張 宏,張 慧

(中國科學院 生物物理研究所，生物大分子國家重點實驗室，北京 100101)

1 自噬的研究歷史

自噬的發(fā)現(xiàn)最早可以追溯到19世紀50年代，比利時科學家汀·德·迪夫(Christian de Duve)通過電子顯微鏡觀察到肝臟細胞內(nèi)存在一類單層膜或者雙層膜的結構，這些結構內(nèi)常常包含有部分細胞質(zhì)成分以及各種細胞器[1].隨后托馬斯·阿什福德(Thomas Ashford)和基斯·波特(Keith Porter)注意到在胰高血糖激素(glucagon)的刺激下，在小鼠肝細胞(hepatocytes)中發(fā)現(xiàn)溶酶體包裹著處于不同降解階段的線粒體[2].這是人們首次發(fā)現(xiàn)溶酶體除了降解內(nèi)吞物外還可以降解胞內(nèi)物質(zhì).1963年，迪夫在溶酶體國際會議上提出了自噬(autophagy)的概念，即“自己吃自己”[3].其后科學家稱這種雙層膜結構為自噬小體(autophagosome)，其膜結構可能來源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum，簡稱ER)等細胞器，這一過程是溶酶體依賴的非選擇性降解細胞內(nèi)物質(zhì)的過程[4].

20世紀60年代到90年代初，對自噬的研究主要是借助電鏡在細胞系和各種組織切片中開展形態(tài)學上的觀察.這一時期的研究發(fā)現(xiàn)了自噬小體的初始結構隔離膜(isolation membrane)，以及自噬小體與內(nèi)吞體(endosome)融合的中間結構amphisome[5-6].經(jīng)過近30年的研究，自噬過程逐漸明朗，如圖1所示.自噬過程可以被分為一系列的步驟，包括誘導、隔離膜成核、擴展和閉合、自噬小體與內(nèi)吞體及溶酶體融合、自噬溶酶體降解以及最后的大分子物質(zhì)的循環(huán)再利用.然而，對自噬的早期研究并沒有真正揭示自噬過程的分子機制，科研人員利用大量生化手段雖然尋找到了多個自噬活性的調(diào)控因子，但一直沒有鑒定出參與自噬過程的關鍵因子.

圖1 細胞自噬的過程

2 酵母模型的建立

自噬過程發(fā)現(xiàn)后的30年中，因缺乏合理的研究體系，人們對自噬分子機制的了解幾乎停滯.1992年，日本科學家大隅良典(Yoshinori Ohsumi)實驗室[7]在單細胞釀酒酵母中觀察到自噬的現(xiàn)象.酵母內(nèi)有一個巨大液泡，類似于動物細胞中的溶酶體.大隅良典通過光學顯微鏡觀察到在蛋白酶缺陷酵母中，在氮源缺失的情況下，液泡內(nèi)會積累大量的自噬小泡結構(autophagic bodies).這些小泡是在胞質(zhì)中形成的雙層膜自噬小體與液泡融合后釋放在液泡里的自噬小體內(nèi)膜及包裹物.在正常酵母中，液泡里的蛋白酶能非?？斓亟到膺@一結構，所以觀察不到自噬小泡這一中間結構.大隅良典的這一發(fā)現(xiàn)建立了酵母為研究細胞自噬的遺傳篩選模型.他們推測如果參與自噬小體形成的自噬基因缺失，自噬過程將會被阻止，饑餓誘導形成的自噬小體就可能被抑制，因此液泡中便不會有自噬小泡的累積.于是，他們饑餓(氮源缺失)處理蛋白酶缺失的酵母，誘導自噬發(fā)生，篩選那些在液泡中不累積自噬小泡的突變體.通過遺傳篩選，他們得到了第一個酵母自噬基因，命名為apg1(之后被命名為ATG1)[8].ATG1突變體在饑餓條件下存活率顯著降低，表明自噬對酵母存活是必需的.隨后他們首先篩選那些饑餓處理后存活率降低的突變體，然后再鑒定液泡內(nèi)無自噬小泡聚集的突變體.通過篩選他們鑒定出了包括ATG1在內(nèi)的15個ATG相關的基因[8].

