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細胞自噬范文第1篇

醫(yī)生們總是不厭其煩的提醒人們鍛煉身體有利于預(yù)防很多疾病，包括心臟病、老年癡呆癥、糖尿病以及感染等。但是一直以來人們并不清楚鍛煉有利于身體健康的生物學(xué)分子基礎(chǔ)。

來自美國德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員獲得了一些解答這一謎題的線索，他們證實鍛煉的奇妙作用在于促進了細胞自噬。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是美國德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心自噬研究部門負責(zé)人、內(nèi)科學(xué)及微生物學(xué)系貝思?萊文教授，她曾在自噬領(lǐng)域做出過大量重要的研究發(fā)現(xiàn)。1999年，她發(fā)現(xiàn)了第一個與乳腺癌抑制因子相關(guān)的哺乳動物自噬基因beclinl，這是科學(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)與人類基因相關(guān)的自噬基因。

自噬是科學(xué)家在1962年發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)有“自己吃自己”的現(xiàn)象后提出的，是指從粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的無核糖體附著區(qū)脫落的雙層膜包裹部分胞質(zhì)和細胞內(nèi)需降解的細胞器、蛋白質(zhì)等成分形成自噬體，并與溶酶體融合形成自噬溶酶體，降解其所包裹的內(nèi)容物，以實現(xiàn)細胞本身的代謝需要和某些細胞器的更新的一個分解代謝過程。自噬作為一種進化上非常古老和保守的代謝途徑，參與調(diào)節(jié)細胞物質(zhì)的合成，降解和重新利用之間的代謝平衡，影響參與到生物生命過程的方方面面。

“我們推測鍛煉有可能和饑餓一樣，通過促進細胞自噬來滿足對能量需求的增加，”萊文說。

為了驗證這一猜想，研究人員構(gòu)建出了一種攜帶BC1―2突變基因的轉(zhuǎn)基因小鼠，BC1―2突變使得轉(zhuǎn)基因小鼠無法在受到刺激（例如鍛煉、饑餓）時發(fā)生細胞自噬。研究人員旨在利用這種方法確定運動對于自噬及小鼠身體的影響。

隨后研究人員將正常及轉(zhuǎn)基因小鼠放到跑步機上半個小時，他們發(fā)現(xiàn)相比于正常的小鼠，轉(zhuǎn)基因小鼠很早就表現(xiàn)出精疲力竭。這是因為突變小鼠不能提高自體吞噬，導(dǎo)致糖代謝異常，從而無法生成足夠的能量。

細胞自噬范文第2篇

Keyword:Autophagy; Lysosomes; Nanomaterials; Autophagy-modulating effect;

哺乳動物細胞具有高度復(fù)雜和綜合的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 調(diào)控基因組信息表達為不同生物學(xué)功能的分子組件。細胞的生理功能狀態(tài)是整體所決定， 并且隨著自身以及外界環(huán)境條件的變化而變化。哺乳動物細胞經(jīng)過長期的進化， 可以通過高度精細的調(diào)控機制來應(yīng)對外部因素的刺激， 以保持自身穩(wěn)定。

近年來， 納米技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展使得大量工程納米材料已經(jīng)進入生產(chǎn)和市場化階段[1].由于納米材料具有納米量級 （1~100 nm） 尺寸， 可以與蛋白質(zhì)、細胞膜和細胞等生物組分相互作用， 從而可能導(dǎo)致蛋白冠的形成、顆粒的包裹、胞內(nèi)攝取以及會造成生物相容或排斥結(jié)果的生物催化反應(yīng)發(fā)生[2].但是， 很少有人知道這種納米材料與生物體的相互作用對細胞生理機能造成的影響。盡管納米材料對人類和環(huán)境的潛在影響已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注與擔(dān)憂， 然而大多數(shù)研究僅側(cè)重于闡明納米材料的毒理學(xué)。另外根據(jù)現(xiàn)有體內(nèi)體外的毒理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)， 一些納米材料雖然是無毒的， 可能不會導(dǎo)致病態(tài)或致命的結(jié)果， 但是其對機體生理機能的影響仍不能忽略[3].

哺乳動物細胞經(jīng)過長期進化已經(jīng)形成了嚴(yán)格的控制系統(tǒng)， 通過激活物質(zhì)降解途徑來防止異常物質(zhì)的積聚。納米材料一旦被細胞內(nèi)吞， 它們就會被視為外來異物或有毒的物質(zhì)， 細胞可以通過激活清除機制將其代謝和降解。研究已經(jīng)證明不同大小和不同組成成分的納米材料均能夠激活細胞的自噬系統(tǒng)[4].納米材料引起的自噬具有兩面性， 一方面可增強細胞清除異物的能力， 另一方面也能引起細胞程序性死亡。另外由于納米材料引起的細胞自噬會導(dǎo)致細胞負責(zé)降解的細胞器受損， 最終引起自噬通量阻塞。本文主要闡述了機體自然發(fā)生和工程納米材料誘導(dǎo)發(fā)生自噬的機制， 并討論了由納米材料誘導(dǎo)的自噬激活所導(dǎo)致的生物相容或生物排斥相關(guān)的細胞標(biāo)志物。

