細胞自噬

常曉

近年來，細胞自噬——這一生命科學(xué)領(lǐng)域的熱門研究概念越來越受到科學(xué)界的關(guān)注。2016年10月，瑞典卡羅琳學(xué)院宣布將2016年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予日本科學(xué)家大隅良典，以表彰他在細胞自噬的分子機制和生理功能課題上的開拓性研究。諾貝爾委員會表示，大隅良典的發(fā)現(xiàn)有助了解細胞如何自行循環(huán)回收，研究人類身體如何適應(yīng)饑餓和對感染作出反應(yīng)，他的發(fā)現(xiàn)對研究癌癥和包括帕金森病、阿爾茨海默病在內(nèi)的神經(jīng)退行性疾病有重大幫助。

“細胞自噬機制”，對于生物、醫(yī)學(xué)圈之外的人們來說，可能是一個相對陌生的名詞。但其實，細胞自噬理論由來已久。一言以蔽之，就是細胞在饑餓的時候，能把自己體內(nèi)的無用或有害物質(zhì)自行吃掉以提供自己生存需要的能量。自噬理論的關(guān)鍵是“細胞饑餓”，所以“辟谷斷食”是自噬理論的主要途徑。某種意義上講，這次等于“辟谷斷食”獲得了人類生命科學(xué)的“諾貝爾醫(yī)學(xué)獎”！那么，細胞自噬在揭示生命奧秘方面究竟有何作用？斷食又能給人的健康帶來什么？

細胞懂得“自我救贖”

事實上，細胞自噬就是一種細胞自身成分降解和循環(huán)的基本過程。通俗地說，細胞可以通過降解自身的非必需成分來提供營養(yǎng)和能量，也可以降解一些毒性成分以阻止細胞損傷和凋亡。

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院教授解釋，細胞自噬，是把細胞內(nèi)“壞掉”的一些成分進行“清道夫”式的清除，是細胞內(nèi)一些成分和結(jié)構(gòu)更新的正常途徑，“細胞應(yīng)對外界的一些壓力比如營養(yǎng)缺乏時，自噬通過降解自身非必需成分來提供營養(yǎng)和能量，從而維持細胞的生命。同時，自噬還可降解被細胞吞噬進來的外界物質(zhì)，包括一些死亡的細胞和一些脂類物等，從而對機體起到保護作用。正因如此，大隅良典的發(fā)現(xiàn)對預(yù)防和治療與自噬相關(guān)的疾病包括腫瘤及神經(jīng)類疾病有重要意義?！?/p>

如此看來，自噬更像是身體組織在走投無路時進行的一場豪賭。

“辟谷斷食”開啟健康法門

大隅良典的發(fā)現(xiàn)，就是說細胞在饑餓的時候，能把自己體內(nèi)的無用或有害物質(zhì)自行吃掉以提供自己生存需要的能量。限制養(yǎng)料的供給，細胞加速自噬，因此，當(dāng)個體衰老時，限制熱量的攝取，也許能提高自噬作用的效率。所以，理論上可以通過調(diào)整飲食來提高細胞自噬，從而達到延緩衰老的目的。

眾所周知，民以食為天。食物和陽光、空氣、水一樣，是人類賴以生存的基本條件。而“斷食”，就是讓身體各器官休息，是讓機體排除多余脂肪、垃圾、毒素，恢復(fù)自愈力的方法，古代也稱辟谷。其實，斷食延壽這個概念古已有之?！安皇澄骞龋L(fēng)飲露”——《莊子·逍遙游》的語句是道家辟谷養(yǎng)生最早的記載。在我國古代很早就有辟谷養(yǎng)生法，它是斷食更科學(xué)化的延伸。動物若是生了病受了傷，在它痊愈以前絕對不吃任何東西，這是自然賦予的本能，通過減少食物能夠讓身體機能迅速恢復(fù)。而在國外，古希臘的醫(yī)師希波克拉底就經(jīng)常用斷食治療他的病人。雖然希波克拉底的說法在我們今天看來并不準(zhǔn)確，但是關(guān)于輕斷食與健康和抗衰老關(guān)系的研究卻一直在延續(xù)。