在同一時期，美國科學家丹尼爾(Daniel Klionsky)教授研究發(fā)現(xiàn)酵母液泡蛋白酶Ape1的前體蛋白(proAPI)由胞質(zhì)轉(zhuǎn)運到液泡的通路(cytoplasm to vacuole targeting, 簡稱Cvt)并不需要參與經(jīng)典的分泌途徑的基因，他們通過遺傳篩選鑒定了一系列Ape1前體運輸缺陷的突變體，命名為Cvt突變體[9].隨后，大隅良典教授發(fā)現(xiàn)酵母的Cvt通路與自噬過程基本一樣，Ape1的前體是通過一種類似自噬過程的雙層膜的轉(zhuǎn)運膜泡(cytoplasm to vacuole targeting vesicle, 簡稱Cvt vesicle)包裹由胞質(zhì)轉(zhuǎn)運到液泡內(nèi)[10].不同之處是Cvt小泡比自噬小體要小，進一步研究揭示這些CVT基因與大隅良典實驗室發(fā)現(xiàn)的自噬基因部分相同.2003年人們將參與自噬通路的基因統(tǒng)一命名為ATG基因(autophagy-related genes)[11].以往人們一直認為自噬是隨機的包裹一些胞內(nèi)物質(zhì)進行降解，Cvt通路中水解酶前體運輸過程提示自噬也可選擇性地運送底物.后來發(fā)現(xiàn)自噬可以選擇性地包裹一些受損傷的細胞器或蛋白聚集體進行降解.

通過上述兩個相互獨立的酵母遺傳篩選共發(fā)現(xiàn)了大約20個自噬相關基因，介導自噬小體形成的不同步驟，它們作用于自噬小體的起始、延伸、閉合，以及與液泡融合等不同階段，構成了自噬通路的核心組分[5-6].Atg1-Atg13-Atg17復合體參與自噬小體形成的早期階段；磷脂酰肌醇3-激酶復合體(PI3K)結合調(diào)控自噬小體的形成；跨膜蛋白Atg9穿梭于自噬起始位點和自噬小體間為自噬小體的形成提供膜來源；Atg12-Atg5和Atg8-PE兩個類泛素的結合系統(tǒng)在自噬小體膜的延伸過程中發(fā)揮著關鍵作用.Atg8和Atg12是兩個類泛素蛋白，能夠被類泛素化的分子共軛系統(tǒng)分別與磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine, 簡稱PE)和Atg5蛋白連接.Atg8的前體分子被半胱氨酸蛋白酶Atg4剪切后，被類泛素激活酶(ubiquitin-activating enzyme, 簡稱E1)Atg7激活，隨后被轉(zhuǎn)移到類泛素轉(zhuǎn)移酶(ubiquitin- conjugation protein, 簡稱E2)Atg3上，并最終被連接到PE上.Atg8-PE在自噬小體的外膜和內(nèi)膜上都有定位，因此Atg8-PE被廣泛用作自噬小體的標記分子.在Atg12系統(tǒng)中，Atg12在類E1激活酶Atg7和E2轉(zhuǎn)移酶Atg10的作用下，與Atg5共價連接.Atg12-Atg5偶聯(lián)后與Atg16相互作用，在Atg16的聚合作用下，形成雙倍的Atg12-Atg5-Atg16復合體.該復合體在Atg8與PE的共軛連接中表現(xiàn)出泛素連接酶E3的活性.至此細胞自噬的核心機制逐步展現(xiàn)出來，鑒于大隅良典先生在細胞自噬分子機制方面做出的杰出貢獻，2016年被授予諾貝爾生理學或醫(yī)學獎.