1、自噬

自噬 （autophagy） 通過降解細胞內(nèi)蛋白到細胞器等一系列細胞組件來維持細胞穩(wěn)態(tài)平衡。目前， 自噬主要分為3種： （1） 微自噬， 通過溶酶體直接吞噬細胞內(nèi)多余材料進行降解； （2） 分子伴侶介導(dǎo)的自噬， 通過配體的特異性識別實現(xiàn)錯誤折疊蛋白的選擇性降解； （3） 巨自噬， 指底物蛋白首先被包裹形成自噬小泡， 然后將其運送至溶酶體中實現(xiàn)降解的過程。納米材料引起的自噬類型為巨自噬， 當(dāng)納米材料被細胞吞噬后， 被自噬泡包裹并運送至溶酶體中降解。

1.1 自噬體的成熟

1.1.1 自噬的誘導(dǎo)

自噬在多種環(huán)境狀態(tài)下都可能被激活， 以維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)， 以避免細胞死亡。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白 （the mammalian target of rapamycin, m TOR） 通過檢測細胞內(nèi)和細胞外營養(yǎng)物質(zhì)， 能量水平和生長信號來調(diào)節(jié)細胞生長和增殖[5].當(dāng)細胞處于應(yīng)激狀態(tài)， m TOR的活性被抑制， 一方面引起蛋白質(zhì)合成受阻， 另一方面誘導(dǎo)自噬發(fā)生。自噬的發(fā)生需要眾多自噬相關(guān)基因 （autophagy related genes, Atg） 的參與， 包括Unc-51樣激酶 （ULK） /Atg1、Atg13、FIP200/Atg17和Atg101.正常條件下， m TOR與ATG1蛋白結(jié)合形成復(fù)合物， ULK1/Atg1激酶的活性被抑制， 進而自噬被抑制。應(yīng)激狀態(tài)下， m TOR與ULK1分開， 進而ULK1被激活， 從而促進自噬的發(fā)生。另外當(dāng)細胞攝取外來異物發(fā)生胞內(nèi)材料堆積時， 也會出現(xiàn)自噬的活化， 誘導(dǎo)自噬發(fā)生。

1.1.2 自噬體的形成

自噬體的形成主要包括雙層膜的伸展和封閉兩個階段[6].底物被稱為隔離膜或吞噬泡囊泡樣結(jié)構(gòu)包裹， 然后隔離膜延伸并包裹封閉胞漿成分形成一個雙層膜。雙層膜延伸包裹底物蛋白形成自噬體。在這個過程中Ⅲ型磷脂酰肌醇3激酶 （PI3K-Ⅲ， Phosphotidylinositol3-kinase-Ⅲ） 可磷酸化磷脂酰肌醇 （Ptdlns, Phosphatidylinositol） , 生成3-磷酸磷脂酰肌醇 （phosphatidylinositol 3-phosphate, PI3P） .PI3P在募集自噬相關(guān)蛋白中發(fā)揮重大作用。它可以用來招募自噬相關(guān)蛋白， 如Atg16L到分離膜， 參與自噬體的形成。

1.1.3 自噬體與溶酶體融合

自噬體形成后包裹需要降解底物的雙層膜結(jié)構(gòu)， 但是并沒有酶的活性， 而是在形成后向溶酶體運動， 使二者融合， 最終在溶酶體中水解酶的作用下完成底物的降解。在哺乳動物自噬體與溶酶體融合過程中， 自噬體通過微管和動力蛋白-動力蛋白激活蛋白復(fù)合物而實現(xiàn)向溶酶體快速運動。另外， 其中微管充當(dāng)自噬體快速運行的軌道， 在水解ATP產(chǎn)生能量的條件下， 促進自噬體向微管蛋白負極運動。抑制微管和動力蛋白后， 自噬體運動將會被抑制。

1.2 調(diào)節(jié)自噬的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

1.2.1 TOR信號通路

轉(zhuǎn)錄因子EB （transcription factor EB, TFEB） 能夠調(diào)節(jié)自噬體與溶酶體的生物合成與融合， 調(diào)控協(xié)同溶酶體表達和調(diào)控 （coordinated lysosomal expression and regulation, CLEAR） 基因的表達[6].在正常生理狀態(tài)下， 哺乳動物雷帕霉素靶蛋白激酶復(fù)合物1 （the mammalian target of rapamycin protein kinase complex 1, m TORC1） 位于溶酶體膜上， 另外能夠磷酸化TFEB, 從而阻止其進入細胞核。但是在應(yīng)激狀態(tài)下， m TORC1從溶酶體膜上上釋放出來， 進而轉(zhuǎn)移TFEB進入細胞核， 活化CLEAR基因的表達[7].TOR可識別來自氨基酸、生長因子、糖、氧化水平和絲裂原等信號， 調(diào)控細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與降解。

1.2.2 Beclin相關(guān)調(diào)控途徑

Beclin1是哺乳動物Atg6的同源蛋白， 也是機體調(diào)控自噬的核心分子。Beclin1通過BH3結(jié)構(gòu)域與B淋巴細胞瘤-2 （B-cell lymphoma-2, Bcl-2） 的BH3結(jié)構(gòu)域結(jié)合， 進而減少細胞內(nèi)Beclin1的數(shù)量， 抑制Beclin1與紫外線抵抗相關(guān)基因 （UVRAG） 的相互作用， 進一步抑制Beclin1/Vps34復(fù)合物的形成， 從而抑制自噬。

1.2.3 壓力應(yīng)答效應(yīng)

當(dāng)細胞處于應(yīng)激狀態(tài)時， 往往通過調(diào)節(jié)自噬水平來維持細胞穩(wěn)態(tài)平衡。但是， 當(dāng)外界環(huán)境壓力超過自噬能夠調(diào)節(jié)的范圍， 細胞就會啟動自噬性細胞死亡。

