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自噬
自噬是细胞通过溶酶体(或液泡)分解自身组分以达到维持细胞内正常生理活动及稳态的一种细胞代谢过程。自噬作为一条进化中保守的胞内降解途径,参与很多重要的生理或病理过程,如细胞稳态、器官建成、神经变性、肿瘤发生及迁移等。自噬分子机制与功能的相关研究已经成为生命科学家所关注的热点问题之一。
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  • 综述
    张云丽, 李趁, 孔祥会
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 805-813. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.09.1229
    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。
  • 研究论文
    孟祥飞, 周心如, 黄婧, 陈梦园, 柳丽娟, 施璐佳, 陈慈爱, 钱令波
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 840-847. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.03.1549
    白桦脂酸(betulinic acid,BA)对脓毒症动物的诸多器官发挥保护作用。然而,白桦脂酸是否能改善脓毒症大鼠的心血管功能,其机制如何,尚不清楚。本研究给予雄性SD大鼠灌胃白桦脂酸(25 mg/kg/d,5 d)预处理后,腹腔注射脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)(10 mg/kg)诱导脓毒症。腹腔注射LPS 6 h,对大鼠进行心功能超声检测,HE染色检测心肌组织形态,酶联免疫吸附法测定血清心肌损伤标志物(cTnI、CK-MB)和炎症因子(TNF-α、IL-1β和IL-6),Western 印迹测定心肌组织自噬相关蛋白质p62与LC3 Ⅱ、AKT自噬通路相关蛋白质表达。结果发现,白桦脂酸预处理显著提高了脓毒症大鼠左心室射血分数和左室短轴缩短率(P<0.05),改善了心肌组织结构,也明显降低了血清cTnI、CK-MB、TNF-α、IL-1β和IL6水平(P<0.05);白桦脂酸明显减少了脓毒症大鼠心肌p62表达(P<0.01)并增加了LC3 Ⅱ表达(P<0.001),显著下调了p-AKT (Thr308)、p-AMPKα (Ser485/491)、p-mTOR (Ser2448)和p-S6K (Thr389)表达(P<0.05),明显上调了p-AMPKα (Thr172)和p-ULK1 (Ser317)表达(P<0.01)。上述结果表明,白桦脂酸抑制脓毒症大鼠心功能障碍可能与下调AKT/mTOR及AKT/AMPK调控的自噬抑制通路有关。
  • 研究论文
    张源源, 张蒙, 朱悦, 钱帅伟, 寇现娟
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(4): 580-590. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.02.1508
    2型糖尿病(T2DM)是一种代谢性疾病,易造成认知功能障碍。T2DM小鼠脑内自噬水平与认知功能下降有关。运动可以改善T2DM认知水平,但具体机制仍不清楚。本研究旨在探讨自噬在不同形式的运动干预改善T2DM小鼠认知功能障碍中的作用及分子机制。取雄性4周龄C57BL/6小鼠随机分成:对照组(C)、T2DM模型组(DM)、T2DM运动组和T2DM自噬抑制剂组。T2DM小鼠通过高脂饲养联合腹腔注射STZ造模。运动组采取跑台(T)、爬梯(R)、跑台联合爬梯(M);抑制剂组采用腹腔注射氯喹(CQ)(10 mg/kg),分为T2DM单纯抑制剂组(DM+CQ)、T2DM+CQ+跑台干预组(DM+T+CQ)。免疫荧光染色显示,3种运动干预均可降低T2DM小鼠海马组织Iba-1阳性细胞数量及荧光强度(P<0.05),降低小胶质细胞NLRP3荧光强度(P<0.05)。Western印迹结果显示,3种运动干预均可降低T2DM小鼠海马iNOS、GFAP、Iba-1蛋白质表达,增加Arg-1蛋白质表达,其中M组均有显著性差异(P<0.05);3种运动干预均可降低T2DM小鼠海马NLRP3复合物蛋白质表达,其中M组均有显著性差异(P<0.05),T组除NLRP3蛋白外均有显著性差异(P<0.05);3种运动干预均可降低T2DM小鼠海马Bax、p62蛋白质表达,增加Bcl-2、LC3蛋白质表达,其中M组与T组均有显著性差异(P<0.05)。