3 多細胞生物的自噬過程

隨著人們在多種生物體，如擬南芥、果蠅、線蟲、小鼠及哺乳動物細胞系中對自噬的廣泛研究，發(fā)現(xiàn)自噬過程具有保守性.多細胞生物的自噬小體的形成與單細胞酵母的自噬過程相似，都起始于隔離膜的誘導、延伸、閉合，然后自噬小體與溶酶體融合降解底物，最后大分子物質(zhì)循環(huán)利用.酵母中的研究工作極大地推動了高等動物細胞中自噬作用的研究進程.盡管如此，哺乳動物細胞中的自噬作用比酵母中的自噬作用要復雜得多.首先，在酵母中，所有的自噬小體起始于液泡附近的單一位點.這一位點被稱為前自噬小體結構(pre-autophagosomal structure, 簡稱PAS).而在哺乳動物細胞中，隔離膜可以在胞質(zhì)內(nèi)的多個位點同時發(fā)生[12-13].研究發(fā)現(xiàn)哺乳動物細胞中，自噬小體起源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上PI3P富集的區(qū)域，并形成形似希臘字母Ω的膜結構，稱為歐米茄小體(omegasome)[14].歐米茄小體可以為Atg蛋白的招募、膜結構的擴張以及自噬小體的形成提供平臺.然后，隔離膜結構不斷延伸，包裹著需要被降解的胞內(nèi)物質(zhì)，最終閉合形成一個雙層膜結構的自噬小體.多細胞生物與酵母的自噬過程另一個明顯區(qū)別是：在酵母細胞中，自噬小體直接與液泡融合降解底物；在高等生物細胞中，自噬小體在與溶酶體融合前，還需要經(jīng)歷一系列的成熟酸化過程.新產(chǎn)生的自噬小體會與一些內(nèi)吞途徑中的成分融合，例如早期內(nèi)吞體(endosomes)和多泡小體(multivesicular bodies, 簡稱MVBs)等，從而產(chǎn)生一個混合的結構.這種混合結構被稱為中間囊泡(amphisome)，較自噬小體更偏酸性.中間囊泡再與溶酶體融合，從而產(chǎn)生具有降解能力的自噬溶酶體[15].

多細胞生物不僅自噬過程高度保守，自噬的分子機制在進化上也高度保守.自1997年發(fā)現(xiàn)第一個自噬基因ATG1以來，共發(fā)現(xiàn)了大約18個保守的ATG基因構成了細胞自噬的核心分子機制，對自噬小體的形成是必需的(表1).這些基因在擬南芥、果蠅、線蟲、小鼠及人中高度保守.多細胞生物自噬過程比酵母中的更復雜，且擁有不同細胞類型，除了擁有高度保守的Atg蛋白外，應該有更多的因子參與或者有更為復雜的分子間互作.其中一種表現(xiàn)方式是同一個酵母Atg蛋白在多細胞生物中會進化出多個同源物，這些同源物也會表現(xiàn)出功能上的冗余和分化.例如線蟲中有兩個ATG8的同源基因，lgg-1 和lgg-2，在不同的發(fā)育時期不同的自噬階段發(fā)揮不同的功能[16]；在哺乳動物細胞中至少存在著6個酵母ATG8蛋白的同源物，它們都屬于LC3 和 GABARAP/GATE-16家族蛋白[17].

由于多細胞生物的自噬過程比單細胞酵母復雜得多，人們有理由相信，多細胞生物自噬小體的形成與成熟過程中，以及不同的組織細胞中，還存在著眾多未知的重要參與基因.盡管已有廣泛的生物化學分析方法被應用于發(fā)現(xiàn)參與多細胞生物自噬作用的因子，但是這些生化方法鑒定出來的大多是一些自噬活性的調(diào)控因子，而非參與自噬過程所必需的新基因.科學家急需尋找到一個適用于遺傳篩選的多細胞生物模型來開展自噬新基因的篩選.

表1 酵母ATG蛋白在線蟲和哺乳動物細胞中的同源物

4 線蟲自噬模型的建立

自1965年Sydney Brenner開始利用線蟲進行發(fā)育生物學的研究以來，秀麗線蟲憑借自身的許多特點，在眾多生物學領域得到廣泛應用.秀麗線蟲作為一個僅有959個體細胞的生物體，它的成蟲體長僅1 mm，身體為半透明，以大腸桿菌為食物，它的生殖周期短(僅3 d)，后代數(shù)量多(約300個)，易于在實驗室條件下培養(yǎng).此外，線蟲還便于進行多種遺傳操作.線蟲有2個性別分為雌雄同體和雄性.雌雄同體既能夠進行自體受精，也可以利用外源精子繁殖后代.這一特點為研究者對秀麗線蟲進行經(jīng)典遺傳學分析提供了極大的便利.目前，科研工作者利用線蟲在多個領域取得了重大突破，如細胞凋亡的分子機制、RNA干擾(RNA interference, 簡稱RNAi)現(xiàn)象的揭示、微RNA(microRNA, 簡稱miRNA)的發(fā)現(xiàn)、衰老等.