2、納米材料-自噬活化劑

2.1 天然納米材料

自噬能夠降解體內(nèi)一些不溶的納米級別的生物分子， 這些生物分子同樣可以引起細胞自噬。自噬在機體內(nèi)疾病發(fā)生和免疫系統(tǒng)中具有重要作用， 自噬參與異常蛋白的降解， 能夠防止神經(jīng)元內(nèi)異常蛋白的積聚， 如帕金森病中存在核蛋白的聚集與自噬能力下降有關(guān)。而自噬過強會造成線粒體功能障礙， 導(dǎo)致亨廷頓舞蹈病的產(chǎn)生和亨廷頓蛋白的積聚。自噬損傷會導(dǎo)致蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的積聚引起神經(jīng)退化， 自噬活性增加能夠增強機體對毒性材料的清除能力[16].因此如何控制自噬的度對人體健康十分重要。

自噬體的形成需要p62/SQSTM-1等特定的配體參與[8].p62調(diào)控自噬體對底物的包裹， 并參與降解過程。p62/SQSTM-1具有雙官能團， 一方面可識別異常折疊蛋白的泛素化部位， 進而與異常蛋白結(jié)合形成復(fù)合物；另一方面能識別自噬體的LC3/Atg8.進而自噬泡將錯誤折疊蛋白包裹形成自噬體， 實現(xiàn)蛋白的特異性降解。除了p62參與蛋白質(zhì)類材料特異性降解外， 目前發(fā)現(xiàn)還有其他自噬配體通過與p62相同的分子機制調(diào)節(jié)細胞器、細菌等底物的降解。

自噬在機體固有免疫系統(tǒng)和降解細胞內(nèi)病原體中發(fā)揮巨大的作用[9-10].最新研究發(fā)現(xiàn)， 自噬也參與生物體抵抗外來病原體的入侵， 也被認(rèn)為機體抵抗病原體入侵的第二道防線。病毒侵染機體引起自噬活化的分子機制尚不清楚， 可能與病毒感染機體的途徑有關(guān)。由HIV-1[11]和副粘病毒[12]顆粒引起的等離子體膜改變能夠誘導(dǎo)自噬。表明當(dāng)機體受到病原體入侵時， 自噬會被激活， 通過溶酶體清除細胞內(nèi)入侵的病原體發(fā)揮抗感染作用。

細胞能通過調(diào)控溶酶體降解底物， 活化TFEB, 激活溶酶體-自噬系統(tǒng)， 將細胞內(nèi)材料經(jīng)胞吐作用分泌出細胞外。另外， TFEB的過度表達會將胞內(nèi)積聚的溶酶體和自噬體經(jīng)胞吐作用降解， 從而緩解溶酶體積聚引起的疾病。但是， 有研究發(fā)現(xiàn)疾病和基因失活會引起自噬功能紊亂， 增強對蛋白的胞吐作用[13], 從而對機體造成損傷。因此， 自噬與胞外分泌是合作還是競爭取決于所處的不同生理狀態(tài)。

2.2 工程納米材料

工程納米材料在藥物傳輸、體內(nèi)體外診斷等生物醫(yī)藥領(lǐng)域使用廣泛。納米顆粒由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)可與機體發(fā)生相互作用。研究發(fā)現(xiàn)納米顆粒被細胞攝取后積聚在自噬體內(nèi)， 可以促進自噬小體的形成， 進而誘導(dǎo)細胞產(chǎn)生自噬。Seleverstov等[14]首次發(fā)現(xiàn)量子點能夠引起細胞自噬， 目前為止許多納米材料已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)能夠引起自噬， 包括二氧化硅、金納米顆粒、-氧化鋁、稀有氧化物、富勒烯等。這些納米材料的組成和化學(xué)性質(zhì)差異很大， 但是它們的顆粒大小卻近似相同。因此納米顆粒的大小是誘導(dǎo)自噬的主要原因。不同納米材料由于物理化學(xué)性質(zhì)的差異， 激活自噬的機制也不盡相同。另外， 對納米材料表面化學(xué)活性區(qū)域的修飾作用會增加納米顆?？臻g復(fù)雜性， 這就需要我們?nèi)ド钊胩接懸岳斫馀c自噬相關(guān)納米材料的設(shè)計規(guī)則， 從而設(shè)計出高活性、低毒性的納米材料。

3、細胞攝取納米材料引起的自噬反應(yīng)

盡管越來越多的證據(jù)表明， 溶酶體-自噬系統(tǒng)在細胞對納米材料的適應(yīng)性反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用， 但是納米材料引起自噬的本質(zhì)尚不清楚。自噬在保護細胞免受損傷和保持細胞穩(wěn)定方面發(fā)揮重大作用。細胞攝取納米材料后會引起細胞自噬， 這是由于細胞將納米材料視為外來異物， 外來異物的堆積會激活機體的清除機制[15].研究證明納米材料會引起細胞毒性， 包括溶酶體功能紊亂[16]、氧化應(yīng)激， 線粒體損傷， 甚至干擾基因的調(diào)控[17].

