线粒体自噬在低氧适应中作用.pdfVIP

Special Topic: Cell Autophagy 细胞自噬专题 Review 综述 生物化学与生物物理进展 Progress in Biochemistry and Biophysics 2012, 39(3): 217~223 线粒体自噬在低氧适应中的作用* ** ** 何云凌 吴丽颖 朱玲玲 范 明 (军事医学科学院基础医学研究所认知科学研究室，北京100850) 摘要 低氧是一种典型的应激环境，细胞在低氧条件下能量和氧化代谢发生改变，其中线粒体产生的大量活性氧严重威胁细 胞的存活．线粒体自噬是近年来被发现的细胞适应低氧的一种适应性代谢反应．细胞在低氧条件下能通过上调低氧诱导因 子1(HIF-1)，激活BNIP3/BNIP3L 及Beclin-1 介导的通路诱导线粒体自噬，最终减少ROS 的产生，促进细胞的存活，使机体 产生低氧适应．综述了线粒体自噬在低氧适应中的作用及其机制． 关键词 低氧，线粒体自噬，低氧诱导因子1 (HIF-1)，活性氧(ROS) 学科分类号 Q25 ，Q41 DOI: 10.3724/SP.J.1206.2011.00191 氧在生命体能量代谢和稳态平衡中具有至关重 要的作用，它是维持机体正常发育和生长不可缺少 1 低 氧 的生命要素．机体多种器官或组织处于生理性低 在正常的生理状态下，机体的器官或组织并非 氧状态中，并且这种低氧环境影响着机体的生理机 处于20% 的氧环境中，而是处于一种相对低氧的 [1] 能 ．然而，人们更关注的是病理状态下的低氧对 环境，这就是生理性低氧．例如，在胚胎发育过程 人类健康的威胁，如心、脑缺血/ 缺氧及高原等特 以及成体脑组织中氧均处于较低的浓度，并且这种 殊低氧环境对机体造成的损伤．因此，研究低氧对 低氧环境对于胚胎发育和成体脑组织行使正常生理 机体功能的调节具有重要意义． [1] 功能是必不可少的 ．而另一方面，机体正常的氧 线粒体是对低氧反应最为敏感的细胞器，在低 供给如果得不到保障会造成一系列的病变，例如高 氧下线粒体功能将发生重大调整以适应低氧环境． 原低氧引起的高原病，心肌缺血造成的心肌损伤， 细胞在低氧应激时受到的最大威胁并不是由于线粒 脑中风或脑缺血引起的神经退行性疾病，新生儿围 体氧化磷酸化(oxidative phosphorylation, OXPHOS) [4] 产期缺氧导致的脑瘫等 ．此外，恶性肿瘤生长过 受抑制而导致的ATP 生成的减少，而是电子传递 程中，因增殖过快造成局部组织严重缺氧，这也正 链最后的电子受体氧分子供应不足导致活性氧 是肿瘤的重要特征之一．因此，研究低氧导致的机 (reactive oxygen species ，ROS) 的大量产生．ROS 体代谢功能的变化及其发生改变的机制，不仅有助 恣意攻击细胞内的脂类、蛋白质、DNA 等大分子 于人们对胚胎发育、成体内神经系统活动等正常生 物质，甚至是细胞器，使它们发生氧化损伤，最终 威胁细胞的生存．所幸，细胞中存在着一系列调控 氧化还原稳态的机制，线粒体自噬便是新近被发现 * 国家重点基础研究发展计划(973)(2011CB910800, 2012CB518200) 的最为重要的调控途径之一，细胞通过降解