关于细胞自噬的研究进展(杨梅山)教学提纲.ppt

关于细胞自噬的研究进展关于细胞自噬的研究进展(杨梅山杨梅山)u 自噬与诺贝尔生理学或医学奖u 自噬的研究现状主要内容2自噬与诺贝尔生理学或医学奖3溶酶体溶酶体自噬与诺贝尔生理学或医学奖4自噬的研究现状 Autophagy 一词来源于希腊语，auto指自身、phagy是吃的意思，autophagy意为自体吞自体吞噬噬，简称自噬自噬。基基本本概概念念5自噬的研究现状自噬是一个吞噬自身细胞质蛋白或细细胞质蛋白或细胞器胞器并使其包被进入囊泡(自噬体自噬体)，并与溶酶体溶酶体融合形成自噬溶酶体自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物的过程，藉此实现细胞本身的实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新代谢需要和某些细胞器的更新。基基本本概概念念6 自噬在进化过程中高度保守，从酵母、果蝇到脊椎动物和人都可以找到参与自噬的同源基因自噬的同源基因。目前至少已经鉴定出34种参与酵母自噬的特异性基因。其命名从最初称为APG，AUT和CVT，现已被统一命名为酵母自噬相关基因自噬相关基因ATG(autophagy-related gene，ATG)。哺乳动物自噬基因的命名和酵母相似，但也有个别差异，如酵母的ATG1，6和和8在哺乳动物中分别称为ULK1，Beclin1 和和LC3。7自噬的研究现状基基本本概概念念主要自噬相关蛋白（主要自噬相关蛋白（Atg）8自噬的研究现状基基本本概概念念自噬的研究现状小自噬小自噬大自噬大自噬分子伴侣分子伴侣介导自噬介导自噬（CMA）Giordano,et al.,2014分分 类类9自噬的研究现状起始起始 延伸延伸闭合闭合成熟成熟降解降解 12345Ravikumar,et al.,2010发发生生过过程程10自噬的研究现状自噬上游调控自噬上游调控自噬过程调节自噬过程调节调调控控方方式式11自噬的研究现状1 1电镜技术电镜技术普通透射电镜技术 免疫电镜技术2 2化学和免疫化学染色法化学和免疫化学染色法基于自噬标记蛋白的检测方法标记自噬溶酶体结构的检测技术检检测测方方法法12普通透射电镜技术普通透射电镜技术13自噬的研究现状检检测测方方法法自噬的研究现状检检测测方方法法自噬类别相关环节标志物大自噬自噬体的形成LC3(Atg8)Beclin 1(Atg6)Atg5-Atg12Atg 16LAtg9Atg14DRAM1ZFYVE1/DFCP1溶酶体LAMP-1LAMP-2自噬底物p62分子伴侣自噬LAMP2AHSC70线粒体自噬Atg32BNIP314Western Blot15Wightman,et al.,2015自噬的研究现状检检测测方方法法免疫荧光染色免疫荧光染色-LC3B对照组氯奎处理组16自噬的研究现状检检测测方方法法阴性对照雷帕霉素处理NDV感染GFP-LC3指示技术指示技术17自噬的研究现状检检测测方方法法GFP-LC3融合蛋白示踪融合蛋白示踪HeLa cells自噬的形成自噬的形成18自噬的研究现状检检测测方方法法1 1、维持细胞稳态、维持细胞稳态2 2、应激功能、应激功能3 3、防御功能、防御功能4 4、延长寿命、延长寿命5 