細胞吞噬納米材料激活溶酶體-自噬系統(tǒng)后， 可增強細胞對異物的清除， 或者導(dǎo)致下游信號途徑的損傷， 阻塞自噬通量。銀納米粒子， 由于其突出的抗菌性能廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備， 它不僅能夠激活自噬， 也能誘導(dǎo)細胞發(fā)生氧化應(yīng)激引起細胞毒性。另外， 通過實驗發(fā)現(xiàn)銀納米顆粒能夠引起自噬體與溶酶體的融合， 但并不會促進自噬體的增加， 這表明納米銀粒子會阻塞自噬通量[18].因此， 納米材料能夠誘導(dǎo)自噬并不代表一定會增強細胞的自體吞噬能力， 相反當(dāng)細胞過度攝取納米顆粒， 會引起下游自噬通路的損傷， 進而影響自噬體與溶酶體的融合， 從而阻塞自噬通量， 造成細胞損傷。

3.1激活自噬清除能力

納米材料能夠引起TFEB的活化， 而TFEB能夠促進自噬和溶酶體相關(guān)基因的表達[8], 因此提高TFEB的活性以增強機體對異物 （外來納米材料、蛋白質(zhì)和蛋白脂質(zhì)體） 的降解是一種潛在的增強機體清除能力的策略[6,19].美國食品藥品監(jiān)督管理局 （FDA） 已認(rèn)證2-羥丙基--環(huán)糊精賦形劑能夠增強藥物的穩(wěn)定性和利用率。最近研究發(fā)現(xiàn)2-羥丙基--環(huán)糊精能夠通過激活TFEB的表達進而增強對納米材料清除[20].二氧化鈰納米粒子具有良好的生物性能， 具有清除自由基的能力， 可以保護輻射誘導(dǎo)的損傷和氧化應(yīng)激， 而且還可以提高TFEB調(diào)節(jié)的自噬清除能力[21].

由于納米材料能夠誘導(dǎo)自噬， 因此遞送納米材料的系統(tǒng)也會受到損害。聚乳酸-羥基乙酸共聚物[poly （lactic-coglycolic acid, PLGA]攜帶抗腫瘤藥物與自噬抑制劑[3-甲基腺嘌呤 （3-MA） 氯喹]聯(lián)合給藥， 能夠顯著增強多西紫杉醇治療MCF-7乳腺癌腫瘤的功效。這是因為納米載體能夠激活自噬， 因此多西紫杉醇就會通過自噬被降解， 其藥效就會顯著下降[22].當(dāng)聯(lián)合給予自噬抑制劑， 納米載體誘導(dǎo)產(chǎn)生的自噬就會被抑制， 其藥物效果就會顯著提升。因此， 調(diào)控納米顆粒引起的自噬， 增強自噬對底物的清除能力， 這就需要我們在設(shè)計納米材料時充分了解自噬與納米材料之間的關(guān)系。然而我們對于納米材料與自噬的相互關(guān)系知之甚少， 限制了納米材料科學(xué)的發(fā)展。

通過調(diào)節(jié)納米材料引起的自噬激活反應(yīng)來增強納米材料的載藥能力或者解決其安全性問題， 依賴于納米材料結(jié)構(gòu)的細致設(shè)計。當(dāng)前對納米顆粒和自噬體系之間功能性相互作用的理解有限， 阻礙了我們理性設(shè)計具備可預(yù)測的自噬調(diào)節(jié)活性的納米材料。一方面， 有人發(fā)現(xiàn)一種具有高親和力的表面涂層多肽能夠消除鑭系元素納米晶體引起的自噬反應(yīng)。但有趣的是， 也有人發(fā)現(xiàn)將高親和結(jié)合力結(jié)構(gòu)部分與RGD細胞粘附結(jié)構(gòu)域結(jié)合的雙功能團多肽， 卻能夠強烈激活細胞自噬[23].用81層碳納米管[24-25], 展示表面配體結(jié)構(gòu)的高度多樣性， 并從中篩選出能提高LC3加工處理的配體。但有趣的是， 用篩選出來的表面配體進行功能修飾的碳納米管， 能夠引起細胞自噬， 但僅有這些表面配體卻不能激活細胞自噬， 這表明， 自噬激活是對細胞對納米材料攝取后的一種反應(yīng)， 自噬反應(yīng)的具體性質(zhì)取決于納米材料和自噬-溶酶體系統(tǒng)的相互作用方式。

3.2 阻塞自噬通量

正常情況下， 自噬能夠調(diào)節(jié)細胞穩(wěn)態(tài)保持細胞存活， 但自噬過度會產(chǎn)生毒副作用引起細胞死亡。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)細胞給予多聚物納米材料[26]和氧化鐵等納米材料時， 其引起細胞死亡的同時， 細胞內(nèi)自噬體含量也會增多， 表明自噬與細胞死亡存在聯(lián)系。但證據(jù)表明自噬和細胞死亡存在因果關(guān)系仍然不足[5].納米材料引起的自噬通量堵塞和自噬引起細胞死亡的分子機制尚不清楚。

自噬的降解依賴于多個細胞進程的協(xié)同合作， 最重要的是自噬體與溶酶體的融合。但是自噬體數(shù)量的增多并不代表細胞降解能力的增強。自噬通量的堵塞可能與自噬體與溶酶體的融合障礙有關(guān)， 也可能與自噬體本身存在缺陷導(dǎo)致溶酶體的積聚有關(guān)[27].研究發(fā)現(xiàn)許多納米材料均可以阻塞自噬通量， 例如：富勒醇、銀、稀有氧化物和金納米顆粒[16].

