免疫-楊勇軍 細胞死亡機制

Celldeath（細胞死亡）ReversiblecellinjuryFunctionalandmorphologicchangesarereversibleifthedamagingstimulusisremoved.Thefeaturesare:decreasedoxidativephosphorylation,ATPdepletionandcellularswelling.Reversibledamage–cellularswellingHowmuchcanacellswell?IrreversibleinjuryandcelldeathWithcontinuingdamage,injurybecomesirreversible.Cellsundergomorphologicchangesrecognisableascelldeath.MechanismsofcellularinjuryBymorphologyNecrosisTypeICD:apoptosis,pyroptosis,mitoticcatastropheTypeIICD:autophagyTypeIIICD:necroptosis,paraptosis,oncosisBymechanismCaspase-dependentcelldeath(CDCD):typeICDCaspase-independentcelldeath(CICD):necrosis,typeII&IIICDTypesofCellDeath“gene–directedcellularself-destruction”orprogrammedcelldeath.Apoptosis細胞凋亡是一個主動的由基因決定的自動結(jié)束生命的過程，所以也常常被稱為細胞編程死亡（programmedcelldeath,PCD）。生物學(xué)意義：細胞凋亡對于多細胞生物個體發(fā)育的正常進行，自穩(wěn)平衡的保持以及抵御外界各種因素的干擾方面都起非常關(guān)鍵的作用.ApoptoticBCells"Webbed"tissuebetweenthedigitsofdevelopinghumanembryosisremovedbyapoptosisTadpoletailremovedbyapoptosisduringdevelopmentNeuronalcelldeathbyapoptosisisfundamentalforCNSdevelopmentEssentialforproperdevelopmentofthemulticellularorganismCellsoftheintestinalwalldiebyapoptosistobereplacedbynewcellsSkincells(keratinocytes)undergoapoptosisandmigratetothesurfacewheretheyformtheprotectiveouterlayerofskin

Essentialfortheproperfunctioningofthematureorganism

EssentialfortheremovalofcellsthatthreatenhomeostasisVirus-infectedcells,cancer,CTLCellswhoseDNAhasbeendamagedbyUVlight,exposuretoradiation,chemotherapyAutoreactiveTcellswiththepotentialtoattack"self"areremovedbyapoptosisAttheterminationofanimmuneresponsewhentheyarenolongerneededSydneyBrenner,H.RobertHorvitz,JohnESulstonApoptosisinC.elegans1.形態(tài)學(xué)特征●細胞體積變小，細胞質(zhì)濃縮?！癜そY(jié)構(gòu)完整，有泡狀突起?！窦毎巳旧|(zhì)濃縮，聚集核膜周圍?！窦毎?nèi)陷形成凋亡小體

(Apoptoticbodies)?！駸o內(nèi)容物外溢，因而不引起周圍的炎癥反應(yīng)。2.細胞凋亡的生化特征染色質(zhì)DNA斷裂,形成180~200bp整數(shù)倍的DNA片段；細胞內(nèi)的酶被激活；細胞內(nèi)活性氧分子增多、胞漿鈣離子升高。膜內(nèi)側(cè)磷脂酰絲氨酸外翻到膜表面線粒體膜電位消失，膜通透性變大，細胞色素C被釋放。Early:1.Decreasedcellsize(celldehydration)2.Alteredcellmembrane3.LargeDNAstrandbreak4.IncreaseincellularcalciumlevelsIntermediate:1.DNAcleavageinto180~200bpfragments,whichgivethecharacteristic“l(fā)addering”onaDNAgel.2.Furtherdecreaseincellsize3.Alterationsinplasmamembranesymmetry4.DecreasedpHLate:1.Lossofmembranefunction2.Apoptoticbodies.Threestages細胞膜泡狀化（blebbing）Caspase3剪切膜蛋白，干擾膜蛋白的代謝。ApoptosisindevelopmentofCaenorhabditis

elegans

ThelifecycleofC.elegansfromeggtosexualmaturity(andneweggs)isabout3days.Theadulthermaphroditeconsistsofexactly959somaticcellsofpreciselydeterminedlineageandfunction.Individualcellsarenamedandtheirrelationshipstotheirneighboursareknown.Overallthe959cellsofadultC.elegansarisefrom1090originalcells;exactly131cellsundergoprogrammedcelldeathinthewildtypeworm.Ofthe1090,302areneurons,andmanyoftheprogrammeddeathsalsolieintheneuronallineage.細胞凋亡機制GeneticMechanismofApoptosis:TheapoptoticsysteminC.elegans.Meieret.alNatReviews,Vol407,2000.