5、控制细胞死亡及癌症、控制细胞死亡及癌症自噬的研究现状生生理理意意义义巴伐洛霉素巴伐洛霉素A1自噬的研究现状诱导自噬诱导自噬：二甲双胍、雷帕霉素、白藜芦醇和：二甲双胍、雷帕霉素、白藜芦醇和饥饿饥饿抑制自噬抑制自噬：3-MA3-MA(3-3-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤)、wortmanninwortmannin、LY294002LY294002、CQCQ(氯喹氯喹)、巴伐洛霉素、巴伐洛霉素A1A1、蛋白酶抑制剂蛋白酶抑制剂Takeda-Watanabe,et al.,2013干干预预方方式式2021自噬的研究现状健健康康和和疾疾病病 自噬是细胞适应内外环境或满足自身发育需自噬是细胞适应内外环境或满足自身发育需要的一种调节方式。细胞自噬与人类健康维持和要的一种调节方式。细胞自噬与人类健康维持和疾病防治有密切的关系。疾病防治有密切的关系。自噬过度还是自噬不足自噬过度还是自噬不足都可能导致疾病发生都可能导致疾病发生。目前，自噬与人类健康和疾病的关系研究尚目前，自噬与人类健康和疾病的关系研究尚不是很透彻，呈现出遏制或促进疾病发生的不是很透彻，呈现出遏制或促进疾病发生的双面双面作用作用：某些情况下，自噬能帮助防止或遏制疾病的发生发展某些情况下，自噬能帮助防止或遏制疾病的发生发展在另外一些情况下，细胞自噬则会促进疾病的发生在另外一些情况下，细胞自噬则会促进疾病的发生22自噬的研究现状疾疾病病和和健健康康器官器官自噬的角色自噬的角色疾病疾病大脑大脑防聚集；防聚集；Parkin-依赖线粒体自噬；依赖线粒体自噬；调节能量平衡调节能量平衡帕金森病；帕金森病；阿尔茨海默症阿尔茨海默症；亨廷顿舞蹈症亨廷顿舞蹈症肌肉肌肉维持肌肉质量平衡维持肌肉质量平衡肌病；溶酶体聚集肌病；溶酶体聚集胸腺胸腺负选择负选择骨髓骨髓红细胞生成；造血干细胞平衡红细胞生成；造血干细胞平衡骨骼骨骼佩吉特病佩吉特病肺肺调节气道反应调节气道反应囊肿性纤维化囊肿性纤维化心脏心脏应激；年龄相关功能障碍应激；年龄相关功能障碍心肌肥厚心肌肥厚淋巴系统淋巴系统细胞因子生成调节细胞因子生成调节免疫缺陷免疫缺陷肝脏肝脏防干细胞降解；糖原异生防干细胞降解；糖原异生抗胰蛋白酶缺陷抗胰蛋白酶缺陷肾脏肾脏维持足细胞和肾小管上皮细胞的完整维持足细胞和肾小管上皮细胞的完整性性胰腺胰腺 防止胰蛋白酶自动激活防止胰蛋白酶自动激活糖尿病；急性胰腺炎糖尿病；急性胰腺炎脂肪组织脂肪组织脂肪自噬脂肪自噬肥胖肥胖肠道肠道维持潘氏细胞功能维持潘氏细胞功能克罗恩病克罗恩病胚胎胚胎早期胚胎发育早期胚胎发育自噬的研究现状神神经经退退行行性性疾疾病病 神经退行性疾病是年龄依赖性疾病神经退行性疾病是年龄依赖性疾病,大量突变或错误大量突变或错误折叠的蛋白质折叠的蛋白质,如如淀粉样蛋白淀粉样蛋白(A)(A)、tautau蛋白、蛋白、突突触核蛋白触核蛋白(-synuclein)(-synuclein)和和HuntingtinHuntingtin蛋白蛋白在神经细胞在神经细胞内聚集内聚集,使神经细胞进行性变性死亡使神经细胞进行性变性死亡,引起中枢神经系统引起中枢神经系统功能逐渐缺失功能逐渐缺失,导致患者表现出进行性的认知和运动功导致患者表现出进行性的认知和运动功能障碍的一类疾病能障碍的一类疾病,包括包括阿尔茨海默病阿尔茨海默病ADAD、帕金森症、帕金森症PDPD和亨廷顿舞蹈症和亨廷顿舞蹈症HDHD等等。