医学课件细胞自噬和代谢
细胞生物学中的细胞自噬与细胞代谢研究
细胞生物学中的细胞自噬与细胞代谢研究细胞自噬（autophagy）和细胞代谢（cellular metabolism）是细胞生物学领域的两个重要研究方向，两者紧密相联，相互影响。
细胞自噬是细胞通过降解和回收自身组分来维持内稳态的重要机制，而细胞代谢则涉及到细胞对外界营养物质的摄取和利用。
本文将探讨细胞自噬和细胞代谢之间的关系及其在健康与疾病中的重要意义。
一、细胞自噬的基本机制在细胞自噬过程中，细胞通过包裹受损或老化的细胞器、蛋白质聚集体等结构形成自噬体（autophagosome），然后自噬体与溶酶体融合，使其内部分解酶能够降解并回收这些构成物质。
细胞自噬主要通过三种方式实现：微自噬、巨自噬和体外自噬。
微自噬发生在细胞内部，通过直接吞噬细胞器来降解和回收构成物质。
巨自噬是指细胞通过自噬体将细胞外部物质吞噬到细胞内再进行降解。
体外自噬是指细胞通过释放细胞外的自噬体，然后被周围细胞或免疫系统摄取并降解。
这些不同类型的自噬过程各自具有特定的生理功能。
二、细胞自噬与细胞代谢细胞自噬和细胞代谢在多个方面相互作用。
首先，细胞自噬可以提供细胞代谢所需的基本营养物质。
在细胞快速增殖或应激状态下，细胞代谢需要大量能量和原料。
细胞自噬能够分解受损或不需要的细胞器，释放出氨基酸、脂类和碳水化合物等营养物质，为细胞代谢提供重要的能量来源和合成原料。
其次，细胞代谢可以调节细胞自噬的过程。
如机体在饥饿状态下，细胞代谢会发生变化，从而激活细胞自噬以提供能量。
研究发现，多种代谢途径中的关键调控因子，如AMPK、mTOR等可以调节细胞自噬的启动和过程。
再次，细胞自噬与细胞代谢共同参与疾病的发生和进展。
细胞自噬的功能异常与多种疾病有关，如癌症、神经退行性疾病、心血管疾病等。
细胞自噬的增强可能有助于抑制癌细胞的生长和扩散，而细胞自噬的抑制则会导致神经退行性疾病的发生。
细胞代谢的紊乱也会影响细胞自噬的正常过程，从而导致疾病的发生。
三、细胞自噬和细胞代谢的研究进展随着对细胞生物学的深入研究，细胞自噬和细胞代谢的研究也取得了重要进展。
细胞自噬介绍与相关研究课件PPT
mTOR/TOR的介绍
mTORC1
mTOR mLST8 PRAS40
细胞生长 细胞凋亡 细胞自噬
mTOR
自噬
mTORC2
Raptor
细胞骨架 蛋白构建 细胞存活
mTORC1 信号通路是多条信号通路的汇聚点，通过对上、下游 信号的来传导影响细胞自噬，是目前研究最多的信号通路。
结合，并不结合Atg12。
AKT 能够抑制 TSC1/2 复合物，从而激活 自噬基因Atg5缺失降低了 PCV2的复制
Int J Biochem Cell Biol 36(12):2376-2391.
mTOR,抑制细胞自噬。 mRFP-GFP-LC3 双荧光自噬指示体系：
巨噬细胞以胆固醇依赖方式激活自噬，清除胞内病原菌L. 完整自噬反应-LAMP1和LC3共定位 Ｈｅｒｔｓ／３３毒株感染组 自噬激动剂剂对Cap蛋白表达的影响 分子伴侣介导自噬（CMA,chaperone-mediated autophagy）——CMA不涉及囊泡的运输，而是通过有着特异性肽链的细胞质蛋白在分 子伴侣复合物的作用下与溶酶体膜蛋白感受器Lamp2a结合后进入溶酶体腔，然后被溶酶体酶消化。 激活自噬不一定对病原体感染的细胞均起保护作用。
➢ AMPK还可以通过直接磷酸化Raptor，使Raptor脱离mTORC1复 合体，进而抑制mTORCI的活性
➢ 营养缺乏会促进AMPK与ULK1的PS结构域结合，使ULK1的 Ser/Thr丰富区多位点磷酸化，从而激活ULK 1，直接调节自噬。
p53通路
➢ p53 在细胞核中 ：(1)p53 能通过sestrin1/2 蛋白激活 AMPKmTORC1 信号通路，从而抑制 mTORC1，上调细胞自噬水平。 (2)p53 能通过激活 DAPK1，磷酸化 Beclin-1,促进细胞自噬。 (3)p53 能通过激活抗凋亡蛋白 BCL-2 家族(Bad、PUMA、Bax
细胞自噬与代谢疾病
细胞自噬与代谢疾病细胞自噬与代谢疾病之间存在密切的关系。
细胞自噬是细胞通过吞噬和降解自身的细胞器和蛋白质以供能或回收有用物质的过程。
它在维持细胞内物质平衡和应对环境应激等方面起着重要的作用。
