1、ampk/自噬通路在骨髓間充質(zhì)干細(xì)自噬通路在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞心肌保護(hù)中的作用及機(jī)制研究胞心肌保護(hù)中的作用及機(jī)制研究vivian2021-10-27 內(nèi)容簡(jiǎn)介： 祖細(xì)胞可通過多種效應(yīng)起到對(duì)受損心臟的修復(fù)作用，是現(xiàn)流行的一種治療心臟疾病的有效方法。其作用機(jī)制涉及自噬過程，本文對(duì)自噬發(fā)生過程涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)做了詳細(xì)的說明，以及總結(jié)了目前研究自噬的方法。1. 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bmscs）在）在治療心臟疾病中的作用治療心臟疾病中的作用4祖細(xì)胞治療心臟病變祖細(xì)胞治療心臟病變epcsbone marrowmscshscsheartresident cardiac stem cellsliv

2、erskeletal muscleadipose tissuestem cellsendothelial cellscardiomyocytes heart repairmscstrophic factorshgf、g/m-csf、vegf、igf-2reducing tissue injuryinhibiting fibrotic remodelingpromoting angiogenesisstimulating recruitment and proliferation of stem cellsreducing inflammatory oxidative stress2. 自噬與心

3、臟的關(guān)系自噬與心臟的關(guān)系6cm：cardiomyocytes心臟疾病病變心臟疾病病變凋亡凋亡自噬自噬7 自噬（autophagy）是繼凋亡后，當(dāng)前生命科學(xué)最熱的研究領(lǐng)域。比利時(shí)科學(xué)家christian de duve在上世紀(jì)50年代通過電鏡觀察到自噬（autophagosome）結(jié)構(gòu)，并且在 1963 年溶酶體國(guó)際會(huì)議上首先提出了“自噬”這種說法。christian de duve被公認(rèn)為自噬研究的鼻祖，他也因發(fā)現(xiàn)溶酶體，于1974年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。 自噬背景自噬背景8v自噬基因（autophagy-related gene，atg）的克隆始于酵母（yeast）。第一個(gè)酵母自噬基因（atg）于1

4、997年被日本科學(xué)家yoshinori ohsumi小組克隆，命名為atg1。v第一個(gè)哺乳動(dòng)物自噬基因于1998年被美國(guó)科學(xué)家beth levine小組克隆，命名為beclin 1。截止到2010年9月已經(jīng)克隆34個(gè)atg基因。背景背景9目前自噬最前沿的三個(gè)領(lǐng)域：v1）自噬體膜的來源問題v2）細(xì)胞器自噬，特別是線粒體自噬（mitophagy）v3）beclin 1復(fù)合物的形成和調(diào)控蛋白以及mtor信號(hào)通路在自噬中的作用背景背景10自噬過程自噬過程11class iii phosphatidylinositol 3-kinase/vps34 and beclin 1(atg6) complex

5、isolated memberance recruiting atg proteins two ubiquitin-like protein conjugation pathways atg12-atg5atg8/lc3-peatg 16latg12-atg5-atg16latg5-dependentlocalizationelongation autophagosome autophage activitedatg調(diào)控機(jī)制調(diào)控機(jī)制12atg12首先由首先由e1樣酶樣酶atg7活化，之后轉(zhuǎn)運(yùn)至活化，之后轉(zhuǎn)運(yùn)至e2樣酶樣酶atg10，最后與，最后與atg5結(jié)合，形成自噬結(jié)合，形成自噬體前體（體前

6、體（autophagosomal precursor）。）。13哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物lc3前體合成之后，在前體合成之后，在atg4同源物同源物的催化下，形成可溶性形式的催化下，形成可溶性形式lc3稱為稱為lc3-i，定位于胞漿中。之后，定位于胞漿中。之后，lc3-i在哺乳動(dòng)物在哺乳動(dòng)物e1泛素樣酶泛素樣酶atg7和和e2泛素樣酶泛素樣酶atg3的催化下的催化下，與自噬泡膜表面的磷脂酰乙醇胺（，與自噬泡膜表面的磷脂酰乙醇胺（pe）結(jié)）結(jié)合，稱為合，稱為lc3-ii。14v atg12-結(jié)合和lc3-修飾兩條泛素樣修飾過程相互偶聯(lián)。v atg10和atg3兩種e2樣酶在調(diào)控autophagy上述兩條泛

7、素樣修飾過程中發(fā)揮重要作用。v atg5是自噬的限速調(diào)控步驟，其過表達(dá)可增強(qiáng)自噬。atg12泛素樣結(jié)合位點(diǎn)賴氨酸130的突變可顯著降低atg5功能。v lc3-ii的形成依賴于atg12-atg5復(fù)合物：在atg5-/-的胚胎干細(xì)胞或表達(dá)結(jié)合缺陷型atg5基因（atg5k130r）突變株的胚胎干細(xì)胞中，lc3-ii是檢測(cè)不到的 。15autophage in heartno stressbasal levelsmild stressenhancedsevere stressexcessive/long-term upregulatedbeneficialbeneficialharmfulaut

