细胞自噬介导的动物脂代谢及其检测

细胞自噬(autophagy)是从酵母到哺乳动物都高度保守的、降解胞内物质的过程,受到能量和营养等信号的严格调控。已有研究表明,哺乳动物中高脂饮食可诱导肝脏内自噬的发生,某些自噬相关基因(autophagy related genes,Atg)敲除后阻碍肝脏细胞的脂代谢,并导致脂滴堆积,形成脂肪肝。昆虫中的现有研究也暗示细胞自噬与昆虫脂肪体的代谢密切相关。目前为止,细胞自噬调控脂代谢的研究还有许多不明之处。除已报道的ATG蛋白外是否其他ATG蛋白也参与脂代谢尚无报道;已知的参与脂代谢的ATG蛋白分子作用模式不清楚;溶酶体中哪些酶参与了自噬介导的脂代谢也未被证实。ATG蛋白差异参与真菌和高等动物的脂滴形成与脂肪降解,但具体机制不详,昆虫的进化地位介于高等动物和真菌之间,昆虫中开展自噬介导脂代谢的研究对于解析高等动物的疾病诸如肥胖症、高血脂症,及以昆虫脂肪体代谢发育为调控靶标的工作具有重要意义。为此,本文对主要在哺乳动物中获得的自噬介导脂代谢的研究进展进行综述,并对脂代谢的一些研究方法和检测技术进行了总结,以期为昆虫乃至其他生物的相关研究提供借鉴与参考。     

蛋白激酶A与脂类代谢

蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)为重要细胞信号传导因子,在机体脂类代谢调控中发挥关键作用。PKA激活关键性脂肪水解酶,如激素敏感脂肪酶(hormone sensitive lipase,HSL)与脂肪甘油三酯脂肪酶(adipose triglyceride lipase,ATGL),以促进脂肪动员。PKA上调解偶联蛋白-1(uncoupling protein 1,UCP-1)表达,促进棕色脂肪细胞线粒体热量生成,上调机体产热量。PKA密切参与肝脏细胞脂类合成代谢调控过程。值得关注的是,PKA信号传导异常,是脂质代谢异常相关疾病,如肥胖、心脑血管疾病、2型糖尿病等疾病的重要发病机制之一。药理学研究亦显示,PKA与主要调血脂药的药理作用密切相关。本文综述五年来有关PKA参与脂类代谢调控的研究进展,以期深入了解PKA在脂类代谢中发挥的作用,并为相关疾病的诊疗提供新思路。     

脂肪组织中自噬信号通路及其功能

细胞自噬是一种真核生物中高度保守的代谢过程,包括巨自噬、微自噬以及分子伴侣介导的自噬等。自噬过程可以清除受损的细胞器,降解糖原、脂类和蛋白质等生物大分子物质,供细胞重新利用,维持细胞内代谢平衡。自噬障碍与多种疾病的病理发生过程息息相关,包括肿瘤、2型糖尿病、肥胖、骨骼肌病以及神经退行性疾病等。脂肪组织是人体脂质储存的重要场所,广泛分布于全身各处,如内脏和皮下等。脂肪组织通过储存冗余脂肪并分泌脂肪因子,防止脂肪的异位堆积和脂毒性的发生,维持机体的脂质稳态。近期的许多研究表明,自噬进程深度参与脂肪细胞的细胞分化与能量代谢。因此,深入探究脂肪组织自噬过程与机体脂质稳态的调控关系,有利于揭示机体脂质平衡的内在机制,为新型药物靶点的开发提供扎实的理论依据和数据支持。本文就近年来关于自噬影响脂肪组织脂质代谢的最新研究进展作一综述。     

脂肪组织甘油三酯水解酶参与脂肪分解调控

循环中游离脂肪酸增高与肥胖、胰岛素抵抗和2型糖尿病密切相关,其主要来源于脂肪细胞内甘油三酯水解.调控脂肪分解的脂肪酶主要包括激素敏感脂肪酶(hormone-sensitive lipase,HSL)和最近发现的脂肪组织甘油三酯水解酶(adipose triglyceride lipase,ATGL),后者主要分布在脂肪组织,特异水解甘油三酯为甘油二酯,其转录水平受多种因素调控.CGI-58(属于α/β水解酶家族蛋白),可以活化ATGL,基础条件下该蛋白和脂滴包被蛋白(perilipin)紧密结合于脂滴表面,蛋白激酶A激活刺激脂肪分解时,CGI-58与perilipin分离,进而活化ATGL.     