加入氯喹的水迷宫结果显示,抑制自噬加重T2DM小鼠认知障碍(P<0.05),降低运动对T2DM小鼠认知的保护作用;免疫荧光染色及Western印迹显示,DM+T+CQ组较T组存在自噬功能障碍。Western印迹结果显示,与DM组相比,DM+CQ组iNOS、GFAP、NLRP3、切割胱天蛋白酶 1(cleaved caspase-1)蛋白质表达增加,Iba-1、胱天蛋白酶 1、Bax蛋白质显著增加(P<0.05);与T组相比,DM+T+CQ组NLRP3、切割胱天蛋白酶1、Bax蛋白质显著增加(P<0.05),Bcl-2蛋白显著减少(P<0.05)。综上所述,不同形式的运动干预均能改善T2DM小鼠神经炎症及神经细胞凋亡,综合比较,有氧运动和有氧联合抗阻运动干预效果较好,其机制可能是运动激活神经元自噬、降低神经炎症与胶质细胞活化、抑制神经元凋亡。
  • 研究论文
    张梅超, 孟依灵, 应影霞, 李栋
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(1): 87-95. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.11.1355
    全反式维甲酸(ATRA)是具有融合基因PML-RARα的急性早幼粒细胞白血病(APL)特异的靶向治疗药物。此外,ATRA在无PML-RARα融合的急性髓系白血病及其它一些肿瘤中也有一定治疗效果。但ATRA治疗也会引起一些并发症或发生愈后复发。因此,对ATRA诱导分化调控机制的研究非常重要。转谷氨酰胺酶2(TGM2)是一种多功能酶,能调控mTOR信号通路和自噬等。ATRA能诱导APL细胞中TGM2表达上调,TGM2敲低抑制ATRA诱导的细胞分化。但其调控机制及涉及的信号通路尚不明确。本研究发现,在HL60和U937细胞中,ATRA能够上调CD11b和TGM2的表达(P<0.05),抑制mTOR信号通路,并增强自噬;与对照相比,敲低TGM2,mTOR信号通路增强,自噬被抑制,而ATRA诱导的CD11b表达被抑制(P<0.05),分化减弱,被ATRA抑制的mTOR信号通路得到部分恢复,而被ATRA增强的自噬适当减弱。这表明ATRA使HL60和U937细胞发生髓系分化,并诱导TGM2表达升高;而TGM2通过mTOR信号通路和自噬途径调控ATRA诱导的髓系分化。该研究将有利于更深入地了解ATRA诱导白血病细胞分化的过程和机制,也有利于加深对TGM2的多功能性的认识;有助于对APL等白血病及其它癌症的药物诱导疗法的探讨。
  • 研究论文
    许为东, 杨丽, 陈晨, 周伟
    中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(11): 1538-1546. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.08.1107
    稀土氧化物纳米材料的生物安全性越来越受到关注,这类纳米材料引起的自噬反应对于癌细胞杀伤也具有重要意义。自噬在细胞存活和死亡中发挥双重作用,槲皮素可以促进自噬,稀土氧化物已被证明可引起不同类型的自噬。制备了葡聚糖包被的氧化铈纳米颗粒负载的槲皮素复合材料DCQ,并对其自身性质进行表征,从细胞活力及氧化损伤以及自噬、凋亡机制这几个方面研究了其对人肝癌细胞HepG2的作用。结果表明,此复合材料对HepG2细胞具有更强的毒性(P<0.05),并且对正常细胞人脐静脉血管内皮细胞HUVEC无明显毒害作用,复合材料能够诱发人肝癌细胞产生大量活性氧,引起自噬阻断和诱导癌细胞凋亡。上述结果说明,这种纳米复合材料能有效杀伤人肝癌细胞,为肝癌治疗提供了新思路。
  • 综述
    米海潮, 史敏, 崔芳
    中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(9): 1133-1140. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.01.1497
    摘要 (3485) PDF全文 (1253)   可视化   收藏