MolecularnatureofthePCDcamefromgeneticstudiesdoneonC.elegans.131cellsoutof1090cellsundergoPCD:geneticscreensofmutantsidentifiedEgl-1,CED3,CED4andCED9tobeinvolved.Egl-1,CED3,CED4aredeathpromoterssincetheirlossoffunctionresultsinsurvivalofall131doomedcells.

CED9isdeathinhibitorsinceitslossoffunctioncausesembryoniclethalitybymassiveectopiccelldeaths.KauffmannandVaux.Oncogene,22,2003

Fundamentalcomponentsofapoptoticpathwaysareconservedacrossthespecies.

Ced-9issimilartohumanoncogene:Bcl2.

Ced-3hasamammaliancounterpart,originallyknownasICE(Interleukin1?ConvertingEnzyme),nowtermedCaspase1.

Ced-4actsasanadapterforcaspaseactivation;themammaliancounterpartApoptosisactivatingfactorApaf-1.

MolecularIdentitiesofapoptoticgenes細胞凋亡的信號通路（一）內(nèi)源性通路（線粒體途徑）（二）外源性通路（死亡受體途徑）:

Fas,TNF,Trail.（三）共同終末：caspase激活，啟動細胞凋亡進程Mitochondrialpathway線粒體不僅是細胞能量代謝的中心，而且在細胞內(nèi)源性的死亡信號所誘導(dǎo)的細胞凋亡中處于中心位置。細胞內(nèi)部的死亡信號源自各種因素，如DNA損傷、氧化應(yīng)激、X-射線、化療藥物、營養(yǎng)缺乏等。因而，線粒體所介導(dǎo)的凋亡途徑又稱為細胞凋亡的內(nèi)源途徑。（一）內(nèi)源性通路：（Intrinsicpathway）線粒體介導(dǎo)凋亡的大致過程：

損傷因素→線粒體跨膜電位（△ψ）的消失和線粒體滲透轉(zhuǎn)運孔（PTP）的開放→細胞色素C從線粒體中的釋放和Caspase-9的激活。（二）外源性通路（Extrinsicpathway）TheDeathReceptorFamily

CellsurfacecytokinereceptorsbelongingtoTNF/NGFreceptorsuperfamily.ReceptorsareTypeItransmembraneproteins:intracellularCterminaltail,membranespanningregion,anextracellularligandbindingdomain.Significanthomologyin60-80aacytopl.sequence–Deathdomain(DD).Deathreceptorsareactivatedbytheirnaturalligands:groupofcytokinesbelongingtoTNFfamily.DeathReceptorSignaling

Ligandbindingtothedeathreceptorsleadstooligomerizationofthesereceptors.RecruitmentofadaptormoleculesthroughtheirDeathDomains(DD)Thisprotein–proteininteractionisrestrictede.gFas,DR4,DR5recruitsFADDwhereasTNFR1recruitsTRADD.AdaptormoleculesrecruitinitiatorcaspasesthroughinteractionoftheirDeatheffectorDomain(DED)andCARDdomainincaspases.TheresultingcomplexiscalledDeathinducingSignaling(DISC)complex.1.Fas/FasLpathway1）Fas/FasL蛋白：Fas又稱CD95或凋亡蛋白-1(Apo-1)，分子量約為43kD，成熟蛋白長319氨基酸。胞膜外區(qū)有3個富含半胱氨酸的結(jié)構(gòu)域(cysteine-richdomain,CRD)，其中有2個N-糖基化位點。胞漿部分含有70個左右DD(deathdomain)區(qū)。FasL分子量約40kD，成熟蛋白長281個氨基酸。2）分布：Fas表達比較廣泛，胸腺、心臟、肝、肺、腎和卵巢等都有表達。與Fas分布廣泛性不同的是，F(xiàn)asL通常只出現(xiàn)于活化的T細胞和NK細胞。3）Fas誘導(dǎo)凋亡的途徑：Fas-FADD-Caspase-8FasL與Fas結(jié)合后，F(xiàn)as三聚體化。通過DD區(qū)的蛋白質(zhì)之間的相互作用，F(xiàn)as與FADD(fasassociateddeathdomain)結(jié)合，形成DISC(deathinducingsignalingcomplex)。通過FADD的DED(death