然而，当细胞自噬功能受损或紊乱时，将导致多种代谢性疾病的发生和发展。
1. 细胞自噬与糖尿病糖尿病是一种代谢紊乱性疾病，与细胞自噬之间存在密切联系。
研究发现，胰岛β细胞的细胞自噬功能受损会导致胰岛素分泌障碍和胰岛β细胞凋亡，从而引发糖尿病。
另外，细胞自噬调控葡萄糖代谢和胰岛素信号通路的功能，而这些都是维持糖尿病发生前正常代谢的关键因素。
2. 细胞自噬与肥胖症肥胖症是世界范围内广泛存在的慢性代谢性疾病。
细胞自噬在调节脂质代谢和能量平衡方面发挥重要作用。
当细胞自噬功能下降时，过多的脂质无法被降解，从而导致脂肪堆积和肥胖的发生。
此外，细胞自噬与饮食限制相关，通过降解细胞内有害物质和蛋白质得到能量供应，从而维持能量平衡和体重控制。
3. 细胞自噬与心血管疾病心血管疾病是世界范围内主要的致死疾病之一，而细胞自噬在心血管系统中也起着重要的保护作用。
研究表明，细胞自噬能够清除心肌细胞中的有害蛋白质和氧化应激产物，保护心肌细胞免受应激的损害。
此外，细胞自噬还能调节血管内皮细胞的功能，维持血管功能的正常状态。
4. 细胞自噬与神经退行性疾病神经退行性疾病包括阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病等，是发达国家中老年人口中的主要致残和致死疾病。
细胞自噬在神经系统中具有清除异常蛋白质和维持神经突触功能的重要作用。
当细胞自噬功能降低时，异常蛋白质和有害物质会积累在细胞中，导致神经细胞的退化和细胞死亡。
综上所述，细胞自噬与代谢疾病之间存在密切的联系。
细胞自噬功能的损害可能导致糖尿病、肥胖症、心血管疾病和神经退行性疾病等代谢疾病的发生和发展。
因此，进一步研究细胞自噬机制，寻找调节细胞自噬的药物靶点，对于预防和治疗代谢疾病具有重要的意义。
细胞自噬与代谢性疾病的关系及其机制
细胞自噬与代谢性疾病的关系及其机制细胞自噬是一种维持细胞平衡和功能的重要细胞生理活动，可以将细胞内的垃圾、蛋白质聚集体、受损的细胞器等通过吞噬和分解来释放出能量和新生物质，进而延长细胞寿命和维护正常生理功能。
代谢性疾病是由人体代谢功能失调而引起的一类疾病，包括2型糖尿病、高血压、高血脂、肥胖等常见病。
细胞自噬和代谢性疾病之间存在密切的关系，下文将探讨其机制。
细胞自噬对代谢稳态的调节作用细胞在代谢过程中的能量供应和消耗往往比较复杂，在一些应激和损伤条件下，细胞无法依靠常规代谢获取足够的能量，因此需要通过自噬途径来保持代谢稳态。
自噬可以分解多种细胞组分，包括受损的细胞器、过多的蛋白质和代谢产物，这些产物可以被转化为能量和原材料，并进一步用于新的代谢过程，维持细胞代谢的平衡状态。
细胞自噬与2型糖尿病的关系2型糖尿病是一种与代谢紊乱相关的疾病，主要由胰岛素抵抗、胰岛β细胞功能不全和肝脏的糖原生成减少等多种因素引起。
研究表明，细胞自噬可以调控2型糖尿病的发生和发展过程。
具体来说，自噬可以降低胰岛素抵抗，减少葡萄糖生成和释放等代谢通路，从而降低糖尿病的发生风险。
同时，自噬也可以促进葡萄糖乙酰辅酶A的生成和使用，提高葡萄糖代谢效率，维持2型糖尿病患者的代谢稳态。
细胞自噬与高血压的关系细胞自噬还能影响血管收缩和舒张，从而调节血液压力。
研究表明，自噬可以通过清除过多的蛋白质聚集体和受损的细胞器来减轻高血压患者的血管压力。
另外，自噬还能通过促进内皮细胞的复原和代谢调节来维持血管的正常功能，从而避免高血压等代谢性疾病的发生。
细胞自噬与高血脂和肥胖的关系高血脂和肥胖是由人体脂肪代谢异常导致的常见和严重的代谢性疾病。
细胞自噬可以通过降低胆固醇的生成和积累，减少脂肪的堆积，从而影响高血脂和肥胖的发生和发展过程。
研究表明，一些自噬相关基因的缺失或过度表达都会导致高血脂和肥胖等代谢性异常疾病的发生。
细胞自噬与代谢性疾病的机制目前，关于细胞自噬和代谢性疾病之间的机制尚不清楚，研究者们认为，细胞自噬和代谢性疾病之间的关系可能涉及以下方面：1. 细胞代谢途径的失调，如糖代谢异常和脂肪酸代谢异常，可能导致细胞发生受损和死亡，从而促进自噬的发生和发展。
细胞自噬与代谢
05
细胞自噬的调节与药物开发
细胞自噬的调节因子
01
02
03
04
营养物质
在营养缺乏时，细胞自噬被激 活以提供能量和合成原料。
激素和生长因子
某些激素和生长因子可以调节 细胞自噬，例如胰岛素、胰高 血糖素和生长激素等。