    铁是血红素、线粒体呼吸链复合体和各种生物酶的重要辅助因子,参与氧气运输、氧化还原反应和代谢物合成等生物过程。铁蛋白(ferritin)是一种铁存储蛋白质,通过储存和释放铁来维持机体内铁平衡。铁自噬(ferritinophagy)作为一种选择性自噬方式,介导铁蛋白降解释放游离铁,参与细胞内铁含量的调控。适度铁自噬维持细胞内铁含量稳定,但铁自噬过度会释放出大量游离铁。通过芬顿 (Fenton)反应催化产生大量的活性氧(reactive oxygen species, ROS),发生脂质过氧化造成细胞受损。因此,铁自噬在维持细胞生理性铁稳态中发挥至关重要的作用。核受体共激活因子4 (nuclear receptor co-activator 4, NCOA4)被认为是铁自噬的关键调节因子,与铁蛋白靶向结合,并传递至溶酶体中降解释放游离铁,其介导的铁自噬构成了铁代谢的重要组成部分。最新研究表明,NCOA4受体内铁含量、自噬、溶酶体和低氧等因素的调控。NCOA4介导的铁蛋白降解与铁死亡(ferroptosis)有关。铁死亡是自噬性细胞死亡过程。铁自噬通过调节细胞铁稳态和细胞ROS生成,成为诱导铁死亡的上游机制,与贫血、神经退行性疾病、癌症、缺血/再灌注损伤与疾病的发生发展密切相关。本文针对NCOA4介导的铁自噬通路在铁死亡中的功能特征,探讨NCOA4在这些疾病中的作用,可能为相关疾病的治疗提供启示。
  • 综述
    郭凌峰, 周长林, 樊竑冶
    中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(1): 8-14. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.05.1694
    自噬是一种广泛存在于真核细胞中的溶酶体依赖性分解代谢途径,涉及细胞分化、饥饿耐受和免疫防御等生物学功能。其中,异体自噬被定义为真核细胞特异性识别并清除胞内病原微生物的过程,是免疫细胞行使宿主防御的重要方式。然而,许多病原微生物已经“开发”了特殊的毒力因子(包括效应蛋白质和表面蛋白质等),衍生出多种逃避或劫持自噬作用的策略。研究表明,调控自噬的信号复杂,涉及到多种自噬相关蛋白质(autophagy related proteins,ATG proteins)的精细调控。现已证实,自噬的关键步骤经历了广泛的蛋白质翻译后修饰(post-translational modifications,PTMs),例如磷酸化/去磷酸化、泛素化/去泛素化等。这些修饰作用通过影响蛋白质的结构、稳定性、活性及其在细胞中的定位,赋予了宿主细胞自噬调控高度的动态性和可逆性。此外,研究发现,病原微生物的毒力因子能够劫持宿主细胞中ATG蛋白的蛋白质翻译后修饰,干扰自噬的信号传递,从而对抗异体自噬并促进其在宿主细胞中的存活。本文总结了常见的蛋白质翻译后修饰在异体自噬中的作用,并重点关注病原微生物利用宿主蛋白质翻译后修饰操纵异体自噬,进而促进自身存活的相关机制,为探索异体自噬干预策略和控制病原微生物感染提供参考。
  • 研究论文
    朱文阁, 宋鸽, 周其姝, 李娅斐, 严翊
    中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(12): 1658-1666. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.11.1335
    哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是细胞代谢的主要调节剂之一,在自噬环节中发挥重要作用。已有研究证明,不同能量状态和运动干预均可参与脂肪组织自噬的调节,但其具体机制尚不完全清楚。本研究以雄性SD大鼠为对象,探究8周中等强度有氧运动对高脂饮食饲养大鼠白色脂肪组织中mTOR通路相关蛋白质表达的影响,以期阐明高脂饮食及有氧运动调控白色脂肪组织自噬的可能机制。选取3周龄SPF级雄性SD大鼠32只,适应性喂养3 d,随机分为标准安静组(CS)、标准运动组(CE)、高脂安静组(HS)、高脂运动组(HE)。高脂组大鼠进行8周高脂饲养,运动组大鼠进行8周中等强度有氧运动干预。干预结束48 h后,测量各组大鼠体重和体成分。结果显示,平均体重表现为HS组最高,CE组最低,HS组大鼠躯干脂肪百分比和全身脂肪百分比均显著高于CS组(P<0.05)和HE组(P<0.05)。Western印迹结果显示,高脂饲养组大鼠在8周有氧运动干预后,皮下白色脂肪内ULK1、p-ULK1、LC3-I和P62的蛋白质表达量显著降低(P<0.05);Beclin1和p-Beclin1的蛋白质表达量显著增加(P<0.01),睾周白色脂肪内mTOR、ULK1、p-Beclin1和P62的蛋白质表达量显著降低(P<0.01),运动和高脂饮食的双因素交互作用显著(P<0.05)。动物组织透射电镜分析结果显示,在CS、CE和HE组,大鼠皮下白色脂肪、睾周白色脂肪组织中,均可观察到自噬小体,但HS组仅在皮下白色脂肪组织观察到自噬小体,且在CS组皮下白色脂肪组织中观察到自噬小体的体积最大。研究结果表明,8周中等强度有氧运动干预对高脂饲养大鼠白色脂肪组织自噬启动的调控存在部位差异性,在皮下白色脂肪组织中表现出促进自噬启动且自噬小体减小,在睾周白色脂肪组织中表现出抑制自噬启动。
  • 综述
    李玉琴 胡嘉 王琳
    . 0, (): 1305-1313.