脂多糖通过自噬作用促进氧化低密度脂蛋白诱导的泡沫细胞的形成

目的:研究脂多糖(LPS)促进氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导的泡沫细胞形成的机制。方法:人源性THP-1细胞的培养,经ox-LDL诱导形成泡沫细胞。采用油红O染色鉴定泡沫细胞的形成,免疫荧光和Western blot方法检测自噬活性,观察自噬作用对泡沫细胞脂质沉积的影响。结果:①经形态学观察,脂多糖可以促进ox-LDL诱导的泡沫细胞的形成。②脂多糖可以激活自噬作用,并且自噬活性在16h达到最强。③脂多糖可以增强自噬激活剂雷帕霉素(Rap)的促自噬作用(P0.05),并且削弱自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-MA)的作用。④Rap单独作用不能影响泡沫细胞中脂质的累积,然而脂多糖能够增强Rap的作用,显著促进脂滴在泡沫细胞中的累积(P0.05);3-MA可以抑制基础水平和脂多糖诱导后泡沫细胞中脂滴的积累。结论:脂多糖通过增强自噬作用促进泡沫细胞的形成。     

脂多糖通过mTOR途径抑制肝细胞脂质自噬

本研究旨在探讨脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)对肝细胞脂质自噬的影响及其机制。体外培养人肝癌细胞株HepG2,用0.1 mmol/L软脂酸(palmitic acid, PA)负荷,分为对照(0μg/mL LPS)组、LPS (10μg/mL)组、LPS+DMSO组、LPS+雷帕霉素(rapamycin, RAPA, 10μmol/L)组。油红O染色观察HepG2细胞内脂质积聚情况;自噬双标腺病毒mRFP-GFP-LC3转染细胞后激光共聚焦显微镜观察细胞自噬流;通过氟硼二吡咯BODIPY 493/503荧光染料和溶酶体标记物溶酶体关联膜蛋白1 (lysosomal associated membrane protein 1, LAMP1)进行脂滴和溶酶体的共定位,反映细胞内脂质自噬水平;Western blot检测哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)、p-mTOR、核糖体S6激酶1 (ribosome protein subunit 6 kinase 1,S6K1)、p-S6K1、LC3II/I、P62蛋白表达。结果显示,与对照组相比,LPS组细胞油红O染色红染脂滴增加,自噬体增加,自噬溶酶体明显降低,LAMP1/BODIPY共定位率降低(P 0.05),p-mTOR/mTOR、p-S6K1/S6K1和LC3II/LC3I比值升高,P62蛋白表达增加(P 0.05)。加入RAPA干预后,与LPS+DMSO组相比,自噬体减少,自噬溶酶体明显增加,LAMP1/BODIPY共定位率升高(P 0.05),肝细胞油红O染色红染脂滴减少(P 0.001)。综上,LPS通过激活mTOR通路抑制HepG2细胞脂质自噬,从而加重细胞内脂质积聚。     

CGI-58在动物脂类代谢中的作用

细胞中脂滴(Lipid droplets, LDs)表面存在多个调控脂肪储存和分解的蛋白, 这些蛋白对机体的脂肪代谢起着很重要的调控作用。CGI-58(Comparative gene identification-58)分布在LDs表面, 属于α/β水解酶折叠家族, 是脂肪甘油三酯脂肪酶(Adipose triglyceride lipase, ATGL)和依赖酰基辅酶A溶血磷脂酸酰基转移酶(Lysophosphatidic acid acyltransferase, LPAAT)的激活剂。在脂肪分解过程中, CGI-58结合PAT蛋白家族成员之一的脂滴包被蛋白(Perlipin)和ATGL, 促进脂肪分解, 同时CGI-58对ATGL的激活功能受脂滴包被蛋白家族成员间蛋白质与蛋白质相互作用的影响。文章结合国内外研究热点, 针对CGI-58在动物脂类代谢中的作用进行了综述。     