氧化应激
氧化应激可以激活细胞自噬， 以清除受损的细胞器和蛋白质 ，维持细胞稳态。
微生物感染
循环利用
细胞内的基本物质在经过代谢后重新进入细胞代谢 循环，维持细胞的正常生理功能。
03
细胞自噬与代谢的关系
细胞自噬对能量代谢的影响
细胞自噬通过清除受损的线粒体等细胞器，减少能 量损失，维持能量稳态。
自噬参与调节糖酵解和氧化磷酸化等能量代谢过程 ，影响ATP的产生和利用。
细胞自噬能够调节能量感受器如AMPK和mTOR等信 号通路，影响能量消耗和储存。
06
研究展望与未来挑战
深入研究细胞自噬的机制与功能
深入了解细胞自噬的分子机制
研究细胞自噬的信号转导、自噬体的形成和降解等过程，揭示细胞自噬的详细分子机制。
探索细胞自噬在细胞内的功能
研究细胞自噬在细胞内的多种功能，如物质降解、能量代谢、细胞生长和死亡等。
探索细胞自噬在不同生理和病理条件下的作用
研究细胞自噬在不同生理和病理条件下的作用，如生长发育、衰老、肿瘤发生等。
自噬参与调节蛋白质的合成、 分解和运输过程，影响肌肉和 器官功能。
细胞自噬与某些疾病如帕金森 病、阿尔茨海默病等神经退行 性疾病的发病机制密切相关。
04
细胞自噬在疾病中的作用
细胞自噬与癌症
细胞自噬在癌症发生发展过程中具有双重作用，一方面可以清除有害的细胞内物质，抑制肿瘤发生； 另一方面，在肿瘤进展过程中，细胞自噬也可能为肿瘤细胞提供能量和营养物质，促进肿瘤生长。
细胞自噬与代谢的关系
细胞自噬与代谢的关系在细胞生物学的研究中，细胞自噬是一个备受关注的话题。
自噬的意义在于它能够清除细胞内的垃圾、维持细胞的稳定和适应外部环境的变化。
然而，在自噬的过程中也会发生代谢调节。
本文将探讨细胞自噬与代谢的关系，从细胞的吞噬过程到代谢与ATP合成的关系，从而解释自噬与代谢在细胞调节中的相互作用与影响。
1. 细胞自噬过程细胞自噬是细胞内一种对自身成分进行降解的现象，通常通过吞噬细胞内体的方式进行。
首先，受到自噬信号的刺激，细胞会将自身的一些成分或特定蛋白质构成的体（如线粒体、内质网、溶酶体等）包裹在双层膜结构形成的自噬体中，这个过程称为自噬体的形成。
随后，在细胞内的溶酶体中，自噬体被降解并释放出一些简单的小分子，例如葡萄糖和氨基酸，以便供细胞内其他代谢途径使用。
2. 细胞自噬与能量转化在细胞自噬过程中，细胞会对内部成分进行消耗，导致能量分子（ATP）的流失。
为了弥补这一消耗，细胞必须采取相应的代谢调节机制，以确保有足够的能量被合成以维持自身正常功能的执行。
其中，与细胞自噬直接相关的代谢调节是利用自噬体内被降解的蛋白质（如线粒体）来生成供能分子，以维持细胞能量平衡。
这个过程称为线粒体自噬（mitophagy）。
3. 线粒体自噬线粒体代表着细胞内能量转化的中心，它们能够释放出大量的ATP以供细胞能量需求。
当线粒体内部受到一定程度的损伤时，细胞自噬通过包裹线粒体形成二层膜结构的自噬小体，将其运送到细胞内的溶酶体中进行降解。
这个过程就是线粒体自噬。
线粒体自噬可能会增加释放一些额外的ATP，但也会导致线粒体功能丧失，使得细胞内ATP的合成下降。
因此，线粒体自噬与代谢之间存在着一定的平衡关系：当自噬发生并释放一定量的ATP时，代谢也必须相应的调节以产生更多的ATP，以便维持细胞内的能量平衡。
4. 细胞代谢的其他形式除了线粒体自噬外，代谢的其他形式也对自噬调节至关重要。
代谢可分成两种基本类型：有氧和无氧代谢。
细胞自噬与代谢的相互调控
细胞自噬与代谢的相互调控细胞代谢和自噬是两个密切相关的细胞生物学过程，两者之间存在着相互调控和相互影响的关系。
细胞代谢是指细胞内的化学反应和物质转化过程，而自噬则是一种通过消化和回收细胞内无用或损伤物质的过程。
本文将探讨细胞代谢和自噬的相互作用，以及它们之间的调控机制。
一、细胞代谢与自噬的相互影响细胞代谢和自噬都是细胞内重要的生物学过程，两者之间存在着相互依赖和相互影响的关系。
细胞代谢的稳定性对细胞自噬的发生和进行有着重要的影响。
同时，自噬也可以通过影响细胞代谢的稳定性来实现其生物学功能。
1.细胞代谢对自噬的影响细胞代谢状况对自噬的发生和进行有着很大的影响。
例如，当细胞内营养物质充足时，ATP水平升高，细胞代谢活跃，会抑制自噬的发生；相反，当细胞内营养物质缺乏时，ATP水平降低，细胞代谢减缓，自噬的发生则会增加。