    自噬是一种常见的细胞代谢过程,其特征是形成双层膜的自噬体将胞内待降解的物质包裹,进而与溶酶体融合进行降解。自噬对维持细胞的稳态至关重要,自噬功能异常与多种病生理过程密切相关,可能作为某些疾病潜在的治疗靶点,因此自噬的调控研究是生命科学及医学领域的一个热点问题。TRIMs(Tripartite motif-containing proteins)家族是一类具有E3泛素连接酶活性的蛋白,通常有三个保守的结构域,即RING锌指结构,B-box结构和卷曲螺旋结构域。近年来人们发现多个TRIM家族成员参与自噬的调控,本文将对TRIM家族蛋白在自噬过程中的作用的研究进展进行综述。
  • 综述
    李玉琴, 胡嘉, 王琳
    中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(10): 1305-1313. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.03.1583
    摘要 (2218) PDF全文 (752)   可视化   收藏
    自噬是一种常见的细胞代谢过程,其特征是形成具有双层膜结构的自噬体将胞内物质或外来异物包裹,进而与溶酶体融合进行降解。自噬对于维持细胞的稳态至关重要,自噬功能异常与多种疾病的发生发展密切相关。例如肿瘤、神经退行性疾病、病毒感染和免疫疾病等,其可能成为这些疾病潜在的治疗靶点,因此研究自噬的调控是生命科学及医学领域的热点。三结构域蛋白质(tripartite motif-containing proteins, TRIMs)家族是一类具有E3泛素连接酶活性的蛋白质,通常包含3个保守的结构域,即RING锌指结构域、B-box结构域和卷曲螺旋结构域。近年的研究发现,多个TRIM家族成员参与自噬的调控,其作用机制包括调控自噬相关的信号通路、调节自噬核心分子、作为自噬底物识别受体等。TRIM家族通过调控自噬发挥多种生物学效应,例如调节免疫、病毒防御和影响肿瘤发生发展等。本文将对TRIM家族在调控自噬过程中发挥的作用、分子机制以及通过自噬影响的生物学作用进行综述。
  • 研究论文
    马克学, 郭芳莹, 李睿, 宋鸽鸽, 吴萌, 陈广文, 刘德增
    中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1233-1240. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.05.1138
    细胞自噬相关基因Atg5在细胞自噬过程中发挥重要作用,其功能丧失损坏神经发生和轴突再生。涡虫是研究脑再生的良好模型,其头部切除后1周就能再生出1个新的脑结构。因此,研究Atg5基因在涡虫脑再生中的作用对探究自噬调控神经再生具有重要意义。本研究克隆了日本三角涡虫Atg5基因(DjAtg5)的全长cDNA序列,并利用RNAi技术研究了其在涡虫再生中作用。结果显示,DjAtg5 cDNA全长1 014 bp,编码284个氨基酸。DjATG5含有ATG5蛋白质家族的Pfam结构域和高度保守的ATG5-ATG12相互结合位点。切割虫体后,DjAtg5表达显著增加。再生3~5 天,其转录本主要在新再生的脑结构表达。但是,敲降DjAtg5并未引起涡虫脑再生异常,且对涡虫干细胞的增殖也未见明显影响。研究结果表明,DjAtg5参与涡虫脑结构的重新形成,但不是涡虫再生的重要调控因子。然而,自噬抑制剂3-MA能够阻止涡虫再生,说明细胞自噬机制对涡虫再生非常重要。
  • 研究论文
    刘裕源, 任璐, 何红云, 邓仪昊
    中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(7): 967-973. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.05.1698
