细胞自我修复:自噬可以清除在细胞正常生长过程中产生的异常线粒体(线粒体自噬)、过氧化物酶体(过氧化物酶体自噬)及异常聚集的蛋白质等而维持细胞的正常生理功能;

  ③蛋白质质量控制:自噬可以维持蛋白质合成与降解的动态平衡及清除细胞产生的错误折叠的蛋白质,尤其是在蛋白酶体途径受到抑制时;

  ④细胞的成熟与分化:自噬关键基因被敲除后细胞的成熟与分化会发生障碍;

  ⑤感染与免疫:自噬不仅参与机体抵抗细菌及病毒等病原菌的感染过程,也参与淋巴细胞的成熟及分化。

  细胞自噬功能异常广泛参与多种疾病的发生发展。在肿瘤细胞发生的早期,细胞可以通过自噬降解异常聚集的蛋白质而起到抑制肿瘤细胞形成的作用,但当外界促肿瘤因素持续存在而导致肿瘤细胞形成之后,其又可以通过自噬为肿瘤细胞的生存提供能量,并且逃避化疗药物对其杀伤。

  神经细胞自噬功能障碍后可导致大量蛋白质的聚集,从而在神经退行性疾病,包括阿尔茨海默病、亨廷顿舞蹈病及肌萎缩侧索硬化症的发生中起着重要的作用。

  在一些肌病及心肌病中发现,肌细胞溶酶体功能障碍而导致大量自噬体的聚集。细胞自噬在代谢性疾病及非酒精性脂肪肝等疾病的发生发展中也起着重要的作用,针对自噬功能障碍的治疗标靶已成为治疗许多疾病新的方向。

  细胞自噬在免疫系统稳态和功能维持方面亦发挥着重要的作用,包括病原微生物的清除及抗原递呈、免疫细胞的存活及分化、介导细胞因子的产生及免疫通路的调节等。

  细胞可以通过模式识别受体,如Toll 样受体、Nod 样受体和视黄酸(维甲酸)诱导基因蛋白Ⅰ受体,及病原相关分子模式,如高迁移率族蛋白1、三磷酸腺苷(ATP)和DNA 复合物,激活自噬途径降解胞内病原微生物,从而在固有免疫中起着重要作用。

  细胞也可经自噬途径将抗原信息递呈给MHCⅡ分子,从而激活淋巴细胞,因此在适应性免疫中也起着重要的作用。在胸腺中细胞自噬参与T 细胞的发育分化及选择,而在骨髓中细胞自噬在B 细胞的发育分化中也起着重要的作用,并对骨髓浆细胞库具有保护作用,参与并维持长期体液免疫记忆。

  许多研究显示,细胞自噬可以通过阻断许多炎症通路而起控制炎症和免疫反应的作用。例如,ATG5ATG12复合物可以与IFNβ启动子刺激蛋白1 结合而阻断PRR 介导的IFNⅠ信号通路,而ATG9 可以抑制TBK1的活化而阻断IFNⅠ信号通路。

  而Atg5 缺陷的巨噬细胞可产生大量的IL1α,进而引起组织损伤。细胞自噬也可通过降解BCL10而减少NF资B 的激活。

  因此,细胞自噬异常也广泛参与自身免疫病的发生发展。基因组连锁分析、候选基因及全基因组关联研究发现一些自噬相关基因与机体的免疫功能紊乱存在相关性,这也表明自噬参与自身免疫性疾病的发生发展。


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