亚精胺诱导自噬的作用机制

亚精胺(spermidine)是含有3个胺基的低分子量脂肪族碳化物,是存在于所有生物体中的天然多胺之一。自噬(autophagy)对于降解细胞内受损蛋白质和细胞器是必需的。外源性亚精胺可作为自噬的天然诱导剂,并且是安全和无毒的。新近研究表明,亚精胺可通过AKT/AMPK-FoxO3-Atg途径诱导自噬,还能促进组蛋白脱乙酰基酶4(histone deacetylase 4,HDAC4)向细胞核转运,降低细胞质HDAC4含量,进而增强微管相关蛋白1S(microtubule-associated protein 1S,MAP1S)乙酰化和稳定性以激活自噬。此外,亚精胺可作为乙酰转移酶抑制剂调节EP300活性,进而改变Atg5、Atg7、LC3和Atg12的乙酰化状态。同时,还可通过诱导哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)去磷酸化,激活ULK1/2-Atg13-FIP200复合物参与调控动物机体内的自噬过程。本文就自噬概念和亚精胺诱导自噬作用途径的最新研究进展作一综述。     

细胞自噬与免疫研究进展

细胞自噬是细胞基本的代谢过程,它对维持细胞的生存和组织自稳等发挥着重要作用。自噬形成分为起始、延伸、成熟和终止4个阶段。自噬在不同的阶段均受到来自于细胞内部和外部的诸多调控,多种复合物参与自噬小体的形成。自噬参与了细胞内许多重要的生理活动,如细胞周期调控、细胞增殖、细胞凋亡、干细胞干性的维持、多能性诱导干细胞(i PS)的建立以及对外来病原微生物的清除等过程。近年来,大量的研究表明,自噬参与了淋巴细胞的发育、固有免疫和适应性免疫应答的调节,对机体的免疫反应有着十分重要的调节作用。对自噬在免疫系统中的深入研究将加深我们对免疫机制的认识,为清除病原微生物感染,防治自身免疫性疾病提供新策略和新靶点。     

细胞自噬形成机制及其功能研究进展

自噬是真核细胞维持内环境稳态的一种内在平衡机制。现已发现,多种自噬相关蛋白质(autophagy related protein or Atg protein)参与自噬形成。其中,自噬相关蛋白1/Unc-51样激酶1(autophagy related 1/Unc-51-like kinase 1,Atg1/ULK1)蛋白酶复合物主要在自噬形成起始阶段发挥作用;自噬相关蛋白9·自噬相关蛋白2-自噬相关蛋白18(autophagy related 9·autophagy related 2-autophagy18,Atg9·Atg2-Atg18)复合物主要为自噬形成递送膜结构;自噬相关蛋白12(autophagy related 12,Atg12)和自噬相关蛋白5/微管相关蛋白1轻链3(autophagy-related 5/microtubule-associated protein 1light chain 3,Atg5/LC3)结合系统主要参与隔离膜的延伸和自噬体的成熟;而泡膜蛋白34-自噬相关蛋白6/Beclin1磷脂酰肌醇-3激酶复合物[vacuolar proteins sorting 34-autophagy related 6/Beclin 1phosphatidylinositol-3 kinase,Vps34-Atg6/Beclin1 PI(3)P]则可与不同物质结合,在自噬的起始和自噬体成熟过程中发挥重要作用。随着研究的深入,细胞自噬被认为可特异性识别底物进行降解,如线粒体自噬、噬脂、异体吞噬等。因此,自噬与多种疾病的发生发展密切相关,如神经系统疾病、肿瘤、心血管疾病、感染、代谢性疾病、特发性肺纤维化、肺动脉高压等疾病并参与衰老等生理过程。目前,一批以自噬为靶点的自噬调节剂正在临床试验阶段。     