細胞攝取羧酸鹽碳納米顆粒會引起自噬體積聚， 阻塞自噬通量進而導(dǎo)致細胞毒性。通過運用自噬抑制劑巴伐洛霉素A1處理細胞， 納米材料經(jīng)過胞吐作用分泌出細胞外， 自噬通量的阻塞現(xiàn)象會得到輕微減輕[28].由于大多數(shù)納米材料不能通過細胞代謝途徑被降解， 自噬調(diào)節(jié)的胞外分泌也許是細胞清除納米粒子的一種途徑， 來保護細胞免受納米材料的損傷。

納米材料引起的自噬通量阻塞也已經(jīng)在醫(yī)療領(lǐng)域得到應(yīng)用。納米材料通過特異性識別靶向腫瘤細胞， 誘導(dǎo)腫瘤細胞發(fā)生自噬， 進而引起自噬通量阻塞， 也許是實現(xiàn)癌癥精準(zhǔn)治療的新策略[29].已有研究發(fā)現(xiàn)氧化鐵納米顆粒能夠引起人癌細胞死亡， 而對正常的肺成纖維細胞沒有影響[16,30].另外， 以鐵為內(nèi)核、金作為外殼的納米顆粒也能通過激活自噬降低腫瘤細胞的活性， 從而實現(xiàn)機體抗腫瘤反應(yīng)[31].

納米材料引起的自噬通量阻塞很有可能是通過擾亂溶酶體功能來實現(xiàn)。溶酶體完整性的缺失和溶酶體內(nèi)酶的失活將會阻止溶酶體與自噬體的融合， 進而導(dǎo)致自噬體的過度堆積引起自噬通量堵塞。例如金納米顆粒[16]和碳納米管[31]會引起自噬介導(dǎo)的細胞死亡， 當(dāng)細胞死亡時， 納米材料在溶酶體中被發(fā)現(xiàn)。由此可以說明納米材料會干擾溶酶體的功能， 進而引起細胞死亡。納米顆粒引起溶酶體功能紊亂的機制尚不清楚， 有可能通過引起氧化應(yīng)激[21]和溶酶體p H的堿化， 進而影響溶酶體膜的通透性引起溶酶體功能紊亂。最近質(zhì)子泵的理論已經(jīng)被提出， 陽離子納米材料通過影響溶酶體的酸性環(huán)境， 進而影響溶酶體膜的通透性， 進而引起細胞死亡。另外， 當(dāng)細胞用質(zhì)子泵抑制劑預(yù)處理時， 會減輕陽離子聚苯乙烯納米顆粒引起的細胞毒性， 說明納米顆粒的細胞毒性與溶酶體膜通透性有關(guān)[16,32].

最后， 自噬體的轉(zhuǎn)移取決于細胞骨架的完整性[33].納米顆粒可以直接通過損害細胞骨架的完整性， 間接引起氧化應(yīng)激進而改變細胞機制， 引起自噬通量阻塞。一般來說， 納米材料和細胞的相互作用能極大影響機體的生理狀態(tài)。

4、結(jié)論與展望

納米材料科學(xué)是21世紀(jì)的一門新興學(xué)科， 具有重大的應(yīng)用價值和發(fā)展前景?，F(xiàn)代工程技術(shù)的快速發(fā)展， 使得納米材料在工業(yè)上廣泛應(yīng)用， 在生物醫(yī)療、航天、能源等高科技領(lǐng)域產(chǎn)生深遠影響。目前市面上， 有超過1 600種納米類材料消費品， 人類不可避免地要接觸到這些納米材料， 因此人們必須警惕這些納米材料可能帶來的潛在危險。大量的試驗表明， 納米材料可以通過內(nèi)吞作用進入細胞， 我們可以通過控制納米材料的粒子大小、荷電量和表面性質(zhì)來控制其進入細胞， 但是上述理化性質(zhì)對其他細胞進程的影響的本質(zhì)尚不清楚。

控制納米材料引起的自噬活化， 增強細胞對底物的清除和降解能力， 這就需要我們在設(shè)計納米材料時充分理解納米材料與自噬的關(guān)系。但是目前我們對于納米材料與自噬的關(guān)系認(rèn)識有限， 限制了納米材料科學(xué)的發(fā)展。了解自噬與納米粒子的相互作用， 對納米粒子的設(shè)計有深遠的影響， 將會為納米工程師設(shè)計下一代安全的納米材料應(yīng)用于納米治療提供新的思路和方法， 推動人類醫(yī)療事業(yè)的快速發(fā)展。

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細胞自噬范文第3篇

內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨科，內(nèi)蒙古呼和浩特 010050

[摘要] 股骨頭壞死作為骨外科的多發(fā)性疾病，在研究與治療過程中發(fā)現(xiàn)以激素性股骨頭缺血壞死（SANFH）為主要病因，其發(fā)病機制尚不明確。臨床研究中多認(rèn)為其在長期大量使用激素過程中，股骨頭出現(xiàn)血管內(nèi)凝血、代謝紊亂、骨質(zhì)疏松及細胞凋亡等問題，造成股骨頭直接性缺血壞死。為了有效指導(dǎo)相關(guān)治療，該研究主要針對細胞自噬的分類情況，根據(jù)其在SANFH相關(guān)臨床實際治療過程中的效果及作用機制進行綜述。

關(guān)鍵詞 細胞自噬;激素;股骨頭壞死

[中圖分類號] R681.8 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-0742（2014）10（b）－0197-02

[作者簡介] 吳濤（1988.7-），男，蒙古族，內(nèi)蒙古呼和浩特人，內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院在讀研究生，研究方向：骨外科學(xué)。

