ATF4在内质网应激调控成骨分化中的作用

为避免内质网中未折叠蛋白质的过度累积,真核细胞能激活一系列信号通路来维持内质网稳态,这个过程称为内质网应激。在骨生长发育中,适宜的内质网应激有助于成骨细胞、破骨细胞和软骨细胞的生长,可以促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化。而过度的内质网应激会抑制成骨分化,严重的甚至导致骨质疏松、成骨不全等相关骨病的发生。内质网应激时可激活未折叠蛋白质反应,其主要是通过PERK/eIF2α/ATF4信号通路,上调转录激活因子4(ATF4)的表达。ATF4位于许多成骨分化调节因子的下游,是促进成骨分化的关键因子,在内质网应激对成骨分化的调节中发挥重要作用。在成骨分化过程中,适宜的内质网应激能通过激活PERK信号通路,诱导ATF4表达增加,进而上调骨钙素、骨涎蛋白等成骨所必需基因的表达,促进成骨分化。过度的内质网应激会激活ATF4/CHOP促凋亡途径,并导致Bax、胱天蛋白酶等凋亡信号分子的大量产生,进而导致细胞凋亡,抑制成骨分化。由于ATF4在ERS和成骨分化中的重要作用,ATF4在骨质疏松、成骨不全等骨相关疾病的治疗中具有重要意义。本文通过综述ATF4在内质网应激调控成骨分化中的作用机制,为相关骨性疾病治疗提供理论依据。     

内质网应激在骨骼肌生理及病理中的功能研究进展

骨骼肌拥有高度发达的内质网,又被称为肌浆网,不仅可以作为钙泵完成肌肉的兴奋收缩偶联反应,还可对各种生理或病理性刺激迅速做出反应,通过内质网应激反应,激活下游信号通路,赋予骨骼肌应对外界或内在刺激的能力。因此,骨骼肌内丰富的内质网是骨骼肌具有高度可塑性的细胞学基础。大量研究表明,内质网应激广泛参与了骨骼肌的生理和病理进程,本文就内质网应激在骨骼肌成肌分化、萎缩和运动的作用进行了综述。     

内质网应激与糖尿病动脉粥样硬化

动脉粥样硬化是糖尿病常见的并发症,80%的糖尿病患者死于动脉粥样硬化。近年来内质网应激在糖尿病动脉粥样硬化发生、发展过程中的作用受到了广泛关注。本文就内质网应激及其在糖尿病促发动脉粥样硬化中的作用机制作一概述。     

内质网应激在乙型脑炎病毒诱导神经元细胞凋亡中的作用及机制研究

内质网应激(Endoplasmic reticulum stress,ERS)的激活与创伤、缺血再灌注等病理刺激引起的神经元凋亡有关,流行性乙型脑炎病毒(JEV)感染能够促进神经元凋亡、激活ERS,但ERS在JEV诱导神经元细胞凋亡中的作用尚不清楚.为了研究ERS在JEV诱导神经元细胞凋亡中的作用及机制,本研究以神经细胞株SH-SY5Y为对象,感染JEV并加用ERS激动剂、ERS抑制剂或转染阴性对照(NC) siRNA、蛋白激酶R样内质网激酶(PERK)siRNA,检测细胞存活率、凋亡率、ERS蛋白PERK、肌醇必需酶-1α(IRE1α)、活化转录因子6(ATF6)及凋亡蛋白C/EBP同源蛋白(CHOP)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶12(Caspase-12)、Bcl-2相关X蛋白(Bax)的表达.结果 显示:JEV组SH-SY5Y细胞的凋亡率及PERK、CHOP、Caspase-12、Bax的表达水平高于对照组,存活率低于对照组(P＜0.05),IRE1α、ATF6的表达水平与对照组比较无显著差异(P＞0.05).与JEV组比较,激动剂组SH-SY5Y细胞的凋亡率及PERK、CHOP、Caspase-12、Bax的表达水平显著增加,存活率显著降低(P＜0.05);抑制剂组SH-SY5Y细胞的凋亡率及PERK、CHOP、Caspase-12、Bax的表达水平显著降低,存活率显著增加(P＜0.05);与si-NC+JEV组比较,si-PERK+JEV组SH-SY5Y细胞的凋亡率及PERK、CHOP、Caspase-12、Bax的表达水平P显著降低,存活率显著增加(P＜0.05).以上结果表明ERS的PERK通路激活与JEV诱导神经元凋亡有关.     