所以，業(yè)界普遍認為，“辟谷斷食”是自噬理論的主要途徑。

為疾病防治打開新思路

隨著大隅良典因細胞自噬機制獲得2016年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，在21世紀(jì)，自噬已經(jīng)從一個生物學(xué)名詞搖身變?yōu)榉浅Ｖ匾纳飳W(xué)領(lǐng)域。大量研究證明，細胞自噬與許多疾病、衰老和生命現(xiàn)象相關(guān)，不少先前不得其解的疑難雜病，都因為自噬研究的進展獲得了嶄新的認識與防治思路。

自噬與癌癥

研究人員發(fā)現(xiàn)，抑制細胞的自噬過程能夠有效阻斷腫瘤細胞遷移和動物腫瘤模型中的乳腺癌轉(zhuǎn)移。自噬是高度轉(zhuǎn)移性腫瘤細胞運動和侵襲所必須的一個生物學(xué)過程，抑制自噬或許是臨床上阻斷腫瘤轉(zhuǎn)移擴散的一個有效方法。結(jié)合自噬作用也可以讓藥物治癌產(chǎn)生更好的效果。在治療癌癥時可根據(jù)不同癌細胞自噬的機理和過程配以不同藥物，以取得更好療效。

自噬與肥胖

人體內(nèi)存在棕色和白色兩種脂肪，白色脂肪堆積在皮下負責(zé)儲存多余熱量，棕色脂肪負責(zé)分解引發(fā)肥胖的白色脂肪，將后者轉(zhuǎn)化成二氧化碳，可阻止肥胖。研究證明，自噬介導(dǎo)的線粒體清除是導(dǎo)致棕色脂肪細胞向白色脂肪細胞轉(zhuǎn)變的一個關(guān)鍵調(diào)控過程，抑制該過程可以維持棕色脂肪細胞的形態(tài)和功能，讓白色脂肪細胞棕色化，找到治療肥胖或減肥的新方法。

自噬與神經(jīng)系統(tǒng)疾病

人體中的神經(jīng)細胞能不能長壽，自噬細胞起到了關(guān)鍵作用。帕金森、阿爾茲海默病、脊髓硬化導(dǎo)致的肌萎縮等病，都跟神經(jīng)細胞的不正常死亡有關(guān)。帕金森病人的腦細胞里有一種有害的突觸蛋白，積聚到一定程度時自噬機制會停擺。所以在疾病一開始，我們就可以觸發(fā)自噬機制去吃掉這種蛋白，防患于未然。阿爾茲海默病剛好相反，它需要抑制自噬機制。阿爾茲海默病患者腦細胞的自噬過于活躍，想要吃掉淀粉樣蛋白，逐步損傷腦細胞。抑制了自噬機制后，可減緩阿爾茲海默病的發(fā)展。

自噬與肺結(jié)核

病毒和細菌的感染是造成人類疾病與死亡的主要原因，如果這些東西在細胞膜外面，可用免疫細胞來對付;如果入侵到細胞內(nèi)部，那自噬過程能不能保護細胞呢？巨噬細胞是一種特別能吃的免疫細胞，會把細菌、病毒吃進去，再通過自噬徹底消滅。但是，肺結(jié)核可以抵抗這種自噬。

自噬與延緩衰老

自噬作用可能還決定著人類的壽命。許多疾病的發(fā)病率都會隨年齡增長而升高，這可能是因為年齡增大后自噬作用的效率降低了。最新研究顯示，如果能阻止自噬作用的效率降低，實驗動物體內(nèi)就不會有受損蛋白或細胞器的累積。

自噬是目前生命科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點，細胞自噬的研究前景非常美好，大量研究也正在如火如荼地進行中。然而，自噬是一個非常復(fù)雜的細胞生物學(xué)現(xiàn)象，還有許多有關(guān)自噬的問題科學(xué)家們并沒有完全了解，自噬現(xiàn)在還處于基礎(chǔ)研究階段。研發(fā)病灶自噬的藥物是科研人員的追求，也是患者苦苦守候的希望。在此，我們也拭目以待！