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自噬(autophagy)是一种保守的将细胞质中的大分子与细胞器运输至溶酶体降解的细胞活动。通过形成特有的双层膜结构的自噬体,自噬可以非选择性或者选择性地包裹细胞浆中的物质如蛋白质,核糖体,线粒体,内质网等。线粒体是一种比较容易受到损伤的细胞器。及时清除细胞内受损的线粒体对细胞维持正常的状态具有重要的作用。细胞主要通过自噬来清除损伤的线粒体,维持细胞稳态。
凋亡,一种首先被发现的细胞程序性死亡的过程,其对于病理和生理的作用被广泛研究。然而凋亡并不是独自行使功能决定细胞命运的,近年来的研究发现自噬可以与凋亡相互作用来影响细胞命运。在某些条件下,自噬可以作为一种细胞保护机制,抑制凋亡;另外的条件下,它可以与凋亡协作诱导细胞死亡,或作为一种支持机制来促进凋亡。因此,凋亡与自噬的相互作用是非常复杂的,有时甚至是矛盾的,但对于细胞的命运来说却是异常关键的。
本论文主要研究自噬对肿瘤细胞的功能作用。结果包括两部分内容:
第一,利用激光共聚焦扫描显微镜和荧光蛋白GFP-LC3以及线粒体标记荧光探针DsRed-Mit,在肿瘤活细胞内实时观测热刺激诱导下线粒体自噬的发生。实验结果清楚地显示了自噬体吞噬单根线粒体的过程。采用荧光显微镜技术真实地显现了线粒体自噬过程,为研究自噬对于细胞的功能打下基础。
第二,为了研究在热刺激下自噬对于细胞的功能作用,以及自噬与凋亡的关系,采用荧光监测GFP-cyt c,caspase3活性检测以及流式细胞仪技术来分析自噬对细胞的影响。结果表明热刺激诱导的线粒体自噬可以保护细胞抵抗凋亡。MPT敏感的线粒体自噬通过吞噬损伤的线粒体,减少细胞色素c的释放,进而降低caspase3的活性来保护细胞抵抗凋亡。
热疗是一种传统的肿瘤治疗方法,经常被应用于各种肿瘤的治疗和增强化疗效果,但是其作为一种单独的治疗方法时,效果并不佳。究其原因,可能是由于热刺激后37℃孵育细胞产生了修复机制。基于以上所述,本研究在细胞水平验证了热刺激诱导的线粒体自噬是另一种有别于热休克蛋白的细胞自我修复机制。这样,调节热刺激诱导的自噬可以成为一种增强热疗效果的新方法。
综上所述,本文阐明了热刺激能触发线粒体自噬,及其对凋亡的影响。为热效应引发的细胞内分子事件做了新的探索,为临床上提高热疗效果提供新的理论参考。