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。     

自噬在酒精性肝病中的作用

酒精性肝病(alcoholic liver disease,ALD)是由于长期大量饮酒引起的慢性肝损伤,其发病机制极其复杂。目前研究认为,乙醇代谢及其一些相关代谢物,例如乙醛和活性氧等的产生,是造成肝细胞毒性的重要原因。由这些物质所引起的细胞氧化应激、炎症反应、线粒体损伤和脂代谢紊乱等是引起肝损伤的重要因素。迄今为止,临床上对于ALD仍然缺乏特效的治疗药物。因此,进一步了解ALD的发生发展机制,针对相关分子开发有效的靶向药物是亟待解决的问题。自噬是真核生物进化保守的一种溶酶体降解过程,通过清除有害的细胞器和大分子物质促进细胞新陈代谢,并维持细胞内环境稳态。众多的研究揭示,乙醇可通过多种途径干扰自噬过程进而加剧酒精性肝损伤。而自噬在ALD的发生发展中发挥重要调控作用,包括清除肝细胞中多余的脂滴和损伤的线粒体以及积累的蛋白质聚合物等。故活化自噬可一定程度上减轻ALD。虽然目前已有较多关于自噬及其与ALD关系的研究,但仍有许多关键问题尚未解决。本文将综述有关自噬及其参与ALD调控的研究进展,同时还将比较与分析不同ALD造模方式对自噬影响及其可能的因素。最后初步探讨基于自噬调控的ALD防治策略,以期为该病治疗提供新思路。     

TBHQ激活自噬保护血管内皮细胞脂毒性作用的研究

目的:改善脂毒性引起的血管内皮细胞损伤在心血管疾病防治中发挥重要作用。本研究旨在探讨叔丁基对苯二酚(tert-butylhydroquinone,TBHQ)对脂毒性引起的血管内皮细胞损伤的保护作用。方法:以人脐静脉血管内皮细胞系EA.hy926为研究对象,给予不同浓度的饱和游离脂肪酸及TBHQ进行干预,检测细胞的凋亡情况。采用westernblotting及信号通路阻断技术对TBHQ的作用机制进行研究。结果:给与血管内皮细胞饱和游离脂肪酸进行干预可显著增加细胞死亡(P0.05)。TBHQ显著抑制饱和游离脂肪酸诱导的细胞死亡(P0.05)。激活自噬可显著抑制饱和游离脂肪酸引发的血管内皮细胞脂毒性(P0.05)。此外,TBHQ可显著激活血管内皮细胞的自噬(P0.05),采用自噬抑制剂可阻断TBHQ对脂毒性的保护作用(P0.05)。结论:TBHQ通过激活自噬有效地抑制饱和游离脂肪酸诱导的血管内皮细胞损伤,对于改善或防治高脂血症引起的血管损伤可能具有重要的现实意义。     

脂质自噬对肝脏脂质代谢的影响及机制研究进展

肝脏是机体脂质代谢的枢纽。自噬是真核生物体内高度保守的生物学过程，选择性地清除细胞内脂质的过程被称为脂质自噬，简称脂噬。越来越多的研究表明，脂噬在维持肝脏及全身脂质稳态中发挥重要的调控作用，脂噬功能障碍与肝脏的多种病理、生理过程密切相关。因此，靶向脂噬可能有利于开发新的治疗肝脂代谢紊乱的手段。本文综述了脂噬发生过程以及调节肝脏脂噬的最新进展，并对靶向脂噬治疗肝脂代谢紊乱的研究进行了总结，为理解脂噬的调控机制及其生物学意义提供参考。     

钾通道与自噬

K~+通道是广泛分布于细胞膜上、亚型众多的一类离子通道,它们通过参与静息电位形成、物质运输、酶活性和胞间通讯等过程影响细胞的多种生理功能。自噬是机体维持细胞内代谢平衡的一种重要机制,自噬的异常会导致多种疾病的发生和发展。新近文献报道,钾通道与细胞的自噬密切相关。本文简要综述了K~+通道调节自噬通路、自噬通量或自噬溶酶体形成等方面的研究进展,并探讨了K~+通道调控细胞自噬的生理学意义。     

