细胞自噬研究进展

细胞自噬是真核生物在进化过程中高度保守、基于溶酶体的一种胞内降解途径,对维持细胞和生物体的稳态平衡有重要作用。研究表明,自噬参与生物体发育、免疫反应、代谢调节、细胞凋亡和衰老等多种过程。自噬功能异常与神经退行性疾病、肿瘤等的发生发展密切相关。近30年,我们对细胞自噬的认识无论是在分子机制上还是生理功能方面都有了长足的发展。为进一步加深对细胞自噬的认识,该文主要对细胞自噬的概念、自噬核心机器的组成及调控机制、自噬类型、生理功能及与疾病的关系作一简单综述。     

运动：一种双向调控疾病中自噬异常的手段

自噬(autophagy)是一种进化上高度保守的细胞降解过程,它可以完成细胞成分的基本周转,并提供能量和大分子前体以维持生物体的代谢与平衡。近年研究发现,细胞自噬水平的失调与多种疾病的发生和发展密切相关,这一点已在多种疾病动物模型中得到验证。过高或不足的自噬水平都可能导致疾病。运动作为一种与能量代谢及细胞内环境变化密切相关的活动,与细胞自噬过程之间有密切关联。而运动对自噬的调节是一个双向的过程。对于自噬不足或过度引起的疾病,运动可以恢复其正常的自噬功能,并起到改善、延缓疾病进展的作用。当前,对于运动调控疾病背景下异常的自噬水平的理论及机制尚缺乏充分的阐述。深入探索和讨论运动对疾病中异常自噬水平的调节,将有助于我们拓展视野,为更全面地理解运动在预防和改善各种与自噬相关的疾病过程中的潜在机制和作用。因此,本综述分析概括总结了运动改善疾病中过高或不足的自噬水平及运动对疾病的缓解效果,梳理了运动与自噬的双向调控关系,并进一步提炼归纳了运动调控异常自噬水平所涉及的相关信号通路。这为探究运动促进健康的机制及理清运动调控自噬之间的关系提供理论依据与参考。     

线粒体动力学及线粒体自噬调控机制的研究进展

线粒体形态和功能的异常与多种疾病的发生密切相关。线粒体通过不断的分裂和融合,维持线粒体网络的动态平衡,该过程称为线粒体动力学,是维持线粒体形态、分布和数量,保证细胞稳态的重要基础。此外,机体还通过线粒体自噬过程降解胞内功能异常的线粒体,维持线粒体稳态。线粒体动力学与线粒体自噬二者之间可相互调控,共同维持线粒体质量平衡。探讨线粒体动力学和线粒体自噬的调控机制对揭示多种疾病发生的分子机制、开发新的靶向线粒体动力学蛋白或线粒体自噬调控蛋白的药物具有重要意义。本文从线粒体动力学与线粒体自噬出发,对线粒体动力学调控机制、线粒体自噬及其发生机制以及二者的相互作用关系、线粒体动力学及线粒体自噬与人类相关疾病等方面作一综述。     

mTOR 信号通路与自噬在肿瘤中的研究进展

自噬是以细胞内自噬体形成为特征,通过溶酶体吸收降解自身受损细胞器和大分子的一种自我消化过程,是细胞维持稳态的重要机制。自噬广泛参与多种重要的细胞功能,既能在代谢应激状态下保护受损细胞,又可能因为过度激活导致细胞发生II型程序性死亡,从而引发多种疾病,尤其对肿瘤的发生和发展更是发挥着"双刃剑"的作用。自噬通过多种分子信号机制调控肿瘤进程,包括mTOR依赖性和mTOR非依赖性途径。mTOR作为生长因子、能量和营养状态的感受器,可通过调节下游自噬复合物的形成,直接调控细胞自噬。阐明mTOR与细胞自噬的相互作用机制将有助于从分子水平上对各肿瘤病变进行分析和治疗。因此,本文就自噬与PI3K/Akt/mTOR通路在肿瘤中的研究进展作一综述。     

