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中国细胞生物学学报 Chinese Journal of Cell Biology 2011, 33(7): 816–821
细胞自噬研究技术进展及其应用
王海杰* 谭玉珍
(复旦大学上海医学院人体解剖与组织胚胎学系, 上海 200032)
摘要在生理状态下, 细胞通过自噬清除衰老细胞器和异常长寿蛋白质, 维持自身结构和功
能的衡定, 参与胚胎发育、免疫调节和延长寿命。病理状态下细胞自噬水平显著升高, 以耐受饥饿、
缺血和凋亡。自噬功能障碍与某些慢性感染疾病、神经变性疾病、溶酶体贮积症和肿瘤等密切相
关。掌握和合理应用自噬研究技术对于提高细胞自噬研究水平有着重要意义。该文对哺乳类细胞
自噬研究技术进展及其应用作了概述。
关键词自噬; 巨自噬; 微自噬; 分子伴侣介导的自噬
自噬(autophagy)是细胞受到刺激后吞噬自身自噬研究的重要技术。实验指标包括细胞自噬水平
的细胞质或细胞器, 最终将吞噬物在溶酶体内降解和自噬结构的变化, 前者是指发生自噬的细胞出现
的过程。按吞噬物进入溶酶体的途径, 可将细胞自率, 后者以自噬细胞内自噬结构数目或自噬结构与
噬分为巨自噬(macroautophagy)、微自噬(microau- 细胞质的断面面积之比衡量。
tophagy)和分子伴侣介导的自噬(chaperone-mediated Ashford等[2]最早在透射电镜下观察到, 高血糖
autophagy)三类。在巨自噬中, 自噬前体包裹吞噬物素处理后肝细胞的溶酶体内出现线粒体、粗面内
形成自噬体, 然后自噬体与溶酶体融合形成自噬溶质网、微体和细胞质, 有的吞噬物包裹有双层膜。
酶体, 自噬体内容物被溶酶体酶降解。在微自噬中, Deter等[5]在透射电镜下确认自噬泡内含有线粒体、
溶酶体膜凹陷和包裹吞噬物后形成自噬体, 然后吞微体和膜性结构等。Ericsson[6]用透射电镜技术较
噬物被降解。分子伴侣介导的自噬是指通过分子伴详细地研究了自噬体。在巨自噬中, 自噬前体(au-
侣运载和溶酶体膜受体转运将细胞质内蛋白质转运 tophagosome precursor)为游离双层膜结构, 内腔电
入溶酶体[1]。Ashford等[2]最早发现, 在肝灌流液中子密度很低。自噬前体多呈新月形或半环形。隨着
加入高血糖素后, 肝细胞的溶酶体增多并发生自食自噬前体不断延长、曲度增大和包裹吞噬物, 内腔
(self-eating)现象。后来人们将该现象命名为自噬。变窄甚至双层膜紧密相贴[7]。需将自噬前体与内质
随着技术方法的发明和改进, 近年来哺乳类动物细网和吞饮泡鉴别。自噬体(autophagosome)为双层膜
胞自噬机制的研究进展非常迅速[3]。Science期刊在包被的圆形或椭圆形结构, 内含细胞质、长寿蛋白
2005年将自噬列为科技领域的六大研究方向之一, 质和异常蛋白聚集物, 损伤或多余细胞器如线粒体、
同年Autophagy创刊。2008年, Autophagy提出了检测粗面内质网和微体、病毒和细菌等[8]。除严重饥饿
细胞自噬的纲目[4]。如何应用理想的技术方法对于和组织缺血外, 自噬体内的线粒体常呈变性状态如
正确评价生理和病理状态下细胞自噬活动和水平至膜不完整和嵴断裂。