近年來，臨床治療過程中大量使用激素治療，造成激素性股骨頭缺血壞死患者的發(fā)病率不斷增加，因此針對其發(fā)病機制的研究變得尤為重要[1-2]。國內(nèi)外多數(shù)學(xué)者認(rèn)為細胞凋亡可作為研究的主要突破方向，而隨著生物學(xué)領(lǐng)域的研究發(fā)展興起，細胞自噬也成為非凋亡形式的主要內(nèi)容，并成為研究中熱點議題。該研究針對自噬細胞的臨床特點進行綜合性分析，并根據(jù)其在臨床激素性股骨頭缺血壞死治療中的應(yīng)用情況進行綜述。

1SANFH與自噬

研究者曾經(jīng)在關(guān)于肝細胞的研究觀察中，通過對鼠的肝灌流液中加入高血糖素后發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)的溶酶體不斷增多并出現(xiàn)各種自噬現(xiàn)象，因此被直接用“自噬”命名[3-4]。臨床多年來將這種現(xiàn)象認(rèn)為是正常的生理過程，即人體細胞可能會出現(xiàn)降解胞內(nèi)物質(zhì)的正常程序，但是隨著研究過程中酵母自噬分子的出現(xiàn)，逐漸將細胞自噬區(qū)別于細胞凋亡，并予以深入研究認(rèn)識并將其應(yīng)用于醫(yī)學(xué)層面。

1.1自噬細胞的分類

根據(jù)吞噬物進入細胞溶酶體內(nèi)的不同途徑將自噬細胞進行分類，其主要包括的3種類型為：微自噬、巨自噬及分子伴侶介導(dǎo)自噬[5]。其中微自噬發(fā)生原因為溶酶體發(fā)生自身凹陷的情況時，會將吞噬物包裹在其中，并在此過程中逐漸降解吞噬物。巨自噬的發(fā)生則是由于高爾基體及非核糖體等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的脫落，雙層膜在其過程中將吞噬物包裹其中，溶酶體與自噬體發(fā)生各種反應(yīng)并融合成自噬溶酶體以降解吞噬物。分子伴侶介導(dǎo)自噬則是通過溶酶體及分子伴侶的運載，不斷將細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)成分送入溶酶體，轉(zhuǎn)運過成功中產(chǎn)生各種降解行為。

1.2自噬相關(guān)機制

研究過程中發(fā)現(xiàn)自噬體的形成為4個主要階段，即啟動、核化、延伸并閉合，整個過程中相關(guān)蛋白（Atg）承擔(dān)著重要的作用[6-7]。啟動過程中主要是依賴復(fù)合體Ulk 1，其主要包括Atg 13、Ulk 1及FIP200，即Ulk 1通過與Ulk 1及FIP200發(fā)生磷酸化等作用引起自噬。自噬泡完成核化主要是依賴Beclin 1、hVps34及磷脂酰肌醇-激酶（PI3K）等復(fù)合物，其主要包括Atg1、Beclin 1、hVps15及hVps34。而細胞自噬的延伸與閉合主要與Atg12及LC3這兩個依賴泛素樣共軛系統(tǒng)相關(guān)，其中由Atg12- Atg5形成的Atg12-Atg5-Atg16類復(fù)合物，可對LC3的活化及定位產(chǎn)生各種積極作用。細胞質(zhì)型LC3 -Ⅰ通過磷脂酰乙醇胺與兩個泛素樣反應(yīng)結(jié)合后，在自噬體外膜和內(nèi)膜方位形成LC3 -Ⅱ，同時泛素樣會不斷與E2樣酶Atg3及E1樣酶Atg7發(fā)生反應(yīng)并被催化。因此，在臨床動物及細胞實驗中，逐漸將LC3-Ⅱ作為認(rèn)證存在自噬體膜的標(biāo)志。通過一些列的作用后，自噬體出現(xiàn)后與溶酶體產(chǎn)生各種融合作用，并逐漸形成自噬溶酶體，在細胞內(nèi)開始產(chǎn)生各種自噬作用。

1.3自噬細胞的作用產(chǎn)生

溶酶體所依賴的細胞質(zhì)成分及細胞器通過細胞自噬完成降解，此過程中細胞可因自身成分的降解來維持內(nèi)部環(huán)境的基本穩(wěn)定[8]。研究過程中發(fā)現(xiàn)細胞產(chǎn)生激素、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏、活性氧、缺氧、蛋白質(zhì)聚集體、DNA損傷、細胞內(nèi)病原體及產(chǎn)生損傷后的細胞器等形式，而這些形式的細胞在發(fā)生各種應(yīng)激反應(yīng)后激活自噬。自噬過程中會通過各種作用，維持細胞的存活，但是一旦發(fā)生自噬過程后，體內(nèi)各種胞質(zhì)內(nèi)及胞漿中的細胞器就會自動進入自噬泡中，在溶酶體內(nèi)完成降解過程。人體骨組織出現(xiàn)各種代謝行為后會發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)，自噬通過提供大分子或ATP等能量資源，增強細胞的自身存活能力，完成自愈或改善功能。但是研究中發(fā)現(xiàn)，若此類應(yīng)激輕度過大，或出現(xiàn)的時間持續(xù)過程較長時，細胞可能就會出現(xiàn)各種自噬性及程序性死亡情況。因此自噬被臨床認(rèn)為是維持代謝平衡的較為強大的推動者，可有效預(yù)防身體機能出現(xiàn)各種退化性疾病情況的發(fā)生。但是在此過程中也可能出現(xiàn)各種消極作用，首先，如腫瘤細胞可能會通過這種自噬行為，維持營養(yǎng)支持得以存活[9]。其次，自噬蛋白及通路會對患者的炎癥及免疫情況產(chǎn)生決定性的影響作用，即有效的平衡炎癥及免疫對機體的作用，可有效的預(yù)防或?qū)垢黝惛腥拘约白陨砻庖咝约膊　?/p>

