两种小分子化合物调节自噬及其相关生物学功能的研究

【摘要】：自噬作为一个重要的细胞生物学过程,是近二十年迅速发展的一个重要研究领域。美国的Science杂志曾经将自噬的研究列为2005年科技领域的六大热门事件之一,足见科学界对自噬领域的重视。事实上,也有越来越多的科学家参与到自噬领域的研究中,并得出了一系列有价值的研究成果。自噬,是一种在真核细胞中十分保守的“吃自己”的过程。它通过形成特殊的自噬体结构将胞质内的大分子物质(如蛋白质、RNA、过量储存的糖原等)和一些细胞内源性底物(如衰老、破损的细胞器等)包含其中,再与溶酶体结合并利用溶酶体中的水解酶降解这些内容物,以实现细胞本身的代谢需要以及维持自身的内稳态平衡。自噬作为真核生物中广泛存在的生物学过程,对于细胞及机体正常的生长发育十分重要,越来越多的研究证实了自噬在人类的多种疾病中扮演了重要的生理学病理学角色。通过调控自噬来辅助疾病的治疗已经成为一个新的研究方向。在本篇论文中,我们介绍了两种小分子化合物在肿瘤细胞中诱导自噬的能力并研究了其相关生物学功能。 在第一部分工作中,我们发现了小分子染料Hoechst33342可以在宫颈癌细胞HeLa中引起caspase非依赖型的细胞死亡现象。通过静态以及动态的检测方法,我们又进一步证实了Hoechst33342可以引起明显的自噬现象。有意思的是,ROS (reactive oxygen species)参与了这两个生物学过程。通过加入ROS的抑制剂,我们发现Hoechst33342引起的caspase非依赖型细胞死亡以及自噬都会随着ROS的抑制而受到相应的抑制。关于自噬与凋亡之间的关系一直没有明确的定论,往往要根据具体情况进行分析。我们也分析了Hoechst33342诱导的自噬与其引发的caspase非依赖型细胞死亡之间的关系。结果显示,通过自噬抑制剂及沉默自噬相关基因的方法抑制自噬之后,促进了更多的细胞走向死亡。这说明Hoechst33342诱导的自噬在这个过程中起到了一个保护细胞存活的功能。这部分研究展示了Hoechst33342的一个未知的可诱导自噬发生的生物学效应,并且为ROS与自噬和caspase非依赖型死亡三者之间的关系提供了进一步的论证。 在第二部分工作中,我们研究了一种传统的中药成分——丹皮酚。这种小分子化合物已经被证明具有许多药理学及生理学功能,比如镇静、催眠、解热、镇痛、抗炎、抗菌、免疫调节及抗肿瘤等。特别是在抗肿瘤方面,丹皮酚可以通过促进细胞凋亡而发挥较好的抑制肿瘤细胞增殖的效果。在本文的研究中,我们的实验结果显示丹皮酚也可以在HeLa细胞中引起明显的自噬体聚集现象。另外,我们用丹皮酚和化疗药物阿霉素对肿瘤细胞联合给药,发现丹皮酚可以促进HeLa细胞对阿霉素的敏感性,促进更多的细胞发生死亡。在对阿霉素有耐药性的人乳腺癌细胞(MCF-Dox)中,也有相同的效应。而自噬的发生在丹皮酚的这种增敏效应中起到了一个重要的作用,抑制自噬会明显减弱丹皮酚的增敏效应。这些结果证明丹皮酚可以在HeLa细胞中引起细胞自噬体聚集现象,并且增强阿霉素对HeLa细胞及MCF-Dox细胞的杀伤作用。而丹皮酚对自噬的影响在其增敏作用中扮演了重要的角色,这为丹皮酚在抗肿瘤的治疗方面提供了新的理论参考。