effectordomain)區(qū)，Procaspase-8被募集在DISC上。2.TNFpathwayTNF(Tumornecrosisfactor):TNF由活化的單核巨噬細胞產(chǎn)生，亦稱惡液質(zhì)素；TNF由活化的T細胞產(chǎn)生，亦稱淋巴毒素。兩種TNF的分子量為51kD，結(jié)構(gòu)為同源三聚體，TNF-α和TNF-β都可以分別與TNFRⅠ或TNFRⅡ結(jié)合，并且與這兩型受體的結(jié)合基本上沒有選擇性。TNFR特點TNFRⅠ又稱為TNFR55，胞膜外區(qū)有4個CRD，其中有3個N-糖基化位點。胞漿區(qū)有3個蛋白激酶C(PKC)作用位點，1個蛋白酪氨酸激酶(PTK)的作用位點。TNFRⅡ又稱為TNFR75，胞膜外區(qū)也有4個CRD，其中有2個N-糖基化位點?？缒^(qū)有1個PKC作用位點。TNFRⅠ與TNFRⅡ在胞膜外區(qū)有28%的同源性，在胞漿區(qū)沒有同源性。TNFRⅠ在胞漿區(qū)有一個約80個氨基酸的DD區(qū)，TNFRⅡ沒有同樣的結(jié)構(gòu)域，但其C端的78個氨基酸殘基可以結(jié)合信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白TRAF2(Tumornecrosisfactorreceptor-associatedfactor-2)等胞漿信號蛋白，在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮重要作用。TNF誘導(dǎo)的凋亡途徑TNFRⅠ-TRADD(TNFreceptor-associateddeathdomainprotein)-FADD-Caspase-8TNF與TNFRⅠ結(jié)合后，TNFRⅠ三聚體化。通過DD區(qū)，TRADD不但可以結(jié)合TNFRⅠ的胞漿區(qū)，也可以結(jié)合FADD的C-端部分。通過FADD的DED區(qū)，Procaspase-8被募集在DISC上。聚集的Procaspase-8或10，通過自身或相互切割產(chǎn)生成熟的Caspase-8或10。

TNFRⅠ活化轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的信號也是通過TRADD介導(dǎo)的，TRADD在通過C端部分的DD區(qū)與TNFRⅠ胞漿區(qū)結(jié)合后，可以與另一種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白TRAF2(Tumornecrosisfactorreceptor-associatedfactor-2)結(jié)合，TRAF2再通過NIK→IKK→IκB通路引起NF-κB的活化，使細胞存活。TNF誘導(dǎo)的細胞存活途徑3.TRAILpathway●TRAIL又稱凋亡蛋白2配體（Apo2ligand）;●由281個氨基酸組成，分子量32kD;●其胞膜外C端區(qū)域與FasL和TNFα的同源性分別為28%及23%;●TRAIL受體：DR4又稱Apo-2或TRAILR1，胞膜外區(qū)有2個CRD，在C端的胞漿區(qū)有DD區(qū)，與TNFRI相應(yīng)的結(jié)構(gòu)域有30%的同源性。

TRAILR—DR5（TRAILR2），其胞膜外區(qū)也有2個CRD，胞漿區(qū)有DD區(qū)。●在正常和腫瘤細胞中，DR4和DR5分布均非常廣泛●最顯著的特征就是能夠選擇性殺傷腫瘤細胞而對大多數(shù)正常細胞沒有明顯毒性。DCR1和DCR2的抗凋亡作用●DCR1（Deathdecoyreceptor1）也被稱為TRID(TRAILreceptorwithoutanintracellulardomain)。胞膜外區(qū)也有2個CRD，與DR4和DR5分別有69%和52%的同源性。但缺少DD區(qū)?！馜CR2的胞膜外區(qū)與其他TRAILR相似，但它胞漿部分的DD區(qū)不完整?！穹植迹篋CR1和DCR2只表達于正常組織，在腫瘤細胞系和轉(zhuǎn)化細胞不表達。●DCR1和DCR2的抗凋亡作用：DR4、DR5、DCR1和DCR2都可以與TRAIL結(jié)合。TRAIL與DR4和DR5的結(jié)合可以引起細胞凋亡，而DCR1和DCR2由于沒有胞漿部分或不完整，不能向胞漿中轉(zhuǎn)導(dǎo)凋亡信號，所以DCR1和DCR2與TRAIL結(jié)合后，可以保護細胞不發(fā)生凋亡。FADD?Caspase-8Caspase-10（三）共同終末：caspasecascadeWhatiscaspases●Caspase：cysteine-containingaspartate-specificproteases●Agroupofcysteineproteaseswithacrucialcysteineresiduethatcancleaveotherproteins,afteranasparticacidresidue,aspecificitywhichisunusualamongproteases.●

