1、ampk/自噬通路在骨髓間充質干細自噬通路在骨髓間充質干細胞心肌保護中的作用及機制研究胞心肌保護中的作用及機制研究vivian2021-10-27 內容簡介： 祖細胞可通過多種效應起到對受損心臟的修復作用，是現流行的一種治療心臟疾病的有效方法。其作用機制涉及自噬過程，本文對自噬發生過程涉及的各個環節做了詳細的說明，以及總結了目前研究自噬的方法。1. 骨髓間充質干細胞（骨髓間充質干細胞（bmscs）在）在治療心臟疾病中的作用治療心臟疾病中的作用4祖細胞治療心臟病變祖細胞治療心臟病變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、臟的關系自噬與心臟的關系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，當前生命科學最熱的研究領域。比利時科學家christian de duve在上世紀50年代通過電鏡觀察到自噬（autophagosome）結構，并且在 1963 年溶酶體國際會議上首先提出了“自噬”這種說法。christian de duve被公認為自噬研究的鼻祖，他也因發現溶酶體，于1974年獲得諾貝爾獎。 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）。第一個酵母自噬基因（atg）于1

4、997年被日本科學家yoshinori ohsumi小組克隆，命名為atg1。v第一個哺乳動物自噬基因于1998年被美國科學家beth levine小組克隆，命名為beclin 1。截止到2010年9月已經克隆34個atg基因。背景背景9目前自噬最前沿的三個領域：v1）自噬體膜的來源問題v2）細胞器自噬，特別是線粒體自噬（mitophagy）v3）beclin 1復合物的形成和調控蛋白以及mtor信號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調控機制調控機制12atg12首先由首先由e1樣酶樣酶atg7活化，之后轉運至活化，之后轉運至e2樣酶樣酶atg10，最后與，最后與atg5結合，形成自噬結合，形成自噬體前體（體前

6、體（autophagosomal precursor）。）。13哺乳動物哺乳動物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在哺乳動物在哺乳動物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）結合，稱為合，稱為lc3-ii。14v atg12-結合和lc3-修飾兩條泛素樣修飾過程相互偶聯。v atg10和atg3兩種e2樣酶在調控autophagy上述兩條泛

7、素樣修飾過程中發揮重要作用。v atg5是自噬的限速調控步驟，其過表達可增強自噬。atg12泛素樣結合位點賴氨酸130的突變可顯著降低atg5功能。v lc3-ii的形成依賴于atg12-atg5復合物：在atg5-/-的胚胎干細胞或表達結合缺陷型atg5基因（atg5k130r）突變株的胚胎干細胞中，lc3-ii是檢測不到的 。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、信號調控自噬過程的信號調控171. mtor（mammalian target of rapamycin）信號途徑）信號途徑 tor激酶是氨基酸、atp和激素的感受器，對細胞生長具有重要調節作用，抑制自噬的發生，是自噬的負調控分子，并發揮 “門衛（gatekeeper）”作用。 哺乳動物細胞中的核糖體蛋白質s6(p70s6)抑制自噬的發生，它位于tor信號途徑下游，活性受mtor調節。 rapamycin通過抑制mtor的活性，發揮抑制p70s6活性，誘導自噬發生的作用。182. classpi3k/pkb途徑途徑 classpi3k是自噬的負調節分子，它可磷酸化ptdins4p和ptdins

10、(4,5)p2，生成ptdins(3,4)p2和ptdins(3,4,5)p3，然后結合akt/pkb和它的活化分子pdk1, 抑制自噬的發生。 結節性硬化復合物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，對自噬發揮正向調節作用。 pten磷酸酶也是自噬的正向調節分子，它使ptdins(3,4,5)p3 去磷酸化，從而解除型pi3k/pkb途徑對自噬的抑制。193. gi3蛋白和氨基酸蛋白和氨基酸 gtp結合的g蛋白亞基gi3是自噬的抑制因子，而gdp結合的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，促進自噬的發生。 ags3也能正向調控自噬效應。 氨基酸作為自噬過程蛋白降解物的終產物，可負性反饋調節自噬。外源性氨基酸的去除，可以阻斷tor信號途徑，而自噬產生的內源性氨基酸可補足氨基酸缺陷，恢復tor信號轉導。204. 其他其他 激素在自噬的調控中也起重要作用。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綜復雜的調控網絡中，但其機制還不甚清楚。21autophage signalingampk通路通路自噬與凋亡自噬與凋亡通路的交聯通路的交聯自噬過程自噬過程研究方法研究方法231形

12、態學方法形態學方法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。通過電鏡可對細胞的自噬活性進行定量，信賴方法。通過電鏡可對細胞的自噬活性進行定量，自噬泡占胞漿總面積或體積的比例是目前通過電鏡對自噬泡占胞漿總面積或體積的比例是目前通過電鏡對細胞自噬活性進行定量的唯一方法。細胞自噬活性進行定量的唯一方法。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及溶酶體標記物共定位。及溶酶體標記物共定位。242autophagy的特異標志物的特異標志物v gfp-lc3定位定位v lc3-i到到lc3-ii的轉化的轉化v beclin 1 的表達的表達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，