自噬相关基因ATG5在感染和炎症性疾病中的作用

自噬对生物体维持细胞内环境具有至关重要的作用。目前已经证实自噬广泛参与多种疾病的发生发展过程,例如肿瘤、免疫性疾病以及炎症性疾病等,其与炎症性疾病相关性更加密切,也是近年来的研究热点。自噬相关基因(ATGs)参与调节自噬的许多方面,其中ATG5主要参与自噬小体的双层膜弯曲,对自噬的发生起决定性作用。本文主要概述近年研究发现ATG5在炎症性疾病中的机制,并探讨自噬其作为炎症性疾病治疗方向的可能性,为炎症性疾病的诊治提供新的思路。     

活性氧与自噬的研究进展

活性氧（reactive oxygen species,ROS）和自噬在人体内作用广泛,且与人类的健康密切相关。两者之间关系复杂,ROS作为诱导自噬的信号分子,参与多种诱导自噬的信号途径,在自噬的形成过程中起着重要作用,而自噬具有减少ROS损伤的作用。对ROS与自噬之间的关系,包括ROS介导自噬的分子机制,以及ROS和自噬在肿瘤、神经退行性疾病和衰老中的作用进行综述。     

细胞自噬在器官纤维化病变中的作用

自噬是细胞中一种进化上保守的生物学过程,通过降解受损的细胞器和多余的蛋白质使细胞在应激损伤时能够维持正常的平衡。它包括一系列连续的过程,如吞噬泡的形成与延伸、自噬体的成熟、自噬体与溶酶体的融合等。目前,对于调节自噬过程不同阶段的分子机制以及在疾病发展中作用的认识正逐渐加强。本文综述了近几年来细胞自噬在多种器官纤维化病变中的研究进展,着重整理归纳与疾病相关的发生机制,以期为纤维化疾病的治疗提供新的理论指导和临床思路。     

编者按: 自噬与疾病

自噬是细胞的一个重要生物学功能。细胞通过对自噬底物的识别、自噬囊泡的形成,再经过与溶酶体的融合,清除老化细胞器以及降解长周期蛋白和异常积聚蛋白。因此,自噬在蛋白质的代谢、细胞器更新以及组织发育中有着重要作用,其功能调控直接参与了机体对细胞稳态的维持和对疾病的抵抗。目前已有大量研究表明,自噬与疾病的发生密切相关,如心血管病、肿瘤、炎症和免疫以及神经退行性疾病等。近年来,自噬研究得到了国内外科学家的广泛重视,研究论文的数量直线上升。科技部和国家自然科学基金委均已资助相关课题,这进一步促进了我国在自噬研究领域的发展。我国科学家在自噬的机制和疾病关系研究中也取得了重大进展,许多研究成果已经走在世界前沿。本刊对自噬这一研究领域一直十分关注,为促进对该领域现状及发展的了解,本期汇集了6 篇述评和1 篇研究论文,作为自噬研究专题发表,以飨读者。 本专题主要对自噬与一些相关疾病关系的现状和发展进行了评述,并对自噬研究方法学和基本机制也进行了综述,同时报道了在果蝇脊髓小脑变性3型动物模型中开展的关于自噬与Sir2发挥神经保护作用相关性的研究,反映了目前自噬研究的一个侧面。马泰等主要综述了目前自噬研究的技术和方法进展,评价了自噬的评估指标和这些自噬方法学的应用,提供了一个自噬方法学上的基础交流。吴葩等介绍了PI3K复合物中各组分蛋白与细胞自噬的关系,详细阐述了该通路在细胞自噬调节中的最新研究进展,为这一信号通路研究提供了信息。何云凌等很好地总结了低氧环境诱导线粒体自噬发生的相关分子机制,对参与调节线粒体自噬的重要蛋白进行了系统的描述,为目前人们普遍关注的线粒体自噬与疾病的关系提供了前沿资料。谢凤等对心脏疾病状态下细胞自噬的发生、发展及其对心脏疾病的影响进行了详细的论述,有助于研究者从自噬的角度来探讨心脏疾病的发生发展及其机制。林小龙等围绕当前热点问题对自噬与血管内皮细胞的关系作了描述,介绍了血管内皮细胞在各种药物刺激以及相关蛋白质过表达情况下对于自噬的反应以及所引起的下游应答,探讨了自噬与血管疾病发病的相互关系。向波等介绍了细胞自噬与肿瘤的发生发展的关系,描述了炎症-自噬-肿瘤的相关性以及自噬可能的抑瘤机制。曾爱源等利用果蝇的遗传性脊髓小脑变性3 型模型,研究了Sir2在自噬存在情况下对转基因果蝇的神经保护作用,并发现在自噬抑制后Sir2的保护作用明显减弱,揭示了Sir2通过自噬保护神经元、减缓神经变性蛋白损伤的作用机制。 本刊欢迎和期待更多、更好的有关自噬研究的来稿,以更广泛和深入地促进我国自噬研究领域的发展和学术交流。     