Caspasesareessentialincellsforapoptosis.Caspase的種類已鑒定的caspase家族成員有14種：人類12種(無caspase-11、-12)小鼠9種(無caspase-4、-5、-9、-10、-13)不參加caspase編序的有：

C.elegans的7種蛋白酶果蠅的5種蛋白酶。Caspase家族特征Caspase通常以酶原（Procaspase）的形式存在，相對分子質(zhì)量為29-49kD。N末端具有一個原結(jié)構(gòu)域（Prodomain）C端包含約20kD的大亞基和約10kD的小亞基C端同源區(qū)存在半胱氨酸激活位點，此激活位點結(jié)構(gòu)域為QACR/QG。根據(jù)在細胞凋亡中的作用，Caspases分為兩大類：啟始Caspase(Initiator):包括-2，-8,-9,-10等，對細胞凋亡的刺激信號作出反應(yīng)，啟動細胞的凋亡過程；效應(yīng)Caspase(Effector):包括-3，-6，-7等，是在細胞凋亡過程中的具體執(zhí)行者，完成對特定蛋白底物的水解。Caspase激活●去除N端原結(jié)構(gòu)域，在大小亞基中進行切割；●大小亞基形成異源二聚體，進而形成四聚體。Caspase的效應(yīng)機制激活的Caspase可以水解約100個底物，包括細胞調(diào)節(jié)、細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、DNA修復(fù)、組織平衡、細胞存活等環(huán)節(jié)中重要的蛋白，從而使細胞表現(xiàn)為凋亡特有的形態(tài)學(xué)及生化特征：細胞皺縮、斷裂，染色質(zhì)聚集，DNA降解，以及隨后的凋亡細胞被吞噬細胞迅速地清除等。三、重要的凋亡控制基因BCl-2家族p53IAP家族1.BCl-2家族●

Bcl-2是調(diào)節(jié)細胞凋亡途徑中的一個重要基因?！窈髞碛职l(fā)現(xiàn)許多基因結(jié)構(gòu)與Bcl-2相似，稱之為Bcl-2基因家族蛋白產(chǎn)物?！窀鶕?jù)它們對細胞凋亡作用結(jié)果的不同，可將Bcl-2家族成員分為抑制凋亡和促進凋亡兩大類。2.P53參與DNA損傷而誘發(fā)的細胞凋亡●使細胞在G1期停滯：當DNA由于各種原因損傷后，p53首先誘導(dǎo)細胞進入G1期，抑制細胞增殖，直至損傷的DNA修復(fù)?！褚坏〥NA不能被修復(fù)，p53就會活化那些誘導(dǎo)細胞凋亡的基因轉(zhuǎn)錄，使細胞發(fā)生凋亡。3.IAPIAP(inhibitorofapoptosisprotein)為一組具有抑制凋亡作用的蛋白質(zhì)，首先是從桿狀病毒（Baculovirus）基因組克隆到。所有的IAP都含有對抗凋亡作用非常重要的70氨基酸的BIR重復(fù)序列（Baculovirus

IAPRepeat）。在C末端還擁有一個高度保守的RING序列，因而它們具有泛素（Ubiquitin）E3的活性。HumancellularIAPs(BIRPs)IAP抗凋亡的機制通過BIR序列與Caspase蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)作用，IAP可以直接抑制Caspase-3、7和9的作用。通過RING序列，IAP可以催化Caspase-3和-7泛素化，導(dǎo)致這些Caspase被proteasome降解。TechniquestodetectApoptosis1)VitalDyeexclusionassay:

Trypanblue,propidiumiodide:donotstaintheviablecells

Fluorescein

diacetate,Calcein-AM:staintheviablecells.2)MeasurementofcytosolicLeakage:basedonthefactthatviablecellshaveintactcellularcomponents.