此外，一些细胞代谢物，如AMPK等，也可以调节自噬的进行。
2.自噬对细胞代谢的影响自噬对细胞代谢状况也有着明显的影响。
通过代谢废弃物和受损细胞器的自噬降解，可以提供细胞所需的营养物质和能量，维持细胞代谢的正常运转。
另一方面，自噬也可以通过调节细胞能量代谢通路，如糖原代谢通路、脂肪代谢通路和线粒体氧化磷酸化通路等，来影响细胞代谢的稳定性。
二、细胞自噬与代谢的调控机制细胞自噬和代谢的相互作用主要是通过一系列的信号通路来实现的。
这些信号通路的活性受到多种内外因素的影响，从而影响细胞代谢和自噬的进行。
目前已知的调控机制主要包括如下几个方面：1. 能量代谢调控AMPK是一个广泛存在于真核生物体内的蛋白激酶，为细胞能量代谢调控的重要调节因子。
AMPK的活性受到ATP和AMP/ADP比值的影响，当能量代谢紊乱时，AMP/ATP比值升高，AMPK被激活，从而促进自噬的进行。
2. 脂质代谢调控脂酰CoA合成酶1（Acyl-CoA Synthetase 1, ACAS1）是细胞脂质代谢过程中的重要酶，与代谢紊乱和细胞自噬发生密切相关。
细胞自噬与代谢ppt课件
蛋白酶体途径：降解细胞内短寿(short-lived)、多聚泛素化(ubiquitination)的蛋白质。 原核生物：通过19S的蛋白酶体能识别靶蛋白的特定氨基酸序列并将其降解。 真核生物：则是通过26S的蛋白酶体降解蛋白质。 内吞途径：将跨膜蛋白运送到溶酶体降解。 细胞自噬途径：而长寿蛋白(long-lived protein)、蛋白聚集物及膜包被的细胞器是通过细胞自噬的方式在溶酶体降解。
Part 1
Part 1
自噬的概念
1.2 自噬的分类——大自噬的非特异性与特异性
应激功能 细胞自噬是细胞在饥饿条件下的一种存活机制。 当营养缺乏时，细胞自噬增强，使非关键成分降解，释放出营养成分，以保证过程的继续。 防御功能 在细胞受到致病微生物感染时，细胞自噬起一定的防御作用。 维持细胞稳态 在骨骼机和心肌，细胞自噬有特殊的“看家”(house keeping)功能，帮助细胞浆成分，包括线粒体，进行更新。 延长寿命 细胞自噬可降解损伤的细胞器、细胞膜和变性蛋白等胞内成分。 如果细胞自噬受损衰竭，细胞损伤就会堆积、累加，产生老化。 控制细胞死亡及癌症 当前，决定细胞自噬导致细胞死亡，还是维持细胞存活的因子尚不完全清楚。所以，细胞自噬与细胞死亡之间的因果关系还没有最后定论。
胞质内蛋白结合到分子伴侣后被转运到溶酶体腔中，然后被溶酶体酶消化。CMA 的底物是可溶的蛋白质分子，在清除蛋白质时有选择性，而前两者无明显的选择性。
3
分子伴侣介导的自噬（CMA）：
Part 1
Part 1
自噬的概念
1.2 自噬的分类——根据细胞物质运到溶酶体内的途径不同
通常认为大自噬是一种非特异过程。但是，在一些情况下细胞器，如：线粒体，过氧化物酶体等，似乎是优先包裹的对象，提示有一定选择性或特异性。
细胞自噬 PPT课件
细胞自嗜（Autophagy）
1962年Ashford等在胰高血糖素处理的小鼠肝细胞中观察 到autophagy
1963年, De Duve首次提出细胞自噬的生物学概念: 细胞 在缺乏营养和能量供应时， 部分细胞质与细胞器被包裹进 一种特异性的双层膜或者多层膜结构的自噬体 (autophagosome)中，形成的自噬体再与溶酶体 (Lysosome)融合形成自噬溶酶体(autolysosome)，胞质 和细胞器成分在这里被降解为核苷酸、氨基酸、游离脂肪酸 等小分子物质，这些小分子物质可以被重新利用合成大分子 或者合成ATP。
Cellular remolding: during development and differentiation
（诱导因素：营养和能量缺乏、氧化应激、感 染、蛋白质大量聚集）
Autophagy
通过自噬, 细胞可以在饥饿条件下存活数天甚至 数周
过度激活的自噬引起细胞发生程序性死亡——Ⅱ 型程序性死亡（凋亡——Ⅰ型程序性死亡）
Inlammatory Diseases
1. Autophagy and Neurodegenerative Diseases
autophagy is also involved in the killing of bacteria that are ingested by cells.
