細胞自噬現象

細胞自噬（autophagy）的過程（以下有視頻講解）

1）細胞接受自噬誘導信號后，在胞漿的某處形成一個小的類似"脂質體"樣的膜結構，然后不斷擴張，被稱為Phagophore。

2）Phagophore不斷延伸，將胞漿中的任何成分，全部攬入，然后"收口"，成為密閉的球狀的autophagosome，即"自噬體"。

3）自噬體形成后，可與細胞內吞的吞噬泡、吞飲泡和內體融合（這種情況不是必然要發生的）。

4）自噬體與溶酶體融合形成autolysosome，期間自噬體的內膜被溶酶體酶降解，2者的內容物合為一體，自噬體中的"貨物"也被降解，產物（氨基酸、脂肪酸等）被輸送到胞漿中，供細胞重新利用，而殘渣或被排出細胞外或滯留在胞漿中。

來自浙江大學團隊的視頻講解

細胞自噬和多種疾病發生發展有關系

正常培養的細胞自噬活性很低，不適于觀察，因此，必須對自噬進行人工干預和調節，經報道的工具藥有：

一、自噬誘導劑

(1) Bredeldin A / Thapsigargin / Tunicamycin ：模擬內質網應激

(2) Carbamazepine/ L-690，330/ Lithium Chloride（氯化鋰）：IMPase 抑制劑（即Inositol monophosphatase，肌醇單磷酸酶）

(3) Earle's平衡鹽溶液：制造饑餓

(4) N-Acetyl-D-sphingosine（C2-ceramide）：Class I PI3K Pathway抑制劑

(5) Rapamycin：mTOR抑制劑

(6) Xestospongin B/C：IP3R阻滯劑

二、自噬抑制劑

(1) 3-Methyladenine（3-MA）：（Class III PI3K） hVps34 抑制劑

(2) Bafilomycin A1：質子泵抑制劑

(3) Hydroxychloroquine（羥氯喹）：Lysosomal lumen alkalizer（溶酶體腔堿化劑）

除了選用上述工具藥外，一般還需結合遺傳學技術對自噬相關基因進行干預：包括反義RNA干擾技術（Knockdown）、突變株篩選、外源基因導入等。

三、自噬過程進行觀察和檢測 細胞經誘導或抑制后，需對自噬過程進行觀察和檢測，常用的策略和技術有：

1、觀察自噬體的形成

由于自噬體屬于亞細胞結構，普通光鏡下看不到，因此，直接觀察自噬體需在透射電鏡下。Phagophore的特征為：新月狀或杯狀，雙層或多層膜，有包繞胞漿成分的趨勢。自噬體（AV1）的特征為：雙層或多層膜的液泡狀結構，內含胞漿成分，如線粒體、內質網、核糖體等。自噬溶酶體（AV2）的特征為：單層膜，胞漿成分已降解。（autophagic vacuole，AV）

2、在熒光顯微鏡下采用GFP-LC3融合蛋白來示蹤自噬形成

由于電鏡耗時長，不利于監測（Monitoring）自噬形成，人們利用LC3在自噬形成過程中發生聚集的現象開發出了此技術。無自噬時，GFP-LC3融合蛋白彌散在胞漿中；自噬形成時，GFP-LC3融合蛋白轉位至自噬體膜，在熒光顯微鏡下形成多個明亮的綠色熒光斑點，一個斑點相當于一個自噬體，可以通過計數來評價自噬活性的高低。

3、利用Western Blot檢測LC3-II/I比值的變化以評價自噬形成

自噬形成時，胞漿型LC3（即LC3-I）會酶解掉一小段多肽，轉變為（自噬體）膜型（即LC3-II），因此，LC3-II/I比值的大小可估計自噬水平的高低。

（注意：LC3抗體對LC3-II有更高的親和力，會造成假陽性。方法2和3需結合使用，同時需考慮溶酶體活性的影響。）

4、檢測長壽蛋白的批量降解：非特異

5、MDC（Monodansylcadaverine，單丹磺酰尸胺）染色：包括自噬體，所有酸性液泡都被染色，故屬于非特異性的。

6、CellTrackerTM Green染色：主要用于雙染色，但其能染所有的液泡，故也屬于非特異性的。

四、自噬相關蛋白的定位 在研究自噬相關蛋白時，需對其進行定位。

由于自噬體與溶酶體、線粒體、內質網、高爾基體關系密切，為了區別，常用到一些示蹤蛋白在熒光顯微鏡下來共定位：

Lamp-2：溶酶體膜蛋白，可用于監測自噬體與溶酶體融合。

LysoTrackerTM 探針：有紅或藍色可選，顯示所有酸性液泡。

pDsRed2-mito：載體，轉染后表達一個融合蛋白（紅色熒光蛋白+線粒體基質定位信號），可用來檢測線粒體被自噬掉的程度（Mitophagy）。

MitoTraker探針：特異性顯示活的線粒體，熒光在經過固定后還能保留。

Hsp60：定位與線粒體基質，細胞死亡時不會被釋放。

Calreticulin（鈣網織蛋白）：內質網腔

（注意：這些蛋白均為胞漿蛋白，爬片或胰酶消化的細胞在做免疫熒光前需先透膜（permeablize），可采用0.1%SDS處理。）