LactateDehydrogenase

Pyruvate+NADHLactate+NAD+NADHNADHexhibitsfluorescenceatanexcitationwavelengthof360nmwithemissionat450nm.VelocityofdecreaseofEx360nm/Em450nmindicatesconversionofNADHtoNADandhenceactivityofLDH.3)Clonogenicassay:

Abilityofcellstodivideandformcoloniesiscalledclonogenicactivity.However,integrityofplmembisnotcompromisedtilllatestageandhencenotveryuseful;

DeterminationofCellViabilityTest:Theeasiestwaytomeasurecelldeathisbymeasuringlactatedehydrogenase(LDH),astablecytoplasmicenzymewhichispresentinallcellsbutonlyreleasedwhentheplasmamembraneisdamaged.Cell-mediatedcytotoxictywasmeasuredwiththeLDHCytotoxicityDetectionKit.MousespleencellswerestimulatedinvitroandcytotoxicTlymphocytes(CTLs)wereisolated.10,000testcells/wellwereincubatedwiththeeffector

CTLs,andthencelldeathwasmeasuredusingtheLDHassay.ClonogenicassayAlterationsinPlasmaMembrane:

Innormalcells,phosphoidylcholineandsphingomyelinareonexternalleafand

phosphotidylethnolamineandphosphatidylserine(PS)areintheinnerleaflet.Redistributionofphospholipidsintheplasmamemb.isanearlyapoptoticchange.

AnnexinVconjugatedwithflourophorelikeFITCcanbindtoexposedtoPSinCadependentmanner.Canbeviewedmicroscopicallyorbyflowcytometry.AnnexinVstainingAlterationsinCytosol:caspaseactivation

Activationofcaspases:hallmarkofapoptosis,canbemeasured.WesternblotforPARP,smallsubunitsofcaspase3,7,8and9.Biochemicalanalysisofcaspaseactivity:

Tetrapeptidesequence(recognitionsiteofcaspase)conjugatedwithreportgrouplikep-nitroanilide(pNA)7-amino-4-methylcoumarin(AMC)7-amino-4–triflouromethylcoumarin(AFC)Calorimetric/flourimetricmeasurements.

Immunohistochemica

Immunostaining/flourescentsubstratesintissues/cells.l/immunoflorescentstainingonparaffinsections.Cellpermeableflourescentsubstrates:PhiphiLux(Oncogeneresearchproducts)Bcl2familyProteins:

Westernblotwithantibodiesspecifictoindividualmembers.Ifsubcellular

localisationisnotrelevant:cellscanbelysedinnon-ionicdetergent.Ifsubcellularisneeded,cellularcomponentsaresubfractionatedtoobtainmitochondrialandcytosolicfractions.TodetermineBaxorBak

oligomers,crosslinkingagentsareaddede.g

disuccinimidyl

suberate(DSS),

Bis(Sulphosuccinimidyl)suberate(BS3)tothemitochondrialfractionsuspendedinisotonicbuffer.Thecrosslinkerisquenchedwith1MTris-HClph7.5.Membranesarethenlysedinradioimmunolprecipitationassay(RIPA)bufferandclearedbycentrifugationat12000g:analysisbySDSandWesternBlot.

OligomerisationisvisualisedusingWesternblotasahighmolecularweightspecies.

Cytcreleaseisthemostcommonparameterofactivemitochondrialpathway.

Subcellularfractionationtoyieldmitochondrialfractionwhichissuspendedinisotonicbufferwithenergisingagents.

WesternBlotofbothsupernatantandpelletwithcytcantibody:cytcinsupandreductioninthepelletindicatecytcrelease.ELISA:SupernatantispreparedforELISAfordetectionofCytc.ImmunostainingcellsundergoingapoptosisarewashedandfixedincubatedwithanticytcAbWashandincubationwithsecAbtaggedwithflourophore.Diffusedcytoplasmicstainingindicatescytcrelease

MitochondrialreleaseofCytCMitochondrialChanges:MitochondrialTransmembranePotentials:

Mitochondriatransmembranepotentialisafunctionalparameterduringapoptosis.Canbedeterminedbylipophilic

cations:accumulationispotentialdependent.Commonlyusedare:Rhodamine123(Rh123),DiOC6,Tetramethylrhodamine

methylester(TMRM),JC-1.Probescanbedirectlyaddedtoculturedcellsorisolatedmitochondria,incubatedfor15minandharvestedtobeanalyzedbyfloworfluorescentmicroscopy.