8、ophage1. maintaining cellular homeostasis2. against excess or dysfunctional organelles1. remodeling damaged/harmful organelles2. recycling macromoleculesmaintain energy levelsprotein synthesis 1. excessive self-digestion of essential organelles and proteinssurvivaldeathheart fateactionnormal3. 自噬過程的

9、信號(hào)調(diào)控自噬過程的信號(hào)調(diào)控171. mtor（mammalian target of rapamycin）信號(hào)途徑）信號(hào)途徑 tor激酶是氨基酸、atp和激素的感受器，對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)具有重要調(diào)節(jié)作用，抑制自噬的發(fā)生，是自噬的負(fù)調(diào)控分子，并發(fā)揮 “門衛(wèi)（gatekeeper）”作用。 哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的核糖體蛋白質(zhì)s6(p70s6)抑制自噬的發(fā)生，它位于tor信號(hào)途徑下游，活性受mtor調(diào)節(jié)。 rapamycin通過抑制mtor的活性，發(fā)揮抑制p70s6活性，誘導(dǎo)自噬發(fā)生的作用。182. classpi3k/pkb途徑途徑 classpi3k是自噬的負(fù)調(diào)節(jié)分子，它可磷酸化ptdins4p和ptdins

10、(4,5)p2，生成ptdins(3,4)p2和ptdins(3,4,5)p3，然后結(jié)合akt/pkb和它的活化分子pdk1, 抑制自噬的發(fā)生。 結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物1(tsc1)和tsc2蛋白位于型pi3k/pkb途徑的下游，可通過抑制小g蛋白rheb，抑制tor激酶的活性，對(duì)自噬發(fā)揮正向調(diào)節(jié)作用。 pten磷酸酶也是自噬的正向調(diào)節(jié)分子，它使ptdins(3,4,5)p3 去磷酸化，從而解除型pi3k/pkb途徑對(duì)自噬的抑制。193. gi3蛋白和氨基酸蛋白和氨基酸 gtp結(jié)合的g蛋白亞基gi3是自噬的抑制因子，而gdp結(jié)合的gi3蛋白則是自噬的活化因子。gaip作為rgs 家族成員之一，通過g

11、i3蛋白加速gtp的水解，促進(jìn)自噬的發(fā)生。 ags3也能正向調(diào)控自噬效應(yīng)。 氨基酸作為自噬過程蛋白降解物的終產(chǎn)物，可負(fù)性反饋調(diào)節(jié)自噬。外源性氨基酸的去除，可以阻斷tor信號(hào)途徑，而自噬產(chǎn)生的內(nèi)源性氨基酸可補(bǔ)足氨基酸缺陷，恢復(fù)tor信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。204. 其他其他 激素在自噬的調(diào)控中也起重要作用。胰島素可抑制自噬，而胰高血糖素則促進(jìn)自噬。酪氨酸激酶受體、pka、casein激酶、map激酶、calcium 也存在于自噬過程錯(cuò)綜復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，但其機(jī)制還不甚清楚。21autophage signalingampk通路通路自噬與凋亡自噬與凋亡通路的交聯(lián)通路的交聯(lián)自噬過程自噬過程研究方法研究方法231形

12、態(tài)學(xué)方法形態(tài)學(xué)方法v 電子顯微鏡電子顯微鏡 迄今為止，電子顯微鏡是研究迄今為止，電子顯微鏡是研究autophagy的唯一可的唯一可信賴方法。通過電鏡可對(duì)細(xì)胞的自噬活性進(jìn)行定量，信賴方法。通過電鏡可對(duì)細(xì)胞的自噬活性進(jìn)行定量，自噬泡占胞漿總面積或體積的比例是目前通過電鏡對(duì)自噬泡占胞漿總面積或體積的比例是目前通過電鏡對(duì)細(xì)胞自噬活性進(jìn)行定量的唯一方法。細(xì)胞自噬活性進(jìn)行定量的唯一方法。v monodansylcadaverine (mdc) 染色染色 mdc是一種熒光染料，被用作自噬泡的示蹤劑。可是一種熒光染料，被用作自噬泡的示蹤劑。可與與gfp-lc3及溶酶體標(biāo)記物共定位。及溶酶體標(biāo)記物共定位。242autophagy的特異標(biāo)志物的特異標(biāo)志物v gfp-lc3定位定位v lc3-i到到lc3-ii的轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化v beclin 1 的表達(dá)的表達(dá)253autophagy特異性抑制劑特異性抑制劑v 3-甲基腺嘌呤（甲基腺嘌呤（3-methyladenine, 3-ma） 3-ma是磷脂酰肌醇是磷脂酰肌醇3激酶的抑制劑，