关于细胞自噬的研究进展.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,关于细胞自噬的研究进展,2016,诺贝尔生理学或医学奖,自噬与诺贝尔生理学或医学奖,自噬的研究现状,2,主要内容,自噬与诺贝尔生理学或医学奖,3,溶酶体,自噬与诺贝尔生理学或医学奖,4,自噬的研究现状,5,Autophagy,一词来源于希腊语，,auto,指自身、,phagy,是吃的意思，,autophagy,意为,自体吞噬,，简称,自噬,。,基本概念,自噬的研究现状,自噬是一个吞噬自身,细胞质蛋白或细胞器,并使其包被进入囊泡,(,自噬体,),，并与,溶酶体,融合形成,自噬溶酶体,，降解其所包裹的内容物的过程，藉此,实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新,。,6,基本概念,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,。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,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,8,在哺乳动物中分别称为,ULK1,，,Beclin1,和,LC3,。,7,自噬的研究现状,基本概念,主要自噬相关蛋白（,Atg,）,8,自噬的研究现状,基本概念,自噬的研究现状,9,小自噬,大自噬,分子伴侣,介导自噬,（,CMA,）,Giordano,et al.,2014,分 类,自噬的研究现状,10,起始,延伸,闭合,成熟,降解,1,2,3,4,5,Ravikumar,et al.,2010,发生过程,自噬的研究现状,11,自噬上游调控,自噬过程调节,调控方式,自噬的研究现状,12,1,电镜技术,普通透射电镜技术,免疫电镜技术,2,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,检测方法,普通透射电镜技术,13,自噬的研究现状,检测方法,自噬的研究现状,检测方法,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-Atg12,Atg 16L,Atg9,Atg14,DRAM1,ZFYVE1/DFCP1,溶酶体,LAMP-1,LAMP-2,自噬底物,p62,分子伴侣自噬,LAMP2A,HSC70,线粒体自噬,Atg32,BNIP3,14,Western Blot,15,Wightman,et al.,2015,自噬的研究现状,检测方法,免疫荧光染色,-LC3B,对照组,氯奎处理组,16,自噬的研究现状,检测方法,阴性对照,雷帕霉素处理,NDV,感染,GFP-LC3,指示技术,17,自噬的研究现状,检测方法,GFP-LC3,融合蛋白示踪,HeLa cells,自噬的形成,18,自噬的研究现状,检测方法,1,、维持细胞稳态,2,、应激功能,3,、防御功能,4,、延长寿命,5,、控制细胞死亡及癌症,自噬的研究现状,生理意义,巴伐洛霉素,A1,自噬的研究现状,20,诱导自噬,：二甲双胍、雷帕霉素、白藜芦醇和,饥饿,抑制自噬,：,3-MA,(,3-,甲基腺嘌呤,),、,wortmannin,、,LY294002,、,CQ,(,氯喹,),、巴伐洛霉素,A1,、,蛋白酶抑制剂,Takeda-Watanabe,et al.,2013,干预方式,21,自噬的研究现状,健康和疾病,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疾病防治有密切的关系。,自噬过度还是自噬不足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不是很透彻，呈现出遏制或促进疾病发生的,双面作用,：,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,22,自噬的研究现状,疾病和健康,器官,自噬的角色,疾病,大脑,防聚集；Parkin-依赖线粒体自噬；,调节能量平衡,帕金森病；,阿尔茨海默症,；,亨廷顿舞蹈症,肌肉,维持肌肉质量平衡,肌病；溶酶体聚集,胸腺,负选择,骨髓,红细胞生成；造血干细胞平衡,骨骼,佩吉特病,肺,调节气道反应,囊肿性纤维化,心脏,应激；年龄相关功能障碍,心肌肥厚,淋巴系统,细胞因子生成调节,免疫缺陷,肝脏,防干细胞降解；糖原异生,抗胰蛋白酶缺陷,肾脏,维持足细胞和肾小管上皮细胞的完整性,胰腺,防止胰蛋白酶自动激活,糖尿病；急性胰腺炎,脂肪组织,脂肪自噬,肥胖,肠道,维持潘氏细胞功能,克罗恩病,胚胎,早期胚胎发育,23,自噬的研究现状,神经退行性,疾病,神经退行性疾病是年龄依赖性疾病,大量突变或错误折叠的蛋白质,如,淀粉样蛋白,(A),、,tau,蛋白、,突触核蛋白,(-synuclein),和,Huntingtin,蛋白,在神经细胞内聚集,使神经细胞进行性变性死亡,引起中枢神经系统功能逐渐缺失,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,包括,阿尔茨海默病,AD,、帕金森症,PD,和亨廷顿舞蹈症,HD,等,。,24,自噬的研究现状,神经退行性,疾病,疾病的早期阶段，自噬起,保护,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。使用促进细胞自噬的药物，如,Rapamycin,（,雷帕霉素）可改善,PD,、,AD,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,自噬又促进了神经元的死亡,。,自噬的研究现状,神经退行性,疾病,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、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。,研究表明，,细胞自噬是机体重要的抵抗病原微生物的通路。,自噬的研究现状,感染性疾病,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；,维持免疫细胞的稳态；,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。,表明两者之间有相互联系，并相互影响,自噬的研究现状,感染性疾病,自噬的研究现状,感染性疾病,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。,但是，某些病原体通过进化，具有逃避细胞自噬的能力，甚至,利用细胞自噬为病原体复制和发育提供有利条件,。,诱导细胞自噬的后果,增强病原体杀伤,促进病原体复制,1.分枝结核杆菌,1.柯萨奇病毒,2.刚地弓形虫,2.脊髓灰质炎病毒,3.类鼻疽伯克霍尔德菌,3.贝氏柯克斯体,4.嗜吞噬无形体,自噬的研究现状,感染性疾病,肿瘤（,tumor,）是机体在各种致癌因素作用下，局部组织的,某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控,，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。自噬可在,肿瘤起始阶段抑制肿瘤,，也可在,肿瘤发展阶段保护肿瘤,。,30,自噬的研究现状,肿 瘤,自噬在治疗癌症的方面有很大前景,诱导自噬,促进肿瘤细胞死亡,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,。比如：三氧化二砷,(As,2,0,3,),可以通过上调,Beclin 1,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，可以选择性地杀灭具有凋亡抗性的恶性胶质瘤细胞。表明：,诱导肿瘤细胞过度自噬，也可能是抗肿瘤治疗的重要思路,。,抑制自噬,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 瘤,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,细胞修复机制障碍,，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。,细胞自噬与衰老有着密切关系。,衰老往往伴随自噬活性不足,，而许多老年病受累组织也存在自噬功能异常。,自噬的研究现状,衰 老,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老非常重要的调节机制。,不同程度的,饮食干预,(,如整体能量摄入限制或者特种氨基酸摄入限制等,),和,药物干预,（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,“,吃饭只吃七分饱,”及“,辟谷断食,”,的说法提供了科学依据。,自噬的研究现状,衰 老,34,自噬的研究现状,小 结,双重性：,细胞存活,&,细胞死亡（差异性调控）,可诱发性：,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,批量降解：,清除受损细胞器、错误折叠蛋白、冗余的蛋白以及代谢产物,运用前景：,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,谢谢,!,35,