線蟲胚胎早期發(fā)育過程中，一系列不對稱分裂將生殖細胞與體細胞分離.比如受精卵第一次分裂成2個細胞AB及P1，AB只分裂形成體細胞，而P1是生殖母細胞(germ blastomere).P1進行不對稱分裂形成體細胞EMS及P2生殖母細胞.隨后P2分裂成P3、P4生殖母細胞.P4進行對稱分裂給出Z2、Z3兩個生殖前體細胞.Z2及Z3在胚胎期不再分裂，孵化后分裂形成上千個生殖細胞.20世紀80年代，科學家觀察到存在于卵細胞中叫作P顆粒的蛋白/RNA聚合體，在胚胎分裂中只在生殖細胞中，如P1到P4生殖母細胞和Z2、Z3生殖前體細胞中，而在體細胞中不存在.幼蟲期P顆粒在生殖細胞中合成，但不存在于精子中.胚胎發(fā)育中P顆粒的這種不對稱分布機制困擾了發(fā)育生物學家多年.張宏實驗室利用標記了綠色熒光蛋白的P 顆粒組成性成分之一的PGL-1報告蛋白篩選到P顆粒在體細胞中異常存在的突變體，驚奇地發(fā)現(xiàn)自噬基因的突變會引起P顆粒的一些成分包括PGL-1和PGL-3在體細胞中累積，這些聚集體命名為PGL顆粒(圖2)[18].野生型線蟲胚胎細胞中PGL-1和PGL-3僅在生殖細胞中分布，而在自噬基因lgg-1突變體的胚胎細胞的體細胞中PGL顆粒大量累積[18].進一步分析表明P顆粒隨著卵母細胞的分裂也被分配到體細胞中，但位于體細胞中的P顆粒成分PGL-1和PGL-3會被自噬通路降解.這一突破性結果不僅闡明了P顆粒在生殖細胞中特異分布的一種機制，而且揭示自噬可以選擇性降解發(fā)育過程中的蛋白聚集體[18].

圖2 P顆粒組分PGL-1在線蟲胚胎中的分布圖

5 線蟲自噬的研究及自噬的生理意義

5.1 選擇性自噬

利用自噬降解PGL顆粒的現(xiàn)象，張宏實驗室創(chuàng)立了可用于遺傳篩選的多細胞生物自噬研究模型.通過大規(guī)模篩選，得到了多個多細胞生物特有的自噬基因，分別命名為epg-1-11(ectopic PGL granules, 簡稱epg)[19-25].這是繼20世紀90年代酵母遺傳篩選尋找自噬基因后首次發(fā)現(xiàn)的新的自噬基因，這些新基因的鑒定極大地豐富了人們對多細胞生物自噬過程的理解.自噬降解P顆粒成分證明了自噬可以選擇性地降解底物，但自噬如何選擇性包裹底物的機制仍不清楚.研究人員進一步深入研究篩選到的自噬新基因，發(fā)現(xiàn)了多個epg基因在選擇性識別和降解蛋白聚集體中發(fā)揮重要功能.先前研究表明一類受體蛋白可以同時結合底物以及位于自噬小體內(nèi)膜的Atg8從而介導底物的識別[26].進一步研究發(fā)現(xiàn)在選擇性自噬中還需要一類受體支架蛋白.比如EPG-7作為受體支架蛋白，特異性地介導了包括SQST-1(線蟲中自噬底物p62的同源蛋白)在內(nèi)的多種蛋白聚集體的降解.EPG-7可以同時結合降解的底物和多種介導自噬小體形成的ATG蛋白，從而促進包裹底物的自噬小體的形成.支架受體蛋白EPG-7不僅賦予了底物降解的特異性，同時也將底物與自噬機器連接起來，提高了降解的效率[24].此外，工作人員還發(fā)現(xiàn)翻譯后修飾在蛋白聚集體的降解過程中發(fā)揮著重要的作用.比如線蟲精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶PRMT-1的同源基因epg-11功能缺失，導致體細胞中PGL顆粒降解缺陷[25].PGL顆粒降解需要與支架蛋白EPG-2直接結合.EPG-11可以對PGL-1和PGL-3的RGG結構域的精氨酸進行甲基化修飾，epg-11基因活性的缺失減弱了PGL顆粒與EPG-2的相互作用，進而減弱了PGL顆粒與LGG-1/ATG8的結合，從而降低了PGL顆粒的降解效率[25].這些研究揭示了選擇性自噬的分子機制，并對闡明多種疾病中蛋白聚集體異常累積的機制有重要意義.