ChangesintheNucleus:NuclearCondensationandFragmentation:

Nuclearcondensationandfragmentationcanbevisualisedbystainingwithfluorescentdyese.gHoechst(bisbenzimide)andDAPI(4’6’diamidino2-phenylindole,dilactate).Intensityofstaininginthenucleusisproportionaltotheextentofapoptosisduetoincreasedpermeabilityofthedyes.DNAcontentstainingbyPropidiumIodide::

DegradationofnuclearDNAresultsindecreaseinDNAcontentorhypoploidy.CellsaresuspendedinicecoldPBS,fixedwithcoldethanol.CellsarepermeabilisedwithTritonx100,stainedwithPIandanalysedwithflow.However,necroticandothercellulardebriscanalsogetincluded.DNA細胞周期分析細胞周期G2MG0G1s

200

400

600

8001000G0G1sG2MDNA分析DNA含量細胞數(shù)量2N4NDNA降解分析CAD核酸酶（Caspases-activatedDNase）可以造成凋亡時DNA的片段化。在正常情況下，CAD不顯示活性，因為CAD以一種無活性的復(fù)合物形式（CAD-ICAD）存在。細胞凋亡時，Caspases水解ICAD，CAD就會處于活性狀態(tài)并最終使DNA片段化。瓊脂糖凝膠電泳DNAFragmentation:

CleavageofDNAatnucleosomalsitesresultsin180-200bpfragmentswhichappearsasDNAladder.Quantitativemeasurement:amountoffragmentedDNAisproportionaltofrequencyofapoptosis.DetectionofDNAbreaksbyTUNELassay:(Terminaldeoxynucleotidyl

transferase(TDT)mediateddUTP

nickendlabeling)

BasedontheprinciplethatTdTmediatesincorporationofbiotinylated

dUTPinto3’OHendsoffragmentedDNA.CellsarepermeabilisedusingTritonX100orProteinaseKincaseofformalinfixedtissuesections.Cells/TissuesectionsaretheincubatdwithTdTanddUTP-biotin.Afterwash,cells/TissuescanbeincubatedeitherwithFITCconjugatedavidinfordetectionunderfluoroscentmicroscopeoravidin-HRPconjugatecanbeaddedfollowedbyDAB.細胞自噬（Autophagy）1962年Ashford等在胰高血糖素處理的小鼠肝細胞中觀察到autophagy1963年,DeDuve首次提出細胞自噬的生物學(xué)概念:細胞在缺乏營養(yǎng)和能量供應(yīng)時，

部分細胞質(zhì)與細胞器被包裹進一種特異性的雙層膜或者多層膜結(jié)構(gòu)的自噬體(autophagosome)中，形成的自噬體再與溶酶體(Lysosome)融合形成自噬溶酶體(autolysosome)，胞質(zhì)和細胞器成分在這里被降解為核苷酸、氨基酸、游離脂肪酸等小分子物質(zhì)，這些小分子物質(zhì)可以被重新利用合成大分子或者合成ATP。Autophagyautophagyisaprocessbywhichcellsundergopartialautodigestionthatprolongssurvivalforashorttimeunderstarvationconditions.Itprovidesnutrientsthatarenecessarytomaintaincellviability.autophagyisalsoinvolvedinthekillingofbacteriathatareingestedbycells.細胞生存的一種機制,在很多生理過程如清除損傷、衰老細胞器以及冗余蛋白上發(fā)揮著重要作用Autophagy細胞利用溶酶體降解自身受損的細胞器和大分子物質(zhì)的過程，是真核細胞特有的生命現(xiàn)象細胞內(nèi)物質(zhì)的兩種降解途徑：蛋白酶體系統(tǒng)：降解胞內(nèi)的短壽命蛋白自噬作用：長壽命蛋白和一些細胞器的降解利用theproteasomebreaksdownubiquitinatedproteins,butitmaynotrecognizemisfoldedproteinsandproteinaggregatesVesiclecontaining