2324自噬的研究现状神神经经退退行行性性疾疾病病 疾病的早期阶段，自噬起疾病的早期阶段，自噬起保护保护作用，激活自噬可加速作用，激活自噬可加速变性蛋白的清除来阻止疾病的进一步发展。使用促进细变性蛋白的清除来阻止疾病的进一步发展。使用促进细胞自噬的药物，如胞自噬的药物，如RapamycinRapamycin（雷帕霉素）可改善雷帕霉素）可改善PDPD、ADAD等疾病的病情。等疾病的病情。随着疾病的进展，蛋白质聚积物越来越多，对溶酶体随着疾病的进展，蛋白质聚积物越来越多，对溶酶体蛋白酶降解的敏感性下降，自噬的持续性激活最终引发蛋白酶降解的敏感性下降，自噬的持续性激活最终引发自噬性细胞死亡，这样自噬性细胞死亡，这样自噬又促进了神经元的死亡自噬又促进了神经元的死亡。自噬的研究现状神神经经退退行行性性疾疾病病 感染性疾病是指由致病微生物（包括朊感染性疾病是指由致病微生物（包括朊毒体、病毒、衣原体、支原体、立克次体、毒体、病毒、衣原体、支原体、立克次体、细菌、螺旋体、真菌、寄生虫）通过不同方细菌、螺旋体、真菌、寄生虫）通过不同方式引起人体发生感染并出现临床症状的疾病。式引起人体发生感染并出现临床症状的疾病。研究表明，研究表明，细胞自噬是机体重要的抵抗病原细胞自噬是机体重要的抵抗病原微生物的通路。微生物的通路。自噬的研究现状感感染染性性疾疾病病细胞自噬对免疫和感染具有多种作用：细胞自噬对免疫和感染具有多种作用：激活先天性免疫和获得性免疫；激活先天性免疫和获得性免疫；维持免疫细胞的稳态；维持免疫细胞的稳态；降解病原微生物等。降解病原微生物等。但是，大量的免疫信号也可以调节细胞自噬。但是，大量的免疫信号也可以调节细胞自噬。表明两者之间有相互联系，并相互影响表明两者之间有相互联系，并相互影响自噬的研究现状感感染染性性疾疾病病自噬的研究现状感感染染性性疾疾病病免疫信号对细胞自噬的调节免疫信号对细胞自噬的调节 细胞自噬是一个潜在的感染性疾病治疗靶标或靶点。细胞自噬是一个潜在的感染性疾病治疗靶标或靶点。但是，某些病原体通过进化，具有逃避细胞自噬的但是，某些病原体通过进化，具有逃避细胞自噬的能力，甚至能力，甚至利用细胞自噬为病原体复制和发育提供有利用细胞自噬为病原体复制和发育提供有利条件利条件。诱导细胞自噬的后果诱导细胞自噬的后果增强病原体杀伤增强病原体杀伤促进病原体复制促进病原体复制1.1.分枝结核杆菌分枝结核杆菌1.1.柯萨奇病毒柯萨奇病毒2.2.刚地弓形虫刚地弓形虫2.2.脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒3.3.类鼻疽伯克霍尔德菌类鼻疽伯克霍尔德菌3.3.贝氏柯克斯体贝氏柯克斯体4.4.嗜吞噬无形体嗜吞噬无形体自噬的研究现状感感染染性性疾疾病病 肿瘤（肿瘤（tumortumor）是机体在各种致癌因素作用下，局）是机体在各种致癌因素作用下，局部组织的部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控常调控，导致其克隆性异常增生而形成的新生物。，导致其克隆性异常增生而形成的新生物。自噬在肿瘤形成和发展中的作用目前仍有争议。自自噬在肿瘤形成和发展中的作用目前仍有争议。自噬可在噬可在肿瘤起始阶段抑制肿瘤肿瘤起始阶段抑制肿瘤，也可在，也可在肿瘤发展阶段肿瘤发展阶段保护肿瘤保护肿瘤。