细胞生存的一种机制, 在很多生理过程如清除损伤、 衰老细胞器以及冗余蛋白上发挥着重要作用
Autophagy
细胞正常生理活动中，自噬维持在一个非 常低的水平——保持细胞稳态
the elimination of defective proteins and organelles
the prevention of abnormal protein aggregate accumulation
《细胞自噬机制》课件
总结与展望
1 自噬研究的意义
自噬研究将为各种人类疾病管理仿生学疗法和药物设计提供目标。
2 自噬在未来经疾病、抗衰老、免疫调节和生物能源等领域。
细胞自噬基本过程
1
自噬体的形成
自噬受体结合目标，形成隔离膜，形成自噬体。
2
自噬体的合并和降解
自噬体合并成食泡，融合到赖氨酸内质网，最终降解目标。
3
溶酶体的融合和降解作用
自噬体与溶酶体融合，内部pH值降低，活性酶水解蛋白质。
细胞自噬途径
宏自噬（常见）
受体介导形成的隔离膜将目标囊 泡在内，形成噬体，并融入溶酶 体。
细胞自噬机制
细胞自噬是一个复杂的细胞进程，能够利用自身产生的酶降解和回收蛋白质、 细胞器和膜，并用于能量供应和生物合成。
细胞自噬概述
什么是细胞自噬
一种细胞自身噬降解蛋白质的保护机制，分解细胞内出现的异常蛋白质并回收其中的氨基酸、 核苷酸等生物分子。
自噬的作用
保持细胞内基本清洁，调节营养代谢，对肿瘤、神经退行性疾病、感染性疾病等具有重要的 生物学作用。
微自噬
直接将目标逆向吞噬，融入溶酶 体内降解。
拟收缩性自噬
受体对目标蛋白进行靶向运输， 如Hsc70对折叠蛋白的拟收缩作 用等。
细胞自噬调控
1
ATG基因的表达和调控
ATG基因编码自噬相关蛋白，参与自噬的形成和运作；并被各种信号途径调控。
2
磷酸化酶的作用
分子磷酸化与去磷酸化过程的平衡，在自噬过程中有重要影响。
3
mTOR信号通路的作用
环境或营养不足诱导mTOR下调，自噬途径激活，并通过多个下游途径影响自噬 的相关蛋白。
细胞自噬与疾病
自噬与肿瘤
细胞生物学中的细胞自噬和代谢调控研究
细胞生物学中的细胞自噬和代谢调控研究细胞自噬和代谢调控是细胞生物学研究的热点之一，涉及多个重要的细胞生理学和病理生理学过程。
从分子和细胞机制的角度来讲，细胞自噬和代谢调控涉及到多种因素和途径的调节。
一、细胞自噬的机制和调节细胞自噬是细胞内部产生的一种过程，通过溶酶体同食作用，使细胞内产生了废弃物质和蛋白质得到降解和回收利用。
从分子和细胞结构的角度来看，细胞自噬涉及到多种关键酶和调节因子的作用。
其中，Atg1、Atg5、Atg6、Atg13等是细胞自噬过程中的关键结构和调节因子。
这些因子的作用，可以促进自噬体的形成，还可以促进自噬相关酶的负载和解除，并在整个过程中起着重要的调控作用。
当自噬体形成后，这些废弃物质和蛋白质可以通过自噬体溶酶体同食体进行降解，实现杂质的清除和重要营养成分的重复利用。
二、细胞代谢的调节和功能细胞代谢调节也是细胞生物学研究的热点之一。
通过调节细胞内的代谢途径和相关酶的表达、活性和定位，可以实现多种重要的细胞功能和代谢调控。
其中，糖代谢、脂肪代谢和蛋白质代谢是细胞代谢调节的三大重要过程。
对于糖代谢来说，细胞内的葡萄糖酸激酶、磷酸果糖酸激酶、甘油三酯同种化酶等酶的作用和表达，都可以影响糖代谢过程中的糖原合成和分解、利用和消耗。
这些重要酶的表达和调控，决定了细胞内能量的供应和利用，也直接影响了细胞生长、分化和凋亡等生理过程。
对于脂肪代谢来说，该过程涉及到多种关键酶的作用，例如脂肪酸合成酶、脂蛋白酯酶、胆汁酸合成酶等。
这些酶的表达、活性和定位，都可以影响脂肪代谢的过程和效果，会间接影响一些与脂肪代谢相关的疾病。
对于蛋白质代谢来说，该过程涉及到许多重要酶和蛋白质的表达和定位。
例如，生物合成的相关蛋白质、蛋白质降解的相关蛋白质和分子伴侣等。
这些酶和分子的作用和调控，不仅会影响细胞内相关蛋白质的合成和降解，还会直接或间接地作用于细胞内的相关代谢途径和细胞机制。
三、细胞自噬和代谢调节在疾病和治疗中的应用细胞自噬和代谢调节在疾病和治疗中的应用，也是近年来重要的研究方向之一。
细胞自噬机制-PPT
微管相关蛋白轻链3（MAP-LC3）
12135-1-AP
微管相关蛋白轻链3（MAP-LC3），简称LC3，参与了自噬的形成，并被证明了是哺乳动物细胞中常见的自噬小 体标记蛋白之一。Western blot可能会检测到LC3的两种形式，这是由于自噬形成时，胞浆型LC3会酶解掉一小段 多肽形成LC3-I，LC3-I跟磷脂酰乙醇胺即脑磷脂(PE)结合转变为（自噬体）膜型（即LC3-II），这两种形式在正 常细胞中都是存在的，而发生自噬的细胞中LC3-II会有明显的增加。
