细胞自噬:自己吃掉自己,真的能原地复活吗?

2021
04/09

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万海细胞
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身处在绝境时,细胞也懂得「自我救赎」

在地球上,每种生物都遵循「优胜劣汰,适者生存」的自然法则。为了在「适应饥饿或应对感染等」生理进程中生存下来,它们会通过自己的特点展现出自身的优势。好比,动物界有蛇「自食其尾」,生物界有细胞「自己吃掉自己」——“细胞自噬(Autophagy)”。

▲ 环箍蛇在处于极度饥饿的状态时,容易把摇动的尾巴当作产生热量的猎物。(图源:gifak.net)

早在20世纪60年代,科学家发现,细胞能将自己内部受损、失去功能的蛋白质或细胞成分用双层膜(自噬体)打包起来,形成囊泡并运送到溶酶体(细胞中的消化器官)将其降解。随后日本科学家大隅良典(Yoshinori Ohsumi)提出「细胞自噬」这一概念,成功获得了2016年诺贝尔生理学或医学奖。

▲细胞自噬既是细胞的一种自我保护机制,也是一种与凋亡并列的程序性死亡机制。(图源:BBC)

简单来说,就是真核生物的细胞在供能不足、微环境恶化或者到达预定寿命等条件下,会“吃掉”清除受损细胞器和无用蛋白,快速提供能量和原材料来维持自身的正常运转,同时能够降解一些毒性成分以阻止细胞损伤和凋亡。这就好比废品回收站处理废旧,先将废旧回收到指定地点,经过一系列处理后实现再利用。

▲ 细胞自噬的过程(图源:Nature)

随着年龄的增长,细胞的自噬能力会逐渐衰退。这会导致异常蛋白和细胞器的系统长期得不到清理,使大量的有害物质堆积在一起,从而引发各种与年龄相关的疾病发生,包括神经退行性疾病(帕金森病,阿尔茨海默病等)、癌症等发生。那么,增强自噬总是能为健康带来好处吗?

▲神奇的囊泡就被命名为“自噬体”。(图源:Baidu)

日前发表于《Cell》的一项研究中,美国麻省总医院(MGH)的研究人员对自噬促进长寿的“共识”提出了质疑。来自线虫和哺乳动物的研究数据显示,线粒体的通透性决定了自噬对衰老的影响,在线粒体通透性增强的情况下,增强自噬反而有害健康。而这项研究强调,若不考虑‘背景’,则无法评判自噬究竟是有益还是有害。

▲研究表明:在线粒体通透性增强的情况下,增强自噬反而有害健康。(图源:《Cell》)

目前对于低等动物和局部组织的研究显示,虽然自噬水平降低会加速衰老过程,但是,我们还不知道自然衰老与自噬水平降低两者孰因孰果、自噬水平改变在衰老过程中的作用有多大。在此强调,轻断食、辟谷不等于自噬,没有证据表明长时间断食可以通过激活细胞自噬起到延缓衰老、延年益寿等作用。

▲自噬和肿瘤、线粒体功能失调及炎症都有着相互的影响(图源:Journy to the Microsmos)

此外,轻断食、生酮饮食等这些近年来很火的饮食概念,原本在医学上都是针对特定疾病(肥胖、小儿癫痫、明确的麸质过敏等)的治疗方式。既然是治疗手段,在有收益的同时必然就有风险,实施前后都需要医学专业人士进行评估和监测以保证患者安全。下期我们会讲到“细胞自噬”,比如细胞是如何发出死亡信号,而吞噬细胞又是怎么样清理“身体垃圾”的

END

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关键词:
通透性,细胞器,线粒体,细胞,复活,吃掉,蛋白,囊泡,衰老

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