30自噬的研究现状肿肿 瘤瘤自噬在治疗癌症的方面有很大前景自噬在治疗癌症的方面有很大前景诱导自噬诱导自噬促进肿瘤细胞死亡促进肿瘤细胞死亡 在某些肿瘤中自在某些肿瘤中自噬性死亡可能是肿瘤细胞死亡的重要方式噬性死亡可能是肿瘤细胞死亡的重要方式。比如：三氧。比如：三氧化二砷化二砷(As(As2 20 03 3)可以通过上调可以通过上调Beclin 1Beclin 1的表达，诱导细胞自噬性死亡，从而的表达，诱导细胞自噬性死亡，从而缓解淋巴细胞性白血病和多发性骨髓瘤的病情；促自噬类药物替莫唑胺，缓解淋巴细胞性白血病和多发性骨髓瘤的病情；促自噬类药物替莫唑胺，可以选择性地杀灭具有凋亡抗性的恶性胶质瘤细胞。表明：可以选择性地杀灭具有凋亡抗性的恶性胶质瘤细胞。表明：诱导肿瘤细胞诱导肿瘤细胞过度自噬，也可能是抗肿瘤治疗的重要思路过度自噬，也可能是抗肿瘤治疗的重要思路。抑制自噬抑制自噬增强肿瘤放化疗敏感性增强肿瘤放化疗敏感性 大量研究显示，自噬抑制剂可以增强恶性胶质瘤、多发性骨髓瘤、乳腺大量研究显示，自噬抑制剂可以增强恶性胶质瘤、多发性骨髓瘤、乳腺癌、结直肠癌及前列腺癌等多种肿瘤对放化疗的敏感性。因此，癌、结直肠癌及前列腺癌等多种肿瘤对放化疗的敏感性。因此，自噬抑制自噬抑制剂与常规治疗的联合应用可能是提高疗效的潜在手段剂与常规治疗的联合应用可能是提高疗效的潜在手段。自噬的研究现状肿肿 瘤瘤 衰老与死亡是自然界生物体不可抗拒的规律。在衰老与死亡是自然界生物体不可抗拒的规律。在细胞水平上，衰老是随时间逐渐出现的细胞水平上，衰老是随时间逐渐出现的细胞修复机制细胞修复机制障碍障碍，主要体现在细胞膜流动性降低、脂褐质色素累，主要体现在细胞膜流动性降低、脂褐质色素累积、酶活性下降、蛋白质聚集体增加等。积、酶活性下降、蛋白质聚集体增加等。细胞自噬与衰老有着密切关系。细胞自噬与衰老有着密切关系。衰老往往伴随自衰老往往伴随自噬活性不足噬活性不足，而许多老年病受累组织也存在自噬功能，而许多老年病受累组织也存在自噬功能异常。异常。自噬的研究现状衰衰 老老自噬活动增强具有抗衰老作用自噬活动增强具有抗衰老作用适度激活自噬能够延缓衰老，细胞自噬是各种真核生物衰适度激活自噬能够延缓衰老，细胞自噬是各种真核生物衰老非常重要的调节机制。老非常重要的调节机制。不同程度的不同程度的饮食干预饮食干预(如整体能量摄入限制或者特种氨基如整体能量摄入限制或者特种氨基酸摄入限制等酸摄入限制等)和和药物干预药物干预（如白藜芦醇或雷帕霉素等）（如白藜芦醇或雷帕霉素等）都能增强机体自噬水平，帮助延年益寿，这为都能增强机体自噬水平，帮助延年益寿，这为“吃饭只吃吃饭只吃七分饱七分饱”及及“辟谷断食辟谷断食”的说法提供了科学依据。的说法提供了科学依据。自噬的研究现状衰衰 老老自噬的研究现状小小 结结双重性：双重性：细胞存活细胞存活&细胞死亡细胞死亡 （差异性调控）（差异性调控）可诱发性：可诱发性：饥饿、微生物感染、缺氧、生长因子缺饥饿、微生物感染、缺氧、生长因子缺乏、放疗、化疗等条件都可以诱导自噬的活化乏、放疗、化疗等条件都可以诱导自噬的活化批量降解：批量降解：清除受损细胞器、错误折叠蛋白、冗余清除受损细胞器、错误折叠蛋白、冗余的蛋白以及代谢产物的蛋白以及代谢产物运用前景：运用前景：神经退行性疾病防治；慢性病预防；癌神经退行性疾病防治；慢性病预防；癌症治疗；抗衰老，延长寿命，保持年轻；等症治疗；抗衰老，延长寿命，保持年轻；等34谢谢!35结束结束