内质网应激在肾脏疾病进展中的作用

内质网应激是机体对有害刺激的一种自身应答机制,细胞是存活还是死亡取决于刺激信号的强弱,适宜的内质网应激可保护细胞免受各种刺激的损害作用,而过强或过长时间的内质网应激使保护机制不能与损伤抗衡则扰乱内质网稳态,诱导细胞凋亡发生。内质网应激作为多种应激过程的共同通路,与多种肾脏疾病的进展密切相关,例如:肾小球疾病、肾小管间质损伤、肾缺血再灌注损伤、糖尿病肾病等。本文就内质网应激在肾脏疾病进展中作用的研究进展作一综述。     

微RNAs与内质网应激信号通路的相互调控作用

内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)是为恢复稳态和减轻蛋白质负荷的一种细胞防御性反应.过度激活的ERS可诱导细胞分化、增殖、凋亡和自噬等.微RNAs(microRNAs,miRNAs)作为一种内源性的非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA),可通过转录后作用调控...     

真皮成纤维细胞成骨分化的实验研究

目的比较不同诱导剂对真皮成纤维细胞成骨分化的不同影响,探讨成纤维细胞成骨分化机制。方法取新生大鼠皮肤进行组织块培养,真皮成纤维细胞分离培养及鉴定,并分别由地塞米松、1,25(OH)2D3以及地塞米松和1,25(OH)2D3进行成骨分化诱导。分别于诱导后14d行ALP含量测定,21d行茜素红染色,并进行TAZ表达检测。结果真皮成纤维细胞表达波形蛋白,不表达角蛋白;成纤维细胞诱导14d后,1,25(OH)2D3诱导组及地塞米松+1,25(OH)2D3诱导组ALP含量与对照组有显著差异;成骨诱导21d,地塞米松诱导组仅见少量散在红色钙结节形成,1,25(OH)2D3诱导组钙结节数量增高,地塞米松+1,25(OH)2D3诱导组钙结节数量明显增高,直径变大;1,25(OH)2D3诱导组及地塞米松+1,25(OH)2D3诱导组,经TAZ免疫荧光染色,可见部分细胞核表达TAZ。结论地塞米松可促进1,25(OH)2D3诱导真皮成纤维细胞成骨分化。     

间充质干细胞成骨分化与成脂分化关键基因的生物信息学分析

为探讨间充质干细胞发生成骨分化和成脂分化的潜在关联,本研究首先基于文献挖掘统计间充质干细胞成骨分化和成脂分化相关的差异表达基因,利用DAVID在线软件对差异表达基因进行功能注释和通路富集分析,得到成骨分化GO分类281种,KEGG通路13条(P＜0.01);成脂分化GO分类317种,KEGG通路47条(P＜0.01)....     

内质网应激的调节方式及其在脊髓损伤中的靶向作用

内质网是维持细胞稳态的重要细胞器之一,主要参与细胞内脂质合成、蛋白质折叠以及钙离子稳态等过程。创伤、缺血和缺氧等一系列病理变化会使内质网内蛋白质的折叠功能发生障碍,引发内质网应激(endoplasmic reticulum stress, ERS)。脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)是一种常见的创伤性疾病,致残率极高,严重影响生活质量,临床上至今没有安全有效的方法。已有大量数据表明,ERS是导致SCI后细胞死亡和神经元功能障碍的重要病理变化之一,并与SCI后神经元的凋亡、自噬和炎症等信号通路存在密切联系,但ERS与SCI之间的分子机制尚未研究透彻,合理认识和探索ERS与SCI相关的潜在分子机制,可能是未来SCI治疗取得重大突破的前提。本文首先归纳了ERS相关基因的变化与SCI病理过程之间的关系,然后从未折叠蛋白反应(unfolded protein response, UPR)、内质网相关降解(ER-associated degradation, ERAD)和内质网自噬(endoplasmic reticulophagy, ER-phagy)等3种主要调节方式入...     

