细胞自噬：帮助细胞存活的重要机制

最近20年，科学家们积极研究一种新颖的细胞现象：细胞内出现双层膜构造的囊泡，而且此囊泡内还包覆了其他的物质或细胞器。这个现象早在20世纪60年代初期就被发现，比利时科学家德杜韦（C.de Duve）进而称之为细胞自噬（autophagy，它在拉丁语中有“自己吃自己”的意思）。到了1993年，日本科学家大隈良典（Y.Ohsumi）完成细胞自噬研究历史上的一大壮举。他利用酵母菌当模式生物，发现了细胞自噬相关基因（autophagy-related gene,ATG），并一步步地建构出这些细胞自噬调控蛋白的相互关系与功能。他也因此获得了2016年诺贝尔生理学或医学奖的殊荣。

细胞自噬被认为是帮助细胞存活的重要机制。当细胞遭受生理压力时，无论是饥饿、病原体感染，还是氧化压力，都会促使细胞形成双层膜自噬体。最后自噬体会与溶酶体（lysosome）结合，溶酶体内的各种酶会把自噬体内的物质分解，以供细胞所需。而在果蝇模式中，诺费尔德（T.Neufeld）团队首先利用脂肪体观察到了与哺乳生物、线虫相同的细胞自噬现象。

又有许多研究发现，自噬不仅在帮助细胞存活中扮演调控角色，而且在细胞要进入死亡时，同样具有相当重要的正向调控功能。贝雷克（E.Baehrecke）与库马尔（S.Kumar）的研究发现，在果蝇变态的过程中，存在许多原本在幼虫的组织中必须被清除或是转化成新形态的组织，而细胞死亡的机制会被它们激活。像幼虫的唾液腺（salivary gland）及中肠（midgut）在变成蛹的阶段，通过蜕皮激素的刺激，会降低Ⅰ型PI3K的活性。不同于Ⅲ型PI3K，Ⅰ型PI3K会提高TOR的活性，进而抑制细胞自噬的发生。因此，蜕皮激素能够促进细胞自噬的发生，并且实际也观察到了细胞凋亡相伴随而产生。(www.xing528.com)

不过有趣的是，科学家在果蝇中肠细胞里表达凋亡抑制蛋白p35，或是让各种半胱天冬氨酸蛋白酶（caspase）发生突变，都无法阻止中肠在发育中降解。这表明在中肠的细胞死亡现象中，细胞凋亡并非最重要形式。反之，在唾液腺细胞内阻断凋亡机制，便会使唾液腺的分解停止，显示出发育所引发的唾腺细胞死亡，是由凋亡与自噬并行调控的。

细胞自噬除了调控果蝇发育过程中的细胞死亡，斯滕马克（H.Stenmark）团队还发现，它在其他组织中也扮演了重新塑造组织形态（remodeling）的角色，例如脂肪细胞。果蝇的脂肪组织类似于哺乳动物的肝脏及脂肪，在幼虫时期负责储存营养成分及产生能量。在成蛹的过程中，脂肪组织会从原本叠层的构造逐渐被解离成一个个独立的细胞，而这些细胞在成虫阶段会被分解掉。在此过程中，凋亡机制并非主要的调控者。然而，当科学家把自噬的路径阻断时，发现凋亡的程度会大幅提升。这显示出，细胞凋亡与自噬在脂肪组织的重塑（remodeling）中起着互相平衡的作用。