2SANFH與骨細胞自噬作用

臨床研究中針對細胞命運與疾病狀態(tài)的相關(guān)性進行研究，結(jié)果顯示GC會對患者骨細胞情況產(chǎn)生決定性的影響，即GC不僅可以對骨細胞的凋亡產(chǎn)生各種誘導(dǎo)作用，而且會對骨細胞的自噬作用產(chǎn)生誘導(dǎo)[10]。其中GC的使用劑量的決定性作用明顯，即低劑量會激活自噬，而高劑量會刺激凋亡。臨床中利用潑尼松龍緩釋劑的不同用量對小鼠進行試驗，其中主要用量情況分別為1.4、2.8、5.6 mg/（kg·d），研究組于用藥28 d后發(fā)現(xiàn)使用GC低劑量的小鼠的股骨遠端出現(xiàn)皮質(zhì)骨自噬通路活化及細胞自噬情況明顯增加，且高于GC安慰劑使用組的大鼠骨組織情況[11-12]。而GC高劑量組使用藥物后的骨細胞抗凋亡作用減弱，且凋亡作用明顯增強。其中LC3作為自噬體膜內(nèi)的重要標(biāo)志性蛋白質(zhì)，可以在使用顯微鏡觀察其變化狀況，了解自噬體的形成與發(fā)展變化情況，并通過數(shù)量的情況判定自噬體的活性高低情況。

通過體外實驗，在LC3轉(zhuǎn)染骨樣細胞MLO-Y4后48 h，利用地塞米松（10-8 mol/L~10-6 mol/L）予以24 h處理，研究結(jié)果中顯示無處理后的LC3廣泛分布于細胞質(zhì)內(nèi)，而在使用過GC藥物后的LC3數(shù)量明顯增多，即處理后的大鼠在研究過程中出現(xiàn)增強其骨細胞自噬活性的情況。同時減少用藥劑量后，自噬作用會使已經(jīng)受損的骨細胞成功存活；增加劑量后，會直接破壞骨細胞內(nèi)的各種抗氧化的防御措施，其生存能力逐漸下降，并進而直接導(dǎo)致其出現(xiàn)凋亡狀況。因此，在短期內(nèi)使用小劑量激素是不會出現(xiàn)各種SANFH，但是若長期且使用大劑量的激素較易引發(fā)患者出現(xiàn)SANFH情況。

3結(jié)語

根據(jù)臨床相關(guān)研究實驗證實激素使用對SANFH的產(chǎn)生具有一定的影響作用，因此在使用過程中不僅要嚴(yán)格控制細胞出現(xiàn)凋亡狀況，而且觀察其出現(xiàn)細胞自噬情況，針對細胞自噬作用于SANFH患者中的病發(fā)機制尚未明確，因此需經(jīng)過深入研究，為SANFH的防治提供科學(xué)依據(jù)。

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細胞自噬范文第4篇

[關(guān)鍵詞]苦參堿；結(jié)腸癌；耐藥細胞化療藥物敏感型；自噬水平

結(jié)直腸癌是常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率和死亡率一直居高不下。結(jié)腸癌患者死亡率高的主要原因是化療過程中細胞對藥物的耐藥性。結(jié)腸癌細胞的細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核等作用及結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致化療藥物的敏感性降低，從而產(chǎn)生耐藥性。常見的耐藥途徑如抗凋亡、藥物靶點或代謝酶改變、自噬及結(jié)腸癌細胞過度增殖等都是化療藥物產(chǎn)生抗藥性的主要機制。許多學(xué)者對多藥耐藥性的抑制劑進行了長久的探索，近年來中醫(yī)藥抗腫瘤作用的研究備受關(guān)注，尤其在逆轉(zhuǎn)化療耐藥方面?？鄥A是由豆科植物類提取的生物堿，具有抗腫瘤、抗肝纖維化、治療病毒性肝炎、心肌炎等作用，但在結(jié)腸癌自噬方面研究相對較少。本研究觀察苦參堿對結(jié)腸癌耐藥細胞的化療藥物敏感性及自噬水平的影響，旨在為臨床應(yīng)用苦參堿干預(yù)腫瘤機理提供依據(jù)。

1.資料與方法

1.1實驗儀器 超凈工作臺、CO2恒溫培養(yǎng)箱、電熱干燥箱、高壓蒸汽消毒器、冰箱、液氮容器、濾器、真空泵、顯微鏡、天平、高速低溫離心機、恒溫水浴鍋、勻漿器、電泳儀、電泳槽、微波爐、平底燒瓶、凝膠成像儀等儀器。

1.2實驗方法

1.2.1CCK-8法檢測 取對數(shù)生長期的HCT-8/VCR、HCT-8細胞，按細胞傳代方法制備細胞懸液，并進行細胞計數(shù)，將2組細胞接種于96孔板，實驗組加入化療藥長春新堿及5-FU、阿霉素（ADM），空白對照及陰性組加等體積培養(yǎng)液。培養(yǎng)一段時問后觀察細胞株的耐藥情況。