内质网应激与哺乳动物雄性生殖

内质网应激 (endoplasmic reticulum stress,ERS) 激活未折叠蛋白反应,维持哺乳动物细胞的胞内稳态,过度持续的ERS导致细胞凋亡。最新研究表明,ERS对哺乳动物雄性生殖有重要的调节作用,包括对精母细胞、睾丸结构及精子发生的影响。ERS是研究生殖细胞生存和凋亡的新通路。雄性不育可能是由过度ERS引起的。本文通过简述ERS的最新研究进展,分析雄性生殖与ERS的关系,并从ERS调控雄性生殖角度提出新的理解和展望。     

内质网膜复合亚基3调控内质网应激影响人畸胎瘤细胞的存活

内质网膜蛋白复合物(endoplasmic reticulum membrane complex,EMC)在跨膜蛋白质的生物发生和膜整合中发挥重要作用.内质网膜复合亚基3 (endoplasmic reticulum membrane complex 3,EMC3)是EMC的重要组成部分,但其在生殖细胞中发挥的作用未见...     

内质网应激与疾病

内质网是蛋白质合成与折叠、维持Ca²⁺动态平衡及合成脂类和固醇的场所。遗传或环境损伤引起内质网功能紊乱导致内质网应激,激活未折叠蛋白反应。未折叠蛋白反应是一种细胞自我保护性措施,但是内质网应激过强或持续时间过久可引起细胞凋亡。因此,内质网应激与众多人类疾病的发生发展密切相关。最近研究证明,癌症、炎症性疾病、代谢性疾病、骨质疏松症及神经退行性疾病等有内质网应激信号传递参与。然而内质网应激作为一个有效靶点参与各种疾病发挥作用的功能和机制仍然有待进一步研究。在近年来发表的文献基础上对内质网应激与疾病的关系,以及其可能的作用机制进行综述。     

内质网应激与自噬及其交互作用影响内皮细胞凋亡

内质网应激是普遍存在于真核细胞中的应激-防御机制。在内环境稳态遭到破坏的情况下,未折叠蛋白质反应的3条信号通路,分别通过增强蛋白质折叠能力、减少蛋白质生成和促进内质网相关蛋白质降解等途径缓解细胞内压力。同时,也通过多种分子信号机制调控细胞凋亡。自噬是一种生理性的降解机制。通过形成自噬泡并与溶酶体结合摄取并水解胞内受损细胞器和蛋白质等,清除代谢废物,维持细胞正常功能。自噬缺陷或过度激活均可导致细胞凋亡或非程序性死亡。自噬的程度和细胞内压力水平有关。内质网应激通过未折叠蛋白质反应和Ca²⁺浓度变化及其相关分子信号调控自噬。自噬又可反馈性调节内质网应激反应,二者相互作用,在内皮细胞凋亡过程中发挥重要作用。未来内质网应激和自噬可作为药物靶点为内皮相关性疾病提供诊疗策略。     

