細胞自噬，不是凋亡是生存

公子大白

2016年的諾貝爾生理學或醫學獎頒發給了 大隅良典 。他是誰呢？大隅良典是日本東京大學的理學博士，他可是一個在行業里鼎鼎大名的人。諾貝爾獎頒發給他是由于他發現了細胞自噬的機制。細胞大家都知道，那自噬又是什么？讓我們一一道來。

生物學家通過對選定的生物物種進行科學研究，來揭示某種具有普遍規律的生命現象。此時，這種被選定的生物物種就是模式生物。例如果蠅，有誰會想到，這種紅眼、雙翅、羽狀觸角芒、身體分節、黃褐色的小昆蟲，在近百年間竟然能夠“成就”好幾位獲得諾貝爾獎的大科學家。

什么是自噬？

大隅良典研究的是酵母的細胞自噬機制。釀酒酵母是一種 模式生物 ，非常經典。經過20多年的研究，在酵母里已經發現了34種與自噬有關的基因。那么自噬到底是什么？當你真的了解它以后，你會發現，原來細胞這么“聰明”！

自噬，不就是自己吃自己嗎？可以這樣理解。自噬就是細胞自己降解自己結構的過程，即把一些暫時用不上的零件，拆解變成最小的模塊，然后重新組裝成自己需要的東西，這就是自噬。在植物細胞和酵母細胞里，自噬在液泡中發生。而在動物細胞里，自噬在溶酶體里發生。從一個蛋白質到整個細胞器，都是可以降解的。

自噬是細胞內分解代謝的一種途徑。除此之外還有一種途徑，稱之為泛素蛋白酶體途徑。簡單說就是在蛋白質上加個泛素，做個標記，然后送進蛋白酶體中完成消化。

發現細胞自噬

首次提出自噬這一概念的，是諾貝爾獎生理學或醫學獎獲得者、比利時細胞和生物化學家克里斯汀·德·迪夫。他在20世紀50年代通過電子顯微鏡觀察到自噬體，并在1963年溶酶體國際會議上正式提出，他也因此被譽為“自噬之父”。

到了20世紀90年代，大隅良典開始用酵母研究自噬。再后來越來越多科學家加入了研究自噬的隊伍。

細胞自噬其實分為三種方式，這是根據如何“打包”物質和如何運送物質來劃分的。

第一種叫宏自噬，也叫巨自噬，顧名思義就是自噬體比較大，用細胞膜或者其他的雙層膜去把那些不想要的東西包裹起來，然后和溶酶體融合。

第二種叫微自噬。顧名思義就是自噬體比較小，溶酶體或者液泡直接用自身去吞噬那些需要降解的東西，也許是細胞器，也許是蛋白質。

第三種叫分子伴侶介導自噬。是指分子伴侶將細胞內的蛋白質先從折疊狀態恢復為未折疊的狀態，再放到溶酶體里。

這三種方式中，第一種方式是科學家們研究最為透徹的，所以有時自噬就是指巨自噬。而酵母細胞里發生的就是巨自噬。

自噬是這樣發生的

首先，細胞核發出一種信號，指示細胞里某個部分需要降解了，或者是某些垃圾誘導細胞產生了某種反應，于是自噬發生了。

接著，自噬體逐漸擴張、收口、包裹那些垃圾。自噬體一般是球型的。

然后，自噬體和液泡或者溶酶體融合。

最后，在融合以后，細胞中那些暫時不需要的物質在某些酶的作用下便分解了，分解成氨基酸、脂肪酸之類，剩下的殘渣就排出細胞了。當然也可能暫時保留，說不定能“廢物利用”呢。

就這樣，自噬發生了。但是最初包裹那些垃圾的膜是從哪來的呢？

原來，在酵母里，膜會在自噬體“組裝”位點（這個位置是靠近液泡的），在Atg8以及其他蛋白質的作用下開始擴展生長，然后就形成了自噬體。

而在哺乳動物細胞里，這個過程就不一樣了。形成自噬體的區域是分散在整個細胞里的。第一種假說認為，自噬體膜是來自內質網的，而自噬體就形成在內質網和線粒體接觸的地方，所以還有一直說法認為自噬體膜來自線粒體外膜；還有三種假說分別認為自噬體膜來自 高爾基體、內吞體 以及細胞膜。這些假說各有證據，目前還很難說哪一個是對的，或者都是正確的，也不無可能。

高爾基體是真核細胞中內膜系統的組成之一，它由扁平膜囊、大囊泡、小囊泡三個基本成分組成。高爾基體在植物細胞中參與細胞壁的合成，但在動物細胞中它與腺細胞的分泌有很大關系。

內吞體即細胞內吞作用形成的網格蛋白有被小泡，將細胞外大分子物質攝入有被小泡，運輸到早期胞內體，在這里遇到從高爾基體轉運小泡運輸來的溶酶體水解酶，再通過晚期胞內體，進一步形成溶酶體。

自噬=凋亡？

說到這，你一定還能想到一個詞——凋亡。自噬和凋亡是一回事吧？答案是否定的。

細胞死亡分為三種：壞死、凋亡、自噬性細胞死亡。顯然，自噬和凋亡是并列存在的。

壞死就是機體受到損傷，細胞代謝停止，功能喪失。溶酶體里的水解酶釋放分解了整個細胞，或者是白細胞大老遠地跑來釋放了水解酶。

凋亡也稱為1型程序性細胞死亡。依靠的是胱冬肽酶等多種水解酶。細胞凋亡有以下特點：染色體濃聚、細胞皺縮、DNA降解和凋亡小體形成，最后殘余部分被巨噬細胞吃掉。

而自噬也叫2型程序性細胞死亡，它純粹是在溶酶體的作用下發生的，而不依賴于某些酶。

由此可見，凋亡和自噬是一種動態平衡。自噬可能比凋亡早發生，通過啟動自噬而抑制凋亡，從而保護細胞；自噬還可能向凋亡轉化。

為了更好地生存，細胞也是“蠻拼的”

細胞發生自噬是一個非常“保守”的過程，幾乎沒有進化。細胞自噬的出現是為了適應環境，尤其是碰上了“不好的年景”，比如缺乏營養、饑餓難耐，或者細胞中氧氣、水分特別少的時候，就需要自噬了。

自噬的研究對于臨床醫學領域非常重要。比如，腫瘤經常在環境非常差的時候還能生長，就是因為腫瘤細胞的自噬非常劇烈。所以理論上如果阻斷了腫瘤細胞的自噬，它們不是就不會生長了嗎？再比如一些神經退行性疾病，如帕金森，就是大腦里出現了一些錯誤折疊的蛋白質，而且還清除不掉，本質上也是自噬出了問題。

自噬還和免疫有關。不過，對于自噬的研究，目前還不夠深入，尤其是關于自噬的基因和自噬的機制，都還需要進一步探索與發現。