    为了探究应激激活蛋白激酶JNK在缺血性脑卒中后对神经元细胞的保护机制,本文采用栓线法构建雄性SD大鼠大脑中动脉梗塞(model of middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型。在自噬变化特征性时间点加入JNK激动剂茴香霉素(anisomycin,AN),随后采用Western 印迹和免疫荧光检测缺血半影区自噬流通路蛋白质表达水平,分析JNK对Bcl-2-Beclin1复合物稳定性的影响和对自噬流通路的影响。结果显示:与MCAO+Veh组相比:在12 h,AN组LC3(**P<0.01)、Beclin1(**P<0.01)和Bcl-2(*P<0.05)的表达水平显著升高,而切割胱天蛋白酶(cleaved caspase-3)的表达水平显著降低(**P<0.01),以及组织蛋白酶B(cathepsin B)(***P<0.001)和LAMP1(***P<0.001)表达水平均显著升高;在第2天,AN组的组织蛋白酶B(**P<0.01)和溶酶体关联膜蛋白1(recombinant lysosomal associated membrane protein1,LAMP1)(*P<0.05)表达水平显著降低。同时,通过神经功能损伤评分、TTC染色分析JNK活性激活对MCAO大鼠神经功能损伤、脑梗死体积的影响,结果显示:与MCAO+Veh组相比,MCAO+AN组的SD大鼠脑梗死体积显著减少(12 h:***P<0.001,第2 d:*P<0.05)且神经功能评分显著降低(12 h:***P<0.001,第2 d:**P<0.01)。上述结果提示:在缺血性脑卒中的急性期,JNK活性激活促进Bcl-2-Beclin1复合物解离,使神经元凋亡向自噬转换,提高了神经元的存活;在亚急性期,JNK活性激活使自噬产物堆积导致了神经元的自噬性损伤。
  • 研究论文
    何李, 童瑾
    中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(6): 782-789. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.04.1014
    吸烟是慢性呼吸系统炎症疾病最主要危险因素。尼古丁是烟草烟雾中最主要成分,与尼古丁相关的慢性呼吸系统疾病的发病率与日俱增。因此,寻找与尼古丁相关的慢性呼吸系统炎症疾病的潜在靶点是急需解决的问题。本研究旨在探究尼古丁对BEAS-2B细胞凋亡的影响及其潜在作用机制。采用蛋白质印迹法检测各组中的细胞内凋亡、自噬和PI3K/Akt/mTOR通路相关蛋白质的表达。流式细胞术和CCK-8法分别检测各组中细胞凋亡率和细胞活性。结果显示,尼古丁在1 mmol/L、2 mmol/L和4 mmol/L均可诱导BEAS-2B细胞凋亡,且随着浓度增加BEAS-2B细胞活性明显下降。与对照组相比,尼古丁处理后自噬蛋白质LC3Ⅱ和P62表达显著增加(P<0.05);与巴弗洛霉素A1组相比,巴弗洛霉素A1预处理组的LC3Ⅱ蛋白无明显改变(P>0.05)。与尼古丁组相比,雷帕霉素预处理组细胞凋亡明显下降(P<0.05),细胞活性显著升高(P<0.05)。与尼古丁组相比,LY294002预处理组,p-Akt 和p-mTOR表达明显降低(P<0.05),细胞凋亡蛋白质表达显著下降(P<0.05)。综上表明,尼古丁可能通过PI3K/Akt/mTOR通路抑制细胞自噬并诱导BEAS-2B细胞凋亡,这可能是预防和治疗与尼古丁相关的慢性呼吸系统炎症疾病的潜在靶点。
  • 研究论文
    胡世雄,贾琼,杨婉赟,焦丁兴,范瑞文
    中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(5): 681-690. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.04.1637
    黑色素瘤是一种预后较差的侵袭性癌症。了解黑色素瘤的分子机制和诊断标志物对黑色素瘤的防治极为重要。LncRNAs在肿瘤的发生发展中发挥重要作用。与正常黑色素细胞相比,LncRNA-177922在B16-F10黑色素瘤中高表达。丝裂源活化蛋白激酶15 (mitogen-activated protein kinase 15, MAPK15) 的缺失影响肿瘤的发生和进展。本研究中,LncRNA-177922在B16-F10细胞中过表达,结果显示,黑色素生成、增殖、迁移相关基因的mRNA和蛋白质水平显著上调(P< 0. 05),自噬相关基因的mRNA水平和蛋白质丰度下调(P< 0. 05),PI3K/AKT/mTOR通路被激活。同时,进一步验证了细胞迁移、增殖和自噬的表型。结果提示,LncRNA-177922靶向MAPK15通过交叉点细胞外调节蛋白激酶 (extracellular regulated protein kinases, ERK)参与调控黑色素生成、增殖、迁移、自噬等B16-F10细胞的生物学特性,可能是一个新的治疗靶点和诊断标志物。
  • 综述
    郑培佩,肖健,吴艳青
    中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(5): 588-594. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.11.1395
