適者生存的理論源頭 ——細胞自噬

細胞的自噬現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)與上世紀60年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，于90年代被日本科學家大隅良典（Yoshinori Ohsumi）捧紅，并依靠對酵母細胞自噬機制的研究獲得了2016年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。
那么什么是細胞自噬？簡單來講，細胞自噬就是細胞的自我消化，將一些暫時用不上的組分降解回收，再經(jīng)過重新組裝成自己需要的東西，廢物利用、更新?lián)Q代。細胞通過這種自我調(diào)整機制來保持細胞活力。同時也是一種應對饑餓、機體感染等外界因素影響的應急機制，來維持機體穩(wěn)態(tài)。
 
自噬分類：
自噬是細胞內(nèi)分解代謝的一種途徑，除此之外還有另一種我們熟知的途徑——泛素蛋白酶體途徑。細胞自噬其實分為三種方式，這是根據(jù)如何“打包”物質(zhì)和如何運送物質(zhì)來劃分的。
第一種叫巨自噬（macroautophagy），顧名思義就是自噬體比較大，用細胞膜或者其他的雙層膜去把那些不想要的東西包裹起來，然后和溶酶體融合。
第二種叫微自噬（microautophagy），顧名思義就是自噬體比較小，溶酶體或者液泡直接用自身去吞噬那些需要降解的東西，也許是細胞器，也許是蛋白質(zhì)。
第三種叫分子伴侶介導自噬（chaperone-mediated autophagy），是指分子伴侶將細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)先從折疊狀態(tài)恢復為未折疊的狀態(tài)，再放到溶酶體里。
 
自噬的關鍵過程：
自噬5大關鍵過程：（1）自噬泡（phagophore）的形成：（2）Atg5-Atg12-Atg16L復合物形成并與自噬泡融合；（3）微管相關蛋白輕鏈3（microtubule-associatedprotein light chain3，LC3）由可溶解形式（LC3-I）轉(zhuǎn)變?yōu)橹苄问剑↙C3-II）,與自噬泡結(jié)合形成自噬體。（4）自噬體捕獲需降解或清除的蛋白質(zhì)、細胞器等物質(zhì)；（5）自噬體與溶酶體結(jié)合形成自噬溶酶體。具體分子機制請看下圖。
 
細胞發(fā)生自噬是一個非常“保守”的過程，幾乎沒有進化。細胞自噬的出現(xiàn)是為了適應環(huán)境，尤其是碰上了“不好的年景”，比如細胞內(nèi)細胞器損傷、異常蛋白過度積累、病原體感染、缺乏營養(yǎng)、饑餓難耐，或者細胞中氧氣、水分特別少的時候，就需要自噬了。
自噬的研究對于臨床醫(yī)學領域非常重要：
比如，自噬功能對于癌癥具有兩面性。多種自噬機制可用于抑制腫瘤，當細胞接受危險信號時，自噬機制會被啟動，去除胞內(nèi)異常的蛋白和細胞器，保護細胞免于癌變。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)自噬水平在許多實體腫瘤中升高，特別是營養(yǎng)物質(zhì)受限導致癌細胞進入休眠狀態(tài)時，自噬成為癌細胞賴以生存的法寶。
再比如一些神經(jīng)退行性疾病，如阿茲海默癥（AD）最為顯著的病理特征是細胞內(nèi)MAPT/tau聚集變體及β-淀粉樣蛋白異常聚集形成β淀粉樣斑塊沉集，逐漸導致神經(jīng)元細胞死亡和認知功能下降；帕金森病的病例特征是黑質(zhì)細胞區(qū)多巴胺能神經(jīng)元變性缺失和蛋白樣路易小體的形成。而神經(jīng)細胞自噬是清除胞內(nèi)異常蛋白聚集的重要途徑，提升細胞自噬能力對于神經(jīng)退行性疾病的治療意義重大。