鱼类细胞自噬与炎症反应

细胞自噬和炎症反应是先天性免疫的重要组成部分。细胞自噬是通过溶酶体降解自身组分以维持细胞稳态的一种高度保守的代谢过程，在降解受损的细胞器、抵抗病原感染、调节炎症反应等方面具有举足轻重的地位。在过去的几十年里，对酵母和哺乳动物自噬的研究显著增加了人们对自噬及其与人类疾病关系的理解：调节自噬水平可用于预防或治疗神经退行性疾病、炎症性疾病、肿瘤以及各种病原微生物感染。炎症反应是一个高度复杂的生物过程，是机体在受到紫外线、病原体感染、氧化应激以及机械性损伤等刺激下的一种自然防御反应。鱼类作为低等的脊椎动物，其获得性免疫功能较为低下，先天性免疫是其抵御病原体感染的主要防线。相较于高等动物，鱼类细胞自噬研究虽起步较晚，但近些年围绕病原感染引起的自噬现象及机制、自噬相关基因的表达调控等方面已取得较多进展。作为先天免疫的重要组成部分，自噬参与多种鱼类病原感染，而鱼类疾病通常伴随炎症反应的发生。基于此，本文对于鱼类病原感染引起的细胞自噬、炎症反应以及二者之间相关性研究进行系统阐述，以期深入理解鱼类细胞自噬的发生机制及其与炎症反应的相关关系，为全面解析鱼类的免疫机制提供指导，为制定鱼类疾病防控策略提供依据...     

干扰素基因刺激因子和自噬的相互关系

干扰素基因刺激因子（stimulator of interferon genes,STING）是病毒DNA或自身DNA激活免疫系统的关键蛋白质和重要感受器。自噬（autophagy）是降解细胞质成分、蛋白质聚集体和/或细胞器的一种生理过程。STING和自噬在细胞、组织和机体稳态中发挥着至关重要的作用。已证实,STING或自噬功能紊乱与人类多种疾病密切相关。近年来诸多研究提示,STING与自噬存在相互影响、相互作用,共同参与疾病的发生与发展过程。本文总结了最新关于STING与自噬相互调节的机制及其与人类重大疾病的关系,并深入讨论其对疾病治疗的潜在影响和科学意义。     

自噬与血管新生相关细胞因子

血管新生发生于机体多种生理病理过程中,已成为诸多病理过程的标志之一。自噬参与调节机体血管新生。在病变组织中,自噬不仅与血管形成密切相关,而且经调节血管新生向病理组织提供必要的氧与能量。通过抑制自噬可以抑制缺氧、能量缺乏等刺激诱导的血管新生。血管新生过程中相关细胞因子参与调节自噬而影响新生血管的形成。通过二者的作用,既可以促进血管新生,也可抑制血管新生,这种机制在机体生理和病理过程中具有重要的作用。本文从自噬通过血管新生细胞因子促进血管新生以及自噬通过血管新生细胞因子抑制血管新生两个方面概述了自噬在血管新生过程中的作用,为疾病的治疗提供新的思路与方法。     