细胞自噬基本过程
自噬前体
内涵体 自噬内涵体 溶酶体
自噬体
自噬溶酶体
自噬基本过程： 1.自噬前体的形成 2.自噬体的形成 3.自噬溶酶体的融合 4.自噬体的溶解
细胞自噬分类（根据进入溶酶体途径不同）
巨自噬 微自噬 分子伴侣介导的自噬
巨自噬
内外刺激诱导下，细胞通过自噬基因调控组装自噬前体。自噬体 包裹细胞质,细胞器或细菌等形成自噬体，在微管作用下，自噬 体与溶酶体靠近，自噬体外层膜与溶酶体膜融合，包有内层膜的 自噬体进入溶酶体，形成自噬溶酶体。继而，自噬体内膜被溶酶 体酶降解，继而内容物被降解，营养成分被细胞重新利用。
IMPase 抑制剂（即Inositol monophosphatase，肌醇单磷酸酶） • 3）Earle's平衡盐溶液：制造饥饿 • 4）N-Acetyl-D-sphingosine（C2-ceramide）：Class I PI3K
Pathway抑制剂 • 5）Rapamycin：mTOR抑制剂 • 6）Xestospongin B/C：IP3R阻滞剂
• ，表现为胞浆中迅速涌现大量自噬体，这一现象被称为“自噬潮” （autophagic flux），广泛用于自噬形成的监测。自噬潮为细胞 度过危机提供了紧急的营养和能量支持，有利于细胞的存活。
细胞自噬与代谢途径的关系
细胞自噬与代谢途径的关系细胞自噬是一种自然发生的细胞进程，其主要的功能是清除细胞内的垃圾物和损伤的细胞器。
自噬过程是通过调节细胞的代谢途径来促进的，这表明细胞自噬和代谢途径之间存在着紧密的联系。
代谢途径对细胞自噬的调节代谢途径是细胞内各种化学反应的总和，其中包括葡萄糖、脂肪和氨基酸的代谢。
这些代谢途径直接影响细胞自噬的过程。
例如，当细胞内的葡萄糖水平降低时，细胞自噬的速度会增加。
这是因为葡萄糖是细胞内生产ATP的重要来源，而ATP是细胞自噬过程所需的能量。
此外，葡萄糖水平降低可能会引起AMPK的激活，这是一个与细胞自噬相关的蛋白质激酶。
AMPK可以促进细胞自噬的开始和维持，因此在饥饿时期细胞自噬的速度会增加。
脂肪酸是另一个重要的代谢途径，在细胞自噬过程中也起着重要的作用。
细胞内的脂肪酸可以被氧化生成ATP，这是维持细胞自噬所需的能量来源。
此外，脂肪酸氧化还可以产生代谢中产物，如酮体和丙酮酸，这些中产物可以促进细胞自噬的开始和维持。
氨基酸是构成蛋白质的基本单元，它们的代谢也会影响细胞自噬的过程。
在饥饿时期，细胞需要从其它来源产生能量和代谢产物，因此会分解蛋白质以获得必须的氨基酸。
这些氨基酸可以被转运到细胞核外，然后参与氧化磷酸化和葡萄糖酵解等代谢途径。
然而，一些氨基酸，如精氨酸和赖氨酸，被证明可以调节细胞自噬的过程。
精氨酸比一些其它氨基酸更能够促进mTOR的降解，从而增加细胞自噬的速度。
赖氨酸也可以直接促进细胞自噬的开始和维持，这种作用是通过激活AMPK和阻止mTOR激活实现的。
细胞自噬对代谢途径的调节除了代谢途径调节细胞自噬外，细胞自噬也会反过来影响代谢途径。
细胞内产生的垃圾物会干扰细胞正常的代谢，细胞自噬就是一种细胞清理机制，可以有效清除细胞内的垃圾物，维持细胞的健康状态。
此外，细胞自噬还可以提供细胞所需的能量和原料。
在饥饿时期，细胞内的代谢产物储备较少，通过细胞自噬可以分解一些内部组分，产生所需的代谢产物和能量。
细胞自噬及其在代谢调节中的作用
细胞自噬及其在代谢调节中的作用随着科技的发展，细胞自噬（autophagy）作为一种与细胞代谢、疾病、老化等紧密相关的生命现象，引起了越来越多的关注。
本文将从细胞自噬的概念、机制及其在代谢调节中的作用三个方面进行介绍。
一、细胞自噬的概念与机制细胞自噬是一种细胞通过溶酶体对自身器官、细胞质等进行分解和回收的过程。
细胞自噬是一种生存策略，在细胞遭受外部环境压力、氧化应激等因素影响时，可以通过自我降解来维持细胞稳态，延长细胞寿命。
细胞自噬的机制主要分为三个步骤：包涵体形成、包涵体输送和包涵体降解。
在包涵体形成阶段，细胞会通过分装双层膜来围绕需要分解的自身器官，形成一个包涵体，该过程起始点是一个双层膜结构的起始囊泡，该起始囊泡会吞噬细胞内的废弃物质或者凋亡的细胞器等，形成一个被包裹在膜内的筒状结构，称为自噬体（autophagosome）。
在包涵体输送阶段，自噬体通过微管网络（microtubule）和马达蛋白的协同作用使用细胞质骨架运输到下一个步骤，包涵体降解阶段，这里自噬体会与溶酶体融合，并且通过溶酶体内的酸性pH值，将自噬体内的废物降解为基本的有机分子，以供细胞代谢使用。
二、细胞自噬在代谢调节中的作用细胞自噬在代谢调节过程中发挥的作用非常重要。
通过自噬代谢，细胞可以迅速消耗多余的蛋白质、脂质和碳水化合物等预备物质，维持细胞内环境的稳态。