    摘要 (1225) PDF全文 (482)   可视化   收藏
    糖尿病作为一种高血糖为主要特征的代谢性疾病,会引起中枢神经系统损伤,造成脑组织结构和功能改变,进而导致认知功能障碍。目前,糖尿病对认知功能障碍的影响及相关调控机制已成为国内外研究的热点和难点。磷酸肌醇3激酶/蛋白激酶B/叉头样转录因子(PI3K/AKT/FOXO)通路是自噬的重要上游调控机制。本文概述了PI3K/AKT/FOXO信号通路可调控Gs, Bnip3和Spk2等基因的表达;GS可以通过调控Gln-mTORC1通路,从而激活自噬;BNIP3促进LC3表达,上调自噬水平; 此外,AMPK-FOXO3a-mTORC1也是自噬的重要上游调控机制。以上研究提示,FOXO3a可能是糖尿病认知功能障碍(DACD)治疗的重要靶点。通过本综述为临床上治疗DACD及其相关药物的研发提供更为深入的理论依据和分子靶点。
  • 综述
    谢佛添, 王冬梅, 吕 翼
    中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(10): 1151-1158. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.08.1173

    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。

  • 综述
    夏 杰,徐 波
    中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(7): 748-755. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.02.1502

    自噬作为细胞内的一种分解代谢途径,可将胞质中异常聚集的蛋白质、受损细胞器及其他细胞成分转运至溶酶体进行降解,以维持蛋白质稳态和细胞代谢平衡。研究表明,阿尔茨海默病 (Alzheimer’s disease, AD)脑内β 淀粉样蛋白(amyloid-β, Aβ)沉积、Tau蛋白异常磷酸化和突触可塑性失调与细胞自噬紊乱有关。适宜的运动能够调节神经细胞自噬水平和抑制AD动物脑内的多种病变,但具体机制尚不明确。综述近期研究成果发现,运动可能通过以下途径保护大脑和改善AD:(1)运动可以激活AMP依赖的蛋白激酶(AMPactivated protein kinase, AMPK)和抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)信号诱导自噬启动,提高自噬流和自噬溶酶体的降解,从而促进Aβ和磷酸化Tau蛋白的自噬清除。(2)运动增加脑内脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)表达,经由BDNF/酪氨酸激酶受体B(tyrosine kinase receptor B, TrkB)信号,以及磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol-3-kinases, PI3K)/蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶(protein-serine-threonine kinase, AKT)信号途径调节自噬流,从而介导BDNF诱导的突触可塑性。(3)运动可能通过调节神经细胞自噬,维持神经递质稳态和突触传递。

  • 研究论文
    刘桂宏,张智慧
    中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(5): 552-558. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.02.1389

