运动调节骨组织细胞自噬的展望-《首都体育学院学报》(2017年2期).docx

龙源版权所有 运动调节骨组织细胞自噬的展望作者：赵常红　李世昌　孙朋　陈祥和　徐帅　方幸　季浏来源：《首都体育学院学报》2017年第02期 摘要：自噬是对受损的蛋白质和细胞器的消除主要代谢途径，是目前公认的一种抗衰老的过程和维持细胞内环境稳定的基础作用，同时自噬也是适应生物力学刺激的一种响应机制。通过自噬在骨组织细胞和骨代谢疾病中的重要作用，提出运动可调节骨组织细胞的自噬。方法：回顾近年来有关在不同骨细胞类型即成骨细胞、破骨细胞和骨细胞的自噬作用的文献资料法。结果：通过近年文献的综述，发现骨组织细胞自噬与骨代谢、骨相关疾病有着重要的联系。结论：自噬在骨生理学、骨代谢中存在重要作用，运动作为调节自噬的一种重要方式，可能调节不同骨细胞类型自噬，进而影响骨代谢。 关键词：运动；自噬；骨细胞 中图分类号：G 804.2 文章编号：1009-783X（2017）02-0171-06 文献标志码：A 运动调节骨代谢的作用在国内外已有很多研究，运动对骨代谢的调节是通过多种途径整合的过程，例如运动调节骨组织细胞信号通路、激素分泌，从而调节骨代谢等。现在发现骨组织细胞自噬作为一种重要的途径，存在饥饿和应激状态下，对细胞内组分进行自我消化，获取养分、维持能量平衡，调节骨代谢。研究发现，骨组织细胞自噬的发生在一定程度上有利于细胞存活。细胞质靶向降解物质包括长寿蛋白，聚集体和受损的细胞器。双膜囊泡的自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体后，内容物降解和循环利用。基础自噬发生在所有细胞中较低的水平，是一种蛋白质和细胞器的质量控制机制，维持正常的细胞内环境的稳定。此外，当遇到各种压力如饥饿、氧化应激、缺氧或感染时自噬上调，类似一种保护机制。骨是一个复杂的器官，骨的重建贯穿人的一生，有一个严密的控制机制，主要由3种细胞类型执行：成骨细胞（Osteoblast，OB）、破骨细胞（Osteoclast，OC）、骨细胞（Osteocyte，OST）。研究发现这3种骨组织细胞均存在自噬，运动作为调节自噬重要的方式是否调控骨细胞自噬进而诃节骨代谢？本文对近年来关于骨组织细胞自噬的文献进行综述，旨在为运动调节骨组织细胞自噬进而调节骨代谢进行展望，这将成為运动调节骨代谢的一个新课题。 1.自噬的机制 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamytin，roTOR），--fO高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶，是mTORCl复合物的一部分，包括Raptor和mLST8蛋白，作为营养和能量的传感器，是调控自噬的主要途径。 自噬体的形成是一个多步骤的过程（如图1所示），包括超过15个自噬相关蛋白（ATG）分层招募前自噬体结构（PAS），a在应对不同刺激如mTORCl失活，细胞自噬是通过ULKl复合物和Ⅲ类P13K复合物启动。由于局部PBP形成，与ATG9提供部分膜相关，形成一个吞噬泡。b该ATGl2共轭体系与LC3的共轭体系一样，都涉及隔离膜的伸长和关闭。自噬体融合溶酶体形成一个完整自噬溶酶体，通过水解酶降解的内容材料，释放在细胞质中代谢产物作为能源。a由ULK-1/2，ATG-13，ATG-101和FIP200组成（ULK）复合物介导启动自噬。在营养充足的条件，mTORCl通过ULK-1/2、ATGl3的磷酸化负向调节ULK复合物。在运动和饥饿刺激下，可能导致mTORCl失活，激活ULK-1，ATGl3和FIP200磷酸化，诱导自噬发生。a'ULKl的磷酸化触发多蛋白复合物的易位（Ⅲ类P13K复合体I），含Beclin-1（也被称为ATG6）、AMBRA、ATG14L、Vpsl5和Ⅲ类磷酸激酶（P13K CⅢ，也称Vps34），从细胞骨架结构到细胞自噬前体到初级自噬体的形成。磷脂酰肌醇-3（P13P），由VPS34活动产生，约束W1PI（WD重复蛋白与磷酸肌醇相互作用）效应器和ATG9一起调节自噬体形成的最初阶段，ATG9在不同区域循环，被认为是一个膜延伸脂质载体。 延伸和闭合过程需要2个泛素样蛋白复合物及相应的共轭机制和几种SNARE蛋白。b首先包括ATG7和ATGl0酶，来调节泛素样ATGl2到ATG5的共价结合ATGl2-ATG5。ATGl2-ATG5结合后再结合到ATGl6形成ATGl2-ATGS/ATGl6，是自噬体生物合成必不可少的过程，然后结合到PAS第2类泛素样系统。bl第2类泛素系统允许磷脂酰乙醇胺（PE）共轭到微管结合的轻链3（LC3），与酵母ATG8同源。初期的LC3是ATG4首先产生的，由ATG7活化，转移到ATG3缀合酶，再结合到PE。LC2-PE（LC3Ⅱ）作为自噬的标记，目前是在自噬体上完整的膜蛋白。 自噬作用一直被认为是一种非选择性的过程，但几个选择性自噬形式已经被确定。自噬受体一般出现一个泛素结合结