神经生长因子通过抑制内质网应激促进外周神经损伤后髓鞘碎片的清除

神经生长因子 (never growth factor,NGF）可促进损伤外周神经的修复并加速轴突和髓鞘的再生,但对外周神经损伤前期作用的研究报道较少。本研究主要探究在损伤外周神经前期,NGF能否加速施旺细胞 (Schwann cells, SCs) 对髓鞘碎片的清除及其调控机制。将坐骨神经损伤的Wistar雄性大鼠连续5 d给予NGF治疗,并运用分子生物学检测手段分析损伤坐骨神经内部髓鞘碎片的清除,细胞的凋亡及内质网应激 (endoplasmic reticulum stress, ERS) 的表达和变化。免疫荧光分析结果显示,与模型组相比,NGF给药组显著加速髓鞘碎片的清除,并促进SCs的增殖 (46.33 ± 5.68 vs. 66.69 ± 8.76, P＜ 0.05 for MPZ; 47.58 ± 4.52 vs. 37.69 ± 2.50, P＜ 0.01 for GFAP)。TUNEL免疫组化证实,NGF可有效抑制SCs的凋亡(25 ± 4 vs. 37 ± 6, P＜ 0.05),Western印迹结果显示,模型组坐骨神经内部内质网应激水平被过度激活,给予NGF治疗后,相关蛋白质表达被逆转 (1.03 ± 0.03 vs. 1.24 ± 0.07, P＜ 0.01 for PDI; 1.16 ± 0.16 vs. 1.48 ± 0.10, P＜ 0.05 for GRP-78; 1.33 ± 0.11 vs. 1.76 ± 0.17, P＜ 0.01 for Caspase-12; 1.01 ± 0.05 vs. 1.39 ± 0.16, P＜ 0.01 for CHOP)。上述结果证实,NGF可通过抑制内质网应激减少神经组织内细胞的凋亡,并加速髓鞘碎片的清除,促进外周神经损伤的修复。     

Activation of Toll-like Receptor 4 (TLR4) Attenuates Adaptive Thermogenesis via Endoplasmic Reticulum Stress

Adaptive thermogenesis is the cellular process transforming chemical energy into heat in response to cold. A decrease in adaptive thermogenesis is a contributing factor to obesity. However, the molecular mechanisms responsible for the compromised adaptive thermogenesis in obese subjects have not yet been elucidated. In this study we hypothesized that Toll-like receptor 4 (TLR4) activation and subsequent inflammatory responses are key regulators to suppress adaptive thermogenesis. To test this hypothesis, C57BL/6 mice were either fed a palmitate-enriched high fat diet or administered with chronic low-dose LPS before cold acclimation. TLR4 stimulation by a high fat diet or LPS were both associated with reduced core body temperature and heat release. Impairment of thermogenic activation was correlated with diminished expression of brown-specific markers and mitochondrial dysfunction in subcutaneous white adipose tissue (sWAT). Defective sWAT browning was concomitant with elevated levels of endoplasmic reticulum (ER) stress and autophagy. Consistently, TLR4 activation by LPS abolished cAMP-induced up-regulation of uncoupling protein 1 (UCP1) in primary human adipocytes, which was reversed by silencing of C/EBP homologous protein (CHOP). Moreover, the inactivation of ER stress by genetic deletion of CHOP or chemical chaperone conferred a resistance to the LPS-induced suppression of adaptive thermogenesis. Collectively, our data indicate the existence of a novel signaling network that links TLR4 activation, ER stress, and mitochondrial dysfunction, thereby antagonizing thermogenic activation of sWAT. Our results also suggest that TLR4/ER stress axis activation may be a responsible mechanism for obesity-mediated defective brown adipose tissue activation.     

内质网在纳米材料毒性效应形成中的作用及机制

随着纳米材料在食品、药物、生物医学等多领域的应用,其在生产使用过程中对人类健康的影响引起了广泛关注.内质网是蛋白质折叠与加工修饰、脂质合成以及Ca~(2+)储存的主要场所,是维护细胞内稳态的重要细胞器.内质网作为纳米材料的主要靶细胞器之一,在纳米材料引起的毒性效应中起重要作用.本文结合近年来国内外相关研究进展,阐述了纳米银(Ag-NPs)、纳米金(Au-NPs)、纳米二氧化钛(TiO_2-NPs)、纳米氧化锌(ZnO-NPs)、纳米二氧化硅(SiO_2-NPs)、富勒烯(C_(60))、单壁与多壁碳纳米管(SWCNTs/MWCNTs)以及石墨烯与氧化石墨烯(GO)等典型纳米材料对内质网结构与功能的影响,并归纳总结了内质网在不同纳米材料诱导的毒性效应中的作用及其异同点.纳米材料可通过引起内质网应激诱导细胞凋亡、炎症反应以及细胞自噬,还可通过激活IP_3信号通路诱导内质网Ca~(2+)释放激活钙依赖的细胞凋亡.纳米材料可在内质网中积累造成结构损伤及功能障碍,还可诱导内质网自噬.