Modulation of inflammation by autophagy: Consequences for human disease

Autophagy and inflammation are 2 fundamental biological processes involved in both physiological and pathological conditions. Through its crucial role in maintaining cellular homeostasis, autophagy is involved in modulation of cell metabolism, cell survival, and host defense. Defective autophagy is associated with pathological conditions such as cancer, autoimmune disease, neurodegenerative disease, and senescence. Inflammation represents a crucial line of defense against microorganisms and other pathogens, and there is increasing evidence that autophagy has important effects on the induction and modulation of the inflammatory reaction; understanding the balance between these 2 processes may point to important possibilities for therapeutic targeting. This review focuses on the crosstalk between autophagy and inflammation as an emerging field with major implications for understanding the host defense on the one hand, and for the pathogenesis and treatment of immune-mediated diseases on the other hand.     

自噬抑制与肿瘤

自噬是一种在正常细胞和病理状态细胞中普遍存在的生理机制。自噬与肿瘤细胞的生存与凋亡关系密切,在很多肿瘤细胞中,其自噬活性均有改变。抑制肿瘤细胞中自噬活动可以促进肿瘤细胞的凋亡。在化疗诱导肿瘤细胞凋亡的同时,以自噬抑制剂抑制肿瘤细胞的自噬活动,可改善肿瘤的治疗效果。     

The emerging role of acetylation in the regulation of autophagy

Autophagy is an evolutionarily conserved catabolic process through which different components of the cells are sequestered into double-membrane cytosolic vesicles called autophagosomes, and fated to degradation through fusion with lysosomes. Autophagy plays a major function in many physiological processes including response to different stress factors, energy homeostasis, elimination of cellular organelles and tissue remodeling during development. Consequently, autophagy is strictly controlled and post-translational modifications such as phosphorylation and ubiquitination have long been associated with autophagy regulation. In contrast, the importance of acetylation in autophagy control has only emerged in the last few years. In this review, we summarize how previously identified histone acetylases and deacetylases modify key autophagic effector proteins, and discuss how this has an impact on physiological and pathological cellular processes.     

自噬在疾病中的双重作用

自噬是细胞的一种正常的生理活动,参与细胞内损伤的蛋白质和亚细胞器经溶酶体途径降解的过程。自噬可以抵御外界的不良环境,在多种疾病中起着重要作用。近年来,大量研究表明自噬在细胞新陈代谢和生理功能上有双重作用,在疾病发生的不同时期,自噬起到不同的作用。通常情况自噬可以及时的清除细胞内损伤的蛋白质,作为一种细胞的保护机制,但是自噬的持续活化,导致细胞内大量蛋白质的降解,使细胞无法维持其基本结构,最终将导致细胞坏死或凋亡。自噬、凋亡和坏死的转化,很有可能受到p53、Bcl-2、Beclin-1、ATG5、TG2及p62等信号分子调控。肝脏和心脏是维持人体生命活动的重要器官,自噬在脂肪肝、肝硬化、心肌梗塞及心脏衰竭等疾病中扮演着重要的角色。本文总结了自噬、凋亡及坏死的相互关系,自噬在疾病中的双重作用,并重点介绍自噬在肝脏和心脏疾病中的作用。     

Autophagy: from basic research to its application in food biotechnology

Autophagy is a catabolic process by which the cytoplasm is sequestered into double-membrane vesicles and delivered to the lysosome/vacuole for breaking down and recycling of the low molecular weight degradation products. The isolation in the yeast Saccharomyces cerevisiae of many of the genes involved in autophagy constituted a milestone in understanding the molecular bases of this pathway. The identification of ortholog genes in other eukaryotic models revealed that the mechanism of autophagy is conserved among all eukaryotes. This pathway has been shown to be involved in a growing number of physiological processes and conversely, its deregulation may contribute to the development of several diseases. Recent reports have also shown that autophagy may play an important role in biotechnological processes related with the food industry. In this review we discuss current knowledge of the molecular mechanism of autophagy, including some applied aspects of autophagy in the field of food biotechnology.     