5.2 自噬小體形成與成熟

多細胞生物自噬小體的形成與成熟過程與內(nèi)膜系統(tǒng)緊密聯(lián)系.從自噬誘導之初的隔離膜形成到自噬小體延伸的膜來源，以及自噬小體閉合后與一系列內(nèi)吞體和溶酶體的膜融合過程都與內(nèi)膜系統(tǒng)息息相關.內(nèi)膜系統(tǒng)尤其是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)如何參與到自噬過程的各個階段仍不清楚.電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)隔離膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)間存在著廣泛的相互作用，但是這種相互作用的形成、維持以及解離的分子機制尚不清楚.

研究發(fā)現(xiàn)線蟲中鑒定的多細胞生物特有自噬因子EPG-3(哺乳動物中同源蛋白為VMP1)定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，參與調(diào)控隔離膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的相互作用[27].VMP1缺失會導致隔離膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)定結合，從而阻斷自噬小體的正常形成.除了調(diào)控隔離膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)互作外，VMP1還可以廣泛調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與其他細胞器，如脂滴、線粒體和胞內(nèi)吞體的相互作用[27].另外廣泛介導內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與其他細胞器互作的ER蛋白VAPA/B也參與隔離膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的互作[28].自噬被誘導后，VAPA/B通過與在自噬早期發(fā)揮功能的Atg1/ULK1蛋白復合體的成分FIP200結合被招募到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的自噬起始歐米茄小體.VAPA/B能夠維持FIP200/ULK1復合體的穩(wěn)定性，也與WIPI2蛋白互作，促進ER-IM 的相互作用.這些工作揭示了ER膜蛋白VMP1和VAPA/B調(diào)節(jié)自噬小體與ER互作的機制(圖3).

圖3 ER膜蛋白VMP1和VAPs調(diào)節(jié)自噬小體與ER互作的模式圖

高等生物細胞自噬通路中，自噬小體的成熟過程包括與晚期內(nèi)吞體的融合.線蟲中鑒定的自噬基因EPG5參與調(diào)控自噬小體與晚期內(nèi)吞體/溶酶體之間的特異融合[29].EPG5可以與Rab7及晚期內(nèi)吞體/溶酶體上的R-SNARE蛋白VAMP7/8直接作用，同時也可以與預組裝的Qabc-SNARE復合物STX17-SNAP29結合.EPG5通過結合自噬蛋白LC3/LGG-1(人類和線蟲中Atg8的同源蛋白)來識別自噬小體，并促使SNARE復合物STX17-SNAP29-VAMP7/8的組裝，從而促進自噬小體與晚期內(nèi)吞體/溶酶體的融合(圖4).EPG5缺失引起自噬小體與多種膜泡結構的錯誤融合, 從而形成降解功能缺陷的自噬溶酶體.

圖4 EPG5調(diào)控自噬小體的成熟

5.3 自噬與神經(jīng)退行性疾病

細胞自噬的功能主要有兩個方面：一是在脅迫環(huán)境下，自噬可以將一部分胞質(zhì)降解成氨基酸等，為細胞存活提供能量和物質(zhì)，這是細胞的一種自我存活機制；另外一方面，自噬可以清除變性或錯誤折疊的蛋白質(zhì)、衰老或損傷的細胞器等，進而維持細胞的內(nèi)穩(wěn)態(tài).迄今為止，人們對自噬過程的生理功能的了解還很有限.有研究發(fā)現(xiàn)，自噬異常與神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生密切相關[30].神經(jīng)退行性疾病主要是由神經(jīng)元喪失所導致的運動失調(diào)、學習認識障礙等.由于神經(jīng)元是不可再生的，無法通過細胞分裂去除受損的細胞，所以通過自噬途徑及時清除胞內(nèi)有害物質(zhì)就顯得十分重要.在許多神經(jīng)退行性疾病的受損神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)了自噬小體/自噬溶酶體聚集，如阿爾茨海默癥(Alzheimer’s disease, 簡稱AD)、帕金森病(Parkinson’s disease, 簡稱PD)、亨廷頓舞蹈病(Huntington disease, 簡稱HD)、肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(amyotrophic lateral sclerosis, 簡稱ALS)等病中都發(fā)現(xiàn)了自噬溶酶體聚集，但這些自噬溶酶體的降解功能是缺損的.對自噬的研究將對這些疾病的診斷和治療提供有利的幫助，參與調(diào)控自噬過程的蛋白將可能作為重要的藥物靶點.