此外，细胞自噬还可以清除老化的和损伤的细胞器，防止损伤蛋白和老化蛋白的堆积，从而延长细胞寿命和完成自我修复。
因此，细胞自噬在疾病预防和治疗中达到了越来越重要的地位。
1. 细胞自噬与肝脏疾病肝细胞是具有非常高代谢率的细胞，而肝脏也是负责人体内各种代谢作用的机体之一。
因此，肝细胞自噬发挥着非常关键的代谢功能。
在代谢异常时，细胞自噬可以通过改变蛋白质和脂质代谢的平衡，来控制肝细胞的脂代谢。
特别是在脂肪肝的病理阶段，自噬有助于有效地调节脂肪降解以减少脂肪堆积，能够减少脂肪肝的危险性。
细胞自噬与代谢调节的关系
细胞自噬与代谢调节的关系人类身体的正常生理活动需要细胞能够运作正常，而细胞的正常运转受许多因素影响，其中细胞的代谢调节和自噬是影响细胞正常运作的重要因素。
经过多年的研究，科学家们发现细胞的代谢调节和自噬是密切相关的，下面将从细胞自噬入手，探讨细胞自噬与代谢调节的关系。
一、细胞自噬的定义和机制自噬是细胞中一种涉及到细胞内部分解物质的过程。
在这个过程中，细胞通过自噬体将其内部的不良物质消耗掉，以此来维持其功能的正常运作。
自噬的过程可以分为三个互相连接的阶段：自噬体形成、运输和降解阶段。
其中自噬体形成是自噬的起始阶段，其过程需要依赖许多自噬相关基因和独特细胞器，如自噬体、自噬囊和自噬难以等。
二、代谢调节是人类身体正常运行的重要因素之一。
科学家们发现，代谢调节的异常会导致许多疾病的发生。
在代谢调节过程中细胞能获取能量、合成蛋白质等，而自噬则是细胞中重要的代谢调节机制。
自噬可以为细胞提供在困难情况下维持生长与代谢的能量，同时能清除细胞中的代谢废物和异常蛋白，从而维持细胞内环境的稳定。
在自噬过程中，细胞会运用其内部的相关物质和环境来消耗其内部的废物和不良蛋白。
同时，自噬可以为细胞提供足够的能量，以供细胞进行正常的代谢活动。
因此，细胞自噬能够直接或间接地参与到代谢调节的过程中。
三、细胞自噬与一些疾病的关系科学家们研究自噬与代谢调节，以及自噬与疾病之间的关系已有多年。
他们发现许多疾病是由自噬过程的异常产生的，这些疾病包括神经退化性疾病、代谢综合征和肝致癌等。
其中，习惯性饮酒和过度进食是导致代谢综合征和肝致癌的主要原因。
科学家们研究发现，这些疾病的影响因素与细胞自噬过程的异常密切相关。
细胞自噬异常会导致代谢调节失调，随着疾病的发展，影响细胞自噬过程的异型蛋白质和程式化蛋白质的表达也会增加，因此，这些疾病往往伴随有一定的自噬机制障碍的症状。
四、细胞自噬与长寿细胞自噬不仅与代谢调节和疾病有着密切的关系，同时还与长寿相关。
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应激功能
细胞自噬是细胞在饥饿条件下的一种存活机制。 当营养缺乏时，细胞自噬增强 ，使非关键成分降解，释放出营养成分，以保证过程的继续。
防御功能
在细胞受到致病微生物感染时，细胞自噬起一定的防御作用。
维持细胞稳态
在骨骼机和心肌，细胞自噬有特殊的“看家”(house keeping)功能，帮助细 胞浆成分，包括线粒体，进行更新。
延长寿命
细胞自噬可降解损伤的细胞器、细胞膜和变性蛋白等胞内成分。 如果细胞自噬受损衰竭，细胞损伤就会堆积、累加，产生老化。
控制细胞死亡及癌症
当前，决定细胞自噬导致细胞死亡，还是维持细胞存活的因子尚不完全清楚。 所以，细胞自噬与细胞死亡之间的因果关系还没有最后定论。
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Part 1Par自t 1噬的概念
目录
1
自噬的概念
2
自噬的机制与调控
3 自噬的代谢与疾病
1
Part 1Par自t 1噬的概念
自噬（autophagy）
细胞自噬(autophagy or autophagocytosis)：又称为Ⅱ型 细胞死亡，是细胞在自噬相关基因 (autophagy related gene， Atg)的调控下利用溶酶体降解自身 受损的细胞器和大分子物质的过程 。
发挥空泡透酶的作用使自噬降解产生的氨基 酸从降解腔隙中释放
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Part P2ar自t 1噬的分子机制与调控
2.1 自噬的分子机制
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mTORC1：哺乳动物的雷帕 霉素靶蛋白复合物1
Atg12/LC3：两种泛素样加工 系统，包裹自噬底物形成自噬 体。
Atg12-Atg5-Atg16L1:与外膜 结合，促进伸展