twodamaged

organelles1mMitochondrion

fragmentPeroxisome

fragmentPeroxisomeVesicleMitochondrionLysosomeDigestion(b)AutophagyAutophagyisactivatedbyChangingofenvironmentalconditions:starvationconditionsassociatedwithdeficiencyofnutrientssuchasaminoacids;hypoxicconditions;hightemperaturesCellularremolding:duringdevelopmentanddifferentiation（誘導(dǎo)因素：營養(yǎng)和能量缺乏、氧化應(yīng)激、感染、蛋白質(zhì)大量聚集）小自噬

2大自噬（一般）

1

3分子伴侶介導(dǎo)的自噬（CMA）：由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)來源的膜包繞待降解物形成自噬體，然后與溶酶體融合并降解其內(nèi)容物；分子伴侶介導(dǎo)的自噬（CMA）：溶酶體的膜直接包裹長壽命蛋白等，并在溶酶體內(nèi)降解；胞質(zhì)內(nèi)蛋白結(jié)合到分子伴侶后被轉(zhuǎn)運到溶酶體腔中，然后被溶酶體酶消化。CMA的底物是可溶的蛋白質(zhì)分子，在清除蛋白質(zhì)時有選擇性，而前兩者無明顯的選擇性。

根據(jù)細胞物質(zhì)運到溶酶體內(nèi)的途徑不同細胞自噬過程自噬體膜：來源：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的非核糖體區(qū)域高爾基體一種新合成的結(jié)構(gòu)被降解物：部分胞漿細胞內(nèi)需降解的細胞器(線粒體)細胞內(nèi)需降解的蛋白質(zhì)細胞自噬過程饑餓、氧化應(yīng)激損傷→自噬體膜脫落，形成環(huán)狀分隔膜，包繞在被降解物周圍分隔膜逐漸延伸，將要被降解的胞漿成分完全包繞形成自噬體（autophagosome）自噬體通過細胞骨架微管系統(tǒng)運輸至溶酶體，與之融合形成自噬溶酶體(autolysosome),并降解其內(nèi)成分，自噬體膜脫落再循環(huán)利用自噬的過程自噬的過程自噬的功能對外源性刺激(包括營養(yǎng)缺乏、細胞密度負荷、低氧、氧化應(yīng)激、感染等)的適應(yīng)性反應(yīng)：降解產(chǎn)物氨基酸、核苷酸、游離脂肪酸等可供物質(zhì)能量循環(huán)細胞保持穩(wěn)定狀態(tài)的管家機制：調(diào)控長壽命蛋白、過氧化物體、線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的更新參與一定的組織特異性融合

一種防御機制:清除胞質(zhì)內(nèi)受損的細胞器、代謝產(chǎn)物,進行亞細胞水平上的重構(gòu),保護受損的細胞；作為一種細胞死亡程序誘導(dǎo)細胞主動性死亡細胞自噬的分子機制參與自噬體形成的兩個泛素樣蛋白系統(tǒng)：分別由Atg3、Atg5、Atg7、Atg10、Atg12和LC3參與組成Atg12首先由E1酶Atg7活化，之后轉(zhuǎn)運至E2酶Atg10，最后與Atg5結(jié)合,形成自噬體前體(autophagosomalprecursor)；LC3-Ⅰ也被Atg7活化，轉(zhuǎn)運至第二種E2酶Atg3，并被修飾成膜結(jié)合形式LC3-Ⅱ。LC3-Ⅱ定位于前自噬體和自噬體——自噬體的標志分子（LC3是酵母細胞自噬相關(guān)基因Atg8的類似物）細胞自噬的分子機制Ⅲ型磷脂酰肌醇三磷酸激酶（ClassⅢPI3K）PI3kinasetypeIII,whichincludesAtg6initscomplex,promotesthenucleationofautophagicvesicles.自噬的生理學(xué)意義自噬在生理過程的作用：參與發(fā)育和分化過程中機體的重新構(gòu)建(remomding)營養(yǎng)缺乏時產(chǎn)生氨基酸清除不需要的、損傷的細胞器與分子自噬的生理和病理意義廣泛存在于正常的生理過程中：如清除細胞廢