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哺乳动物雷帕霉素靶蛋白mTOR(mammal target of rapamcyin,mTOR)和AMPK(5’-AMP-activated protein kinase)通路是细胞内两条经典的信号传导通路,mTOR通路能够负向调节自噬,AMPK能够感受能量变化,从而诱导自噬的发生。曲格列酮(TZ)是一种人工合成的过氧化酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)的激动剂,能够诱导很多恶性肿瘤细胞的凋亡,但是它调控凋亡和自噬的关系还不明确,另外mTOR和AMPK通路在调控自噬的关系还有待进一步阐明。
本研究利用荧光显微镜和透射电子显微镜,观察到曲格列酮刺激诱导HeLa细胞中自噬体的形成。曲格列酮能够诱导细胞中自噬标记性蛋白LC3-Ⅱ(microtubule-associated protein1 light chain3-Ⅱ)的增加和p62(sequestosome1,SQSTM1)的降低,这种自噬的发生伴随着AMPK的磷酸化的降低;利用Compound C(Cc)抑制AMPK活性会增加基础细胞自噬,而阻断了曲格列酮引起的自噬标记物LC3-Ⅱ的增加,相同的实验结果在转染了无活性的KD-AMPK(kinase dead)质粒中也得到了证实。这初步说明AMPK既可以正调控自噬也可以负调自噬,这取决于细胞的种类和刺激的类型。利用流式细胞技术和MTS(3-(4,5-dimethylthiazol-2-y1)-5-(3-carboxymethoxypheny1)-2-(4-sulfopheny1)-2H-tetrazolium,inner salt)技术,观察到曲格列酮可以引起细胞凋亡和呈时间、剂量依赖型的细胞活性降低,并且凋亡相关分子Caspase3和PARP(poly ADP-ribosepolymerase)的切割晚于自噬的发生。曲格列酮的刺激会诱导mTOR信号通路相关蛋白的磷酸化水平升高,利用Rapa(雷帕霉素,rapamycin)和siRNA干扰技术抑制mTOR活性及其信号通路相关蛋白后,LC3-Ⅱ减少,说明mTOR通路有可能正调控自噬。通过研究在Cc存在条件下细胞的信号通路发现,抑制AMPK时候,上调了基础和TZ刺激时的mTOR信号通路的磷酸化水平;这一发现进一步用干扰AMPK得到了验证。降低AMPK的表达可以增加基础水平LC3-Ⅱ的量,而这时再给予曲格列酮刺激,LC3-Ⅱ的水平并不能进一步的升高,相对于细胞的基础自噬而言,在AMPK缺少的情况下,曲格列酮引起的自噬受到了抑制。而基础自噬的增加往往伴随着AKT/mTOR/P70S6信号通路的磷酸化上升,在此状态下,该通路可能会正调节自噬;AMPK和mTOR信号通路间存在着交叉串扰(cross talk)。