DAPK相关蛋白激酶（DAPK-related protein kinase-1,DRP-1）诱导 自噬。 PKA、casein激酶 Ⅱ、MAP激酶、calcium途径也在自噬错综复杂的调 控网格中，但其机制还不甚清楚。
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Part P2ar自t 1噬的分子机制与调控
2.2 自噬的调控
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PI3K：磷脂酰肌醇-3激酶 MAPK：促分裂素原活化
其它的信号通路
3-甲基腺嘌呤（3-MA）通过抑制Class Ⅲ PI3K的活性抑制自噬。 beclin1和UVRAG作为正调控子，抗凋亡因子bcl-2作为负调控子共同参
与组成Class Ⅲ PI3 复合物调控自噬。 GTP结合的G蛋白亚基Gαi3抑制自噬；GDP结合的Gαi3蛋白活化自噬。 死亡相关蛋白激酶（death-associated protein linase,DAPK）和
内吞途径：将跨膜蛋白运送到溶酶体降解。 细胞自噬途径：而长寿蛋白(long-lived protein)、蛋白聚集物及膜包被
的细胞器是通过细胞自噬的方式在溶酶体降解。
3
Part 1Par自t 1噬的概念
1.2 自噬的分类——根据细胞物质运到溶酶体内的途径不同
1 大自噬（一般）
由内质网来源的膜包绕待降解物形成自噬体，然后与溶酶体 融合并降解其内容物；
/bbs/thread/18181343
2Байду номын сангаас
Part 1Par自t 1噬的概念
1.1 细胞内成分的主要降解途径
蛋白酶体途径：降解细胞内短寿(short-lived)、多聚泛素化 (ubiquitination)的蛋白质。
原核生物：通过19S的蛋白酶体能识别靶蛋白的特定氨基酸序列并将其降解。 真核生物：则是通过26S的蛋白酶体降解蛋白质。
蛋白激酶 AMPK：腺苷酸活化蛋白
激酶 TSC 1/2:结节性硬化复合
物1/2 Rheb:鸟苷三磷酸酶 HIFs:缺氧活化因子
Atg基因
作用
Atg1,Atg13,Atg17 Atg6,Atg14,Vps15,Vps34
丝氨酸/苏氨酸激酶复合物，TOR激酶等上游 信号的调控
脂质激酶，介导囊泡成核
Atg2,Atg9,Atg18
促进成熟自噬体与Atg蛋白分离后的循环利用
Atg8,Atg12 Atg22
构成两种泛素样系统促进囊泡迁移
Atg5:决定膜伸展方向 LC3-Ⅱ：自噬体标志分子，
判断诱导或抑制 Atg9:嵌膜蛋白来回循环移动
活化该激酶复合物从而产生自 噬分隔膜。 PE:磷脂酰乙醇胺
Part P2ar自t 1噬的分子机制与调控
2.2 自噬的调控
依赖mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶点）途径的自噬
PI3K-AKT-mTOR信号通路 AMPK-TSC 1/2-mTOR 信号通路
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Part 1Part 1自噬的概念
1.2 自噬的分类——大自噬的非特异性与特异性
通常认为大自 噬是一种非特 异过程。但是 ，在一些情况 下细胞器，如 ：线粒体，过 氧化物酶体等 ，似乎是优先 包裹的对象， 提示有一定选 择性或特异性 。
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Part 1Par自t 1噬的概念
1.3 细胞自噬的生物学意义
2 小自噬
溶酶体的膜直接包裹长寿命蛋白等，并在溶酶体内降解；
3 分子伴侣介导的自噬（CMA）：
胞质内蛋白结合到分子伴侣后被转运到溶酶体腔中，然后被 溶酶体酶消化。CMA 的底物是可溶的蛋白质分子，在清除 蛋白质时有选择性，而前两者无明显的选择性。
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Part 1Par自t 1噬的概念
1.2 自噬的分类——根据细胞物质运到溶酶体内的途径不同
1.4 自噬过程
自噬的诱导 自噬体的形成 自噬体的运输、融合 自噬体的裂解
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Part 1Par自t 1噬的概念
1.2 自噬过程
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Part P2ar自t 1噬的分子机制与调控
2.1 自噬的分子机制
研究发现已有35种Atg（autophagy-related genes） 基因及 其编码的蛋白参与自噬体的形成