科學家構建了自噬基因敲除小鼠來研究自噬在神經(jīng)細胞中的功能.參與自噬小體形成早期的基因Atg5和Atg7敲除小鼠呈現(xiàn)出廣泛神經(jīng)退行性病變，大量神經(jīng)細胞無選擇性地死亡，但未表現(xiàn)出人類神經(jīng)退行性疾病的選擇性神經(jīng)元丟失這一特征[31-32].近年來，張宏實驗室構建了Epg5及Wdr45/Wipi4(epg-6在哺乳動物中的同源基因)缺失的小鼠來研究自噬與神經(jīng)退行性疾病的關系.Epg5敲除小鼠呈現(xiàn)出進行性神經(jīng)功能缺陷的表型，隨著小鼠年齡的增加，雙后肢肌肉萎縮無力，到后期發(fā)展成雙后肢完全癱瘓[33].Epg5敲除小鼠大腦皮層第五層的和脊髓前角的大椎體細胞選擇性地缺失.Epg5基因敲除小鼠由于自噬異常，自噬底物p62在大腦和脊髓中的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞內(nèi)異常聚集.中樞神經(jīng)系統(tǒng)中累積了大量異常的自噬體結構.Epg5基因敲除小鼠表現(xiàn)出選擇性運動神經(jīng)元丟失，進行性肌無力和肌肉萎縮，呈現(xiàn)出肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(ALS)的主要特征.人類遺傳學研究發(fā)現(xiàn)人類EPG5基因的隱性突變會引起一種叫Vici syndrome的多系統(tǒng)紊亂綜合癥[34]，Epg5基因敲除小鼠表現(xiàn)出了Vici綜合癥癥狀的一些表型，Epg5在自噬通路中分子機制的研究對闡明Vici綜合癥的發(fā)病過程有重要作用.

近期人類遺傳學表明WDR45/EPG6突變會導致大腦認知功能的缺陷，引發(fā)兒童期靜態(tài)性腦病伴成年期神經(jīng)退行性疾病(static encephalopathy of childhood with neurodegeneration in adulthood, 簡稱SENDA)[35].SENDA是伴隨鐵聚積的神經(jīng)退行性疾病(neurodegeneration with brain iron accumulation, 簡稱NBIA)的一種亞型.SENDA的臨床特征為患者幼年時期出現(xiàn)靜態(tài)性腦病，成年后突發(fā)肌張力障礙-帕金森氏癥及癡呆.SENDA患者樣品檢測顯示自噬活性明顯降低，早期異常自噬結構累積，提示W(wǎng)DR45通過影響細胞自噬調(diào)控神經(jīng)穩(wěn)態(tài)[35].神經(jīng)系統(tǒng)特異性Wdr45敲除小鼠(Nes-Wdr45fl/Y)會出現(xiàn)運動協(xié)調(diào)性降低，并且學習記憶功能嚴重受損[36].組織學分析發(fā)現(xiàn)Wdr45敲除小鼠腦內(nèi)出現(xiàn)嚴重軸突水腫，并伴有大量嗜酸性小體累積.Wdr45敲除小鼠中自噬通路受到抑制，在神經(jīng)元和腫脹的軸突中自噬底物p62明顯累積.因此Wdr45敲除小鼠出現(xiàn)與SENDA患者類似的表型，包括認知障礙和軸突穩(wěn)態(tài)失衡.這一結果有助于人們進一步了解SENDA的發(fā)病機制，并為深入研究自噬在維持軸突穩(wěn)態(tài)中的作用提供了線索.綜上，小鼠疾病模型的建立有助于人們了解相關疾病的發(fā)病機制，對理解疾病的發(fā)病過程以及開展藥物篩選有重要的意義.

6 結束語

細胞自噬是維持細胞穩(wěn)態(tài)平衡的重要機制.經(jīng)過對細胞自噬半個世紀之久的研究，人們對單細胞酵母的自噬機制有了較為深入的了解，但是對更加復雜的高等生物的自噬過程卻知之甚少，尤其是自噬與人類相關疾病的研究更是鮮有突破.在自噬分子機制和調(diào)控機理的研究中仍然有很多問題和挑戰(zhàn)，例如:自噬小體起始成核及自噬小體膜擴張過程的膜來源于何處；高等動物中不同種類的細胞、組織和器官中自噬過程有何異同；生物體的發(fā)育過程中如何感知不同的內(nèi)外部信號來調(diào)控自噬的活性.科學家們正在努力開展這些領域的研究，揭示高等生物自噬過程的分子機制，闡明細胞自噬的生理功能以及其在疾病中的作用機制.這些研究將為人類相關疾病的診療提供理論依據(jù).