AMPK对黄体脂滴代谢与类固醇激素产生的调节作用

黄体是卵巢重要的内分泌组织,含有丰富的脂滴,储存大量的胆固醇酯与甘油三酯,并参与卵巢功能调节。细胞质中的脂滴可作为细胞信号平台,与其他细胞器发生互作,同时参与控制细胞新陈代谢。促黄体素LH可以通过激活c AMP和PKA信号通路促进脂滴中水解胆固醇酯的激素敏感性脂肪酶(HSL)的磷酸化与激活,为类固醇激素生成提供胆固醇,为线粒体产生能量提供脂肪酸。能量传感器AMPK可以通过破坏代谢途径来抑制类固醇激素生成,如线粒体需要的胆固醇或类固醇激素生成所需的基因表达。另外,自噬也通过清除受损细胞器以及在饥饿时为细胞提供必需营养的方式参与调节细胞的代谢平衡,而影响AMPK活性与脂滴平衡的信号通路可以调控黄体细胞的自噬。由此可见,多个信号通路集中于黄体脂滴,参与调节类固醇激素生成和脂滴代谢。因此,进一步了解黄体细胞代谢通路是深入理解黄体功能与寿命调控机制的基础。     

转录因子EB和自噬在神经退行性疾病发病机制中的作用

自噬广泛存在于真核细胞中,与机体生理和病理过程的发生发展密切联系.自噬主要参与长寿蛋白质的降解,以清除受损或多余的蛋白质和细胞器,是细胞自我降解的过程之一.自噬通常被分为三类:大自噬、分子伴侣介导的自噬和小自噬.自噬溶酶体途径(ALP)功能障碍导致蛋白质聚集,从而产生异常蛋白质和无效细胞器的积累,这些特征是阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)、帕金森病(Parkinson disease,PD)和亨廷顿病等神经退行性疾病(Huntington disease,HD)的标志.自噬的过程受一系列复杂的信号分子的调控,其中一个主要调节因子是转录因子EB(TFEB),是转录因子MiT家族的成员之一.研究表明,TFEB可通过积极调节自噬体形成和自噬体-溶酶体融合参与自噬,此外它还通过溶酶体胞吐作用提高细胞内的清除作用.因此作为自噬溶酶体生物发生的主要调节因子,TFEB已被广泛证明激活后可以从病理方面改善这些疾病.我们回顾分析ALP和TFEB的调节及其对神经退行性疾病的影响,同时展望ALP和TFEB在疾病病理中的复杂作用及其治疗意义.     

病毒感染中细胞自噬研究进展

细胞自噬是一种依赖于溶酶体的细胞内降解途径,用于细胞维持内环境的稳态.自噬广泛存在于真核细胞的生理、病理过程中.研究发现自噬与病毒之间的相互作用是一个复杂且多向化的过程,一方面自噬能够参与机体免疫应答、发挥抗病毒效应;另一方面,细胞的自噬机制也可被病毒操纵,以利于其自身复制.本文对近年来细胞自噬与病毒感染的相互作用进展,尤其是病毒如何调控自噬以促进其复制和致病的机制加以综述.     

自噬调控白色脂肪细胞棕色化的研究进展

脂肪细胞自噬(autophagy)以脂自噬和线粒体自噬的形式存在。细胞通过脂自噬调节脂质代谢,降低脂毒性并为线粒体活动提供原料;通过线粒体自噬控制细胞数量和质量影响细胞的功能。白色脂肪细胞中脂质过度积累及自噬调控异常引起的炎症,可导致肥胖症及其相关代谢疾病的发生。通过白色脂肪细胞棕色化将储能的白色脂肪细胞转变成产热的米色脂肪细胞是防治肥胖症的策略之一,而白色脂肪细胞棕色化过程需要自噬的调控。就目前有关两种形式的自噬在白色脂肪细胞棕色化中的作用、相关信号通路及自噬调节炎症的研究进展做一综述评论,以期为抗肥胖及其相关代谢性疾病研究提供参考依据。     

细胞自噬在病毒感染与免疫调节中的作用机制

细胞自噬(autophagy)是一种主要由溶酶体介导的降解通路,作为细胞维持内环境稳态的一种保护性机制,不仅通过将长寿命蛋白和衰老细胞器降解为小肽或氨基酸为细胞提供再生资源,而且也可作为防御机制抵抗病原微生物感染和寄生. 自噬缺失与许多疾病如癌症、心血管疾病等的发生关系密切,在机体生理、病理过程中发挥重要作用. 本文拟就细胞自噬与病毒感染、机体免疫的关系加以综述,以期为研究细胞自噬的发生、参与机体免疫、发挥抗病毒感染作用及其分子机制提供参考,也为进一步研究抗病毒治疗的靶标提供新思路.