1.2.2CCK-8法檢測苦參堿干預(yù)后HCT-8/VCR細胞藥敏性的變化 根據(jù)耐藥細胞株HCT-8/VCR的多藥耐藥性的實驗結(jié)果.制備HCT-8/VCR+Ma細胞。各取1瓶處于對數(shù)生長期的HCT-8/VCR及HCT-8/VCR+Ma細胞，每組分為實驗組、陰性對照組及空白對照組。以藥物濃度為橫坐標(biāo)，抑制率為縱坐標(biāo)繪制濃度效應(yīng)曲線.求回歸方程.得出50%抑制濃度（IC50）。計算逆轉(zhuǎn)倍數(shù)：逆轉(zhuǎn)倍數(shù)=耐藥細胞IC50/Ma作用后耐藥細胞IC50。

1.2.3流式細胞術(shù)檢測苦參堿作用耐藥細胞后的細胞凋亡率 取對數(shù)生長期的HCT-8/VCR及HCT-8細胞，將2組細胞接種于6孔板，每組細胞分別設(shè)2個組：對照組、實驗組，實驗組中加入上述適宜濃度的Ma，對照組不經(jīng)任何處理。繼續(xù)培養(yǎng)48 h后，實驗組加人不同濃度的化療藥長春新堿.對照組中的耐藥組加入同濃度、等量長春新堿，對照組的親本細胞組不做任何處理作為陰性對照。繼續(xù)培養(yǎng)4 h，取出細胞用FCM法檢測細胞凋亡率。

1.2.4Western Blotting檢測自噬相關(guān)基因P62、Beclin-1、LC3蛋白表達 取處于生長期的HCT-8/VCR，分到2個培養(yǎng)瓶培養(yǎng)48 h，1瓶為實驗組，加人無毒性濃度的Ma.1瓶為陰性對照組.加人等量培養(yǎng)基，繼續(xù)培養(yǎng)48 h。用RIPI細胞裂解液裂解細胞，收集蛋白質(zhì)樣品，用BCA法測定蛋白質(zhì)濃度。之后對兩組細胞進行轉(zhuǎn)膜、SDS-PAGE電泳、封閉與雜交，最后曝光鑒定自噬相關(guān)基因的表達。

1.2.5MDC法檢測單用長春新堿或苦參堿或者兩者聯(lián)合應(yīng)用后自噬囊泡的形成 按照實驗分組進行細胞培養(yǎng)，干預(yù)48 h后，用PBS洗2次，加m量0.05mmo]/L的MDC染液于37℃溫育1 h.4%多聚甲醛固定15 min.棄甲醛晾干后.熒光顯微鏡下觀察細胞自噬囊泡的形成情況，計數(shù)，拍照。

1.3評價指標(biāo) （1）在全自動酶標(biāo)儀上于490 nm波長處測定光密度（optical density，OD）值，計算5個復(fù)孔平均OD值.計算Ma作用48 h后對HCT-8/VCR、HCT-8細胞的抑制率（inhibition rate，IR）。計算公式：IR（%）=[1-（實驗組OD值-空白對照組OD值）/（陰性對照組OD值-空白對照組OD值）]×100%。不同濃度的抑制率分別為5個復(fù)孔細胞抑制率的平均值；（2）對照組和實驗組的細胞凋亡率分別為6個孔細胞凋亡率的平均值。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析，數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組方差齊性采用t檢驗，兩組方差不齊采用t’檢驗。多組均數(shù)間比較采用單因素方差分析（one-wayANOVA），兩兩比較采用q檢驗（Newman-Keuls法），檢驗水準(zhǔn)：a=0.05，雙側(cè)檢驗。

2.結(jié)果

2.1苦參堿的不同濃度對HCT-8/VCR細胞增殖的抑制率 在苦參堿作用24 h和48 h后，苦參堿對HCT-8細胞增殖有抑制作用且其抑制作用會隨著苦參堿濃度的增加而增強。與濃度為0.5 mg/ml相比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P

2.2FCM檢測苦參堿作用后兩組細胞HCT-8/VCR的凋亡率比較 運用FCM方法對各組細胞的凋亡率進行檢測發(fā)現(xiàn).采用苦參堿的實驗組的細胞凋亡率大大高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P

2.3Western Blotting檢測結(jié)果 在苦參堿應(yīng)用24 h后，HCT-8/VCR細胞質(zhì)中出現(xiàn)了帶有細胞器的泡狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)確認(rèn)為自噬泡。Western Blotting檢測顯示隨著苦參堿濃度的增加，P62、Beclin-1、LC3蛋白的表達水平也隨之增強。

3.討論

細胞自噬范文第5篇

(制100個)自制調(diào)料面30克、上白面粉2500克、面粉150克、堿面15克、新鮮豬板油1500克、大蔥1500克、精鹽30克、菜籽油(貯存三年的陳菜籽油)400克

制作方法：

1、將豬板油撕去皮膜，切成0.6厘米見方的小丁。放入精鹽，自制調(diào)料面拌勻，再加面粉、菜籽油各150克，繼續(xù)搓拌至面粉裹勻油丁，即成油餡。

2、將大蔥剝凈，去其葉留其白，切成薄片，放在油餡上。加入菜籽油(175克)，將餡拌勻待用。

3、用酵面1750克，水面750克；用堿面15克入面團中；用二成熱水和面。

4、切面團一塊，搓成直徑3、3厘米的條，揪成每個重40克的面劑，拍成圓片，包入油餡(30克)，用兩手將皮邊向上一掬，將餡包嚴(yán)捏緊，成“僧帽”形。