    白藜芦醇(resveratrol)可抑制人肾癌786-O细胞增殖,并诱导其凋亡,但是白藜芦醇对786-O细胞自噬(autophagy)的影响及机制尚不清楚。为探究其机制,体外培养786-O细胞,采用CCK-8检测786-O细胞活力;TUNEL 染色检测786-O细胞凋亡;透射电子显微镜观察786-O细胞自噬体;吖啶橙染色观察786-O细胞自噬小泡;GFP-LC3质粒转染分析观察786-O细胞自噬体;Western印迹检测LC3、beclin-1、PI3K、p-PI3K、Akt、p-Akt、mTOR和p-mTOR的表达。结果显示,白藜芦醇以浓度和时间依赖性的方式抑制786-O细胞活力,并诱导细胞凋亡;与对照组相比,白藜芦醇使786-O细胞自噬增强;Western印迹结果显示,与对照组相比,白藜芦醇组LC3-II/LC3-I和Beclin-1显著增高(P<0.01),表明白藜芦醇导致786-O细胞自噬体积累。与对照组相比,白藜芦醇使786-O细胞的p-PI3K/PI3K,p-Akt/Akt和p-mTOR/mTOR显著降低(P<0.01),表明白藜芦醇可通过PI3K/Akt/mTOR信号通路增强自噬。综上所述,白藜芦醇通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路从而诱导786-O细胞自噬。

  • 研究论文
    臧瑞,杨继苹,郭涛,褚鑫,张雪玉,武煜明,邓仪昊
    中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(5): 544-551. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.03.1473
    五味子醇甲(Schisandra A, Sch A)是五味子中具有生物活性的木脂素化合物,其神经保护作用已在多种神经系统疾病动物模型中得到验证。然而,五味子醇甲是否能通过影响大鼠脑缺血半影区神经元自噬活性对脑缺血再灌注大鼠模型产生神经保护作用,尚缺乏系统研究。为探究Sch A对大鼠脑卒中后神经损伤及缺血半影区神经元自噬活性的影响,本研究将90只SD雄性大鼠随机分为假手术(Sham)组、模型组(MCAO)、Sch A低剂量组(40 μg/kg)、Sch A中剂量组(80 μg/kg)、Sch A高剂量组(160 μg/kg),每组18只。线栓法制备大鼠大脑中动脉梗塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型,脑缺血持续90 min后进行再灌注,立即侧脑室给药,1/d,连续给药7 d。各组分别取6只大鼠进行神经功能评分后,取脑进行TTC染色检测脑梗死体积。另有6只大鼠取缺血半影区脑组织,通过Western 印迹检测自噬相关蛋白质Beclin1、LC3-Ⅱ的表达水平。剩余6只大鼠脑组织用于免疫荧光双标,对Sch A改变的自噬活性进行细胞表达定位。研究结果显示,MCAO组大鼠脑梗死体积及神经功能损伤评分均显著高于Sham组(P<0.05),且Beclin1及LC3-Ⅱ的表达显著增加(P<0.05)。各Sch A治疗组大鼠脑梗死体积较未给药组显著减少(P<0.05),神经功能损伤得到明显改善(P<0.05)。同时,Sch A给药组Beclin1及LC3蛋白质表达水平明显升高(P<0.05),且免疫荧光双标显示该自噬活性改变主要呈现于神经元。以上结果表明,Sch A可显著减轻大鼠脑缺血再灌注损伤,该神经保护作用与其提高缺血半影区神经元自噬活性密切相关。
  • 研究论文
    刘佳,屈超,韩朝,李洪艳, 张叶军, 安利佳, 邹伟
    中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(4): 448-456. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.02.1374
    脑胶质瘤是原发性颅内恶性肿瘤。患者的5年存活率不足1%。目前,除手术切除外,尚无有效的治疗手段。近年来发现,脑胶质瘤发病可能与多种钾离子通道的异常表达有关。自噬是膜包裹部分胞质和细胞内需降解的蛋白质、细胞器,并与溶酶体一起降解其所包裹内容物的生理过程。诱导胶质瘤细胞的自噬,促进其凋亡是肿瘤治疗的一种新策略。本室前期研究发现,电压依赖型钾通道1.5(Kv1.5)参与胞膜小窖标志蛋白质(caveolae,Cav-1)介导的多种肿瘤细胞的增殖和凋亡,但是否参与胶质瘤细胞的自噬并不清楚。本文首先利用不同浓度的K+通道阻断剂四乙基铵(tetra-ethylammonium,TEA)、Kv通道阻断剂四氨基吡啶(4-amino-pyridine,4-AP)和Kv1.5通道特异性阻断剂DPO-1(diphenyl phosphine oxide-1)分别在不同时间,作用于人脑胶质瘤细胞U251,观察其对细胞存活的影响。发现DPO-1对U251细胞具有双向作用:低浓度促进存活,高浓度抑制存活。其中,1 mmol/L DPO-1处理6 h,可促进自噬相关蛋白质LC3的表达,而抑制mTOR信号蛋白质的磷酸化水平,表明Kv1.5通道可能参与胶质瘤细胞的自噬。然后,利用基因转染技术分