自噬在急性心肌梗死发病中作用的研究进展

自噬是生物细胞内普遍存在且高度保守的一种生理过程,其通过溶酶体融合降解细胞内的大分子组分、受损的细胞器以及侵入胞内的病原菌,以达到维持细胞稳态的目的。自噬在多种疾病的发生发展中也发挥十分重要的作用,尤其是心血管疾病。自噬对其病程的发展可以发挥两种截然不同的作用。适当的自噬作用可以降低炎症反应和氧化应激促进细胞的存活,以及通过减少泡沫细胞的形成而对维持心血管的正常功能起一个保护作用;但过度的自噬作用会对细胞造成不可逆的损伤,诱导细胞发生不依赖于caspase的自噬性细胞死亡,增加局部的炎症反应,从而促进动脉粥样硬化病变的发展。本文就自噬在急性心肌梗死发生发展中作用的研究进展进行了综述,探讨自噬成为预防及治疗心血管疾病新靶标的可能性。     

Gastrointestinal stromal tumors (GIST): Facing cell death between autophagy and apoptosis

Autophagy and apoptosis are 2 fundamental biological mechanisms that may cooperate or be antagonistic, although both are involved in deciding the fate of cells in physiological or pathological conditions. These 2 mechanisms coexist simultaneously in cells and share common upstream signals and stimuli. Autophagy and apoptosis play pivotal roles in cancer development. Autophagy plays a key function in maintaining tumor cell survival by providing energy during unfavorable metabolic conditions through its recycling mechanism, and supporting the high energy requirement for metabolism and growth. This review focuses on gastrointestinal stromal tumors and cell death through autophagy and apoptosis, taking into account the involvement of both of these processes in tumor development and growth and as mechanisms of drug resistance. We also focus on the crosstalk between autophagy and apoptosis as an emerging field with major implications for the development of novel therapeutic options.     

综述: 自噬参与心脏疾病调控的研究进展

细胞自噬(autophagy)是将细胞内受损、变性或衰老的蛋白质以及细胞器运输到溶酶体内进行消化降解的过程．细胞自噬既是一种广泛存在的正常生理过程,又是细胞对不良环境的一种防御机制,参与多种疾病的病理过程．正常水平的自噬可以保护细胞免受环境刺激的影响,但自噬过度和自噬不足却可能导致疾病的发生．在心脏中,心肌细胞自噬对维持心肌功能具有重要的作用,自噬的异常可能导致各种心肌疾病如溶酶体储积症(Danon disease)等．各种心血管刺激如心肌缺血(ischemia)、再灌注(reperfusion)损伤、慢性缺氧(chronic hypoxia)等均可诱导心肌细胞自噬增强．而这些情况下心肌细胞自噬的作用还不清楚：它是否是一种潜在的细胞存活机制还是导致细胞死亡或疾病发生的病理性机制,或者是同时具有两种作用,目前还没有定论．心脏疾病是心肌功能出现异常时产生的各种病理状态的总称．在多种心脏疾病中,均伴随有心肌细胞自噬的改变,且影响着疾病的发生发展．在心肌肥厚(hypertrophic cardiomyopathy)中,细胞自噬程度降低而加剧心肌肥厚;在心力衰竭(heart failure,HF)中,细胞自噬增强可导致心肌细胞自噬性死亡;而在心肌梗死(myocardial infarction,MI)中,细胞自噬增强可减小梗死面积．但是细胞自噬在心脏疾病中到底扮演着怎样的角色,取决于细胞自噬发生的水平及病理状态．目前越来越多的人开始关注药物与细胞自噬调节之间的联系,且主要集中于抗肿瘤药物及心血管调节药物的研究．另外,有报道维生素类以及雌激素受体拮抗剂他莫西芬对细胞自噬也具有调节作用．研究心肌细胞自噬与心脏疾病的关系,以及药物对细胞自噬的调节,将有利于从自噬的角度探讨心脏疾病的发生发展过程及机制,开发出治疗心脏疾病的药物．