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自噬机理的哲学理解
自噬是一个复杂机制,在概念上也有模糊的范围。一般研究人员理解的自噬是细胞内部自我清理细胞器的一种机制。在这个概念上还涉及不到细胞的死亡。但是现有研究者所理解的自噬概念是分至少两个层级。较低层级的自噬是指以上所述的,在细胞内清理细胞器的自噬;而较高层级的自噬就是导致细胞死亡的自噬,这个概念可以看作细胞凋亡的前奏。如果在细胞死亡这个范畴来理解自噬,那么可以把因自噬(较低层级的自噬超过阈值,可以看作自己把自己清理至死亡)而导致的细胞死亡称作“自噬”(ACD),这个层级的自噬概念是和凋亡、坏死是平行的。
显然,从整体上看自噬发生在不同层级的水平取决于自噬程度是否达到细胞死亡的阈值。如果自噬的程度没有达到细胞死亡,那么这个就是细胞内的自噬,不但不使细胞死亡,相反使细胞活的更好;如果自噬的程度超过细胞死亡的阈值,比如自噬过程使得细胞内的大部分支持型细胞器自毁,那么这个引起了细胞死亡的自噬就是与凋亡和坏死同样层级的概念。所以说,研究自噬其实是个复杂过程,对于单个细胞来说,自噬有的时候是有利的,有的时候是有害的。
对于单个细胞来说,因为自噬的程度的不确定性,所以单个细胞的命运就有不确定性。如果自噬的程度较低,单个细胞内发生的自噬就是有利于该细胞的存活。按照薛定谔的说法,自噬能够使得单个细胞在结构上更加有序,所以是个熵减的过程。单个细胞的生命也不可能违背热力学第二定律(熵增),我们大可放心的预测细胞内自发的自噬过程也只是缓解细胞的衰老(失序或熵增)而不可能逆转单个细胞的寿命,也就是说,单个细胞的衰老程度必定大于一个新生细胞。
对于人体来说,单个细胞的衰老未必造成人体的衰老,因此研究细胞内的自噬是无助于研究人体衰老的机制。相比于人的治疗手段或操作能力,细胞内的自噬是人所无法企及的,或者是人无法有效操控的。这还有另一个原因,比如对于癌细胞来说,正常细胞的自噬和癌细胞的自噬应该没有本质区别,所以人类想通过操控癌细胞内的自噬必然同样会影响的正常细胞的自噬,这种无法区隔的影响必然限制人类的癌症治疗。
细胞内的自噬是符合薛定谔所说的负熵规律(这种自噬维持细胞的生命),同样的导致细胞死亡的自噬也符合负熵规律(这种自噬和凋亡及坏死一样能够清理那些不健康的细胞,从而维持身体整体细胞的健康水平)。同样的自发的ACD也不可能逆转人体的寿命。但是如果考虑人为的操作,那么至少在理论上如果坏死和凋亡一样,ACD也同样可以逆转人体的寿命。比如如果能够让已有的癌细胞发生自噬(ACD)、凋亡或坏死,那么身体内的健康细胞比率增加到100%,人体不但不会自毁,反而更加年轻。再比如,如果能够让身体那些衰老的细胞发生死亡(通过自噬、凋亡或坏死),原来身体内衰老细胞的比率是a%,清理了这些衰老细胞b%,身体能够自发的再生新的健康细胞,那么身体的衰老细胞比率就降为(a-b)%。如果能够持续不断的对这些老弱病残细胞的清理(如果细胞内自噬对有问题的细胞器的清理),人体将会永远不衰老。
因此,自噬的研究可能会精确了解基因对细胞内问题细胞器清理的自发程序,但是无助于人类疾病的系统研究。如果要找出人类疾病的解决思路更应该研究细胞层级的自噬。而这个层级的自噬其实和凋亡及坏死具有统一的性质,其研究也具有相同范式。
以下这篇论文就是比较好的可以类比自噬研究的范例(乳腺细胞自毁就类似于单个细胞细胞器的自噬),自噬已获诺奖,再跟风研究已经没有意义,但是如下这些研究是可以提倡的。
英国谢菲尔德大学的Nasreen Akhtar决定带领着团队进行调查。
他们已经找到了他们想要专注研究的蛋白质Rac1,它在产奶和吞噬作用中均起着重要作用。他们培育了无法产生Rac1蛋白的小白鼠,并观察它们在生下后代之后的反应。
第一窝小白鼠活了下来,但它们比一般的新生老鼠更小,而随后的小白鼠都死了。
该团队发现在第一次怀孕时,小白鼠体内多余的细胞和奶堵塞了乳腺组织,造成了如此严重的炎症和肿胀,以至于小白鼠无法产生足够的奶喂养新的后代。
Akhtar解释道:“在没有Rac1蛋白的情况下,死亡细胞和奶会淹没相互连接的乳腺导管,使得它们变肿,并出现慢性炎症。之后肿胀的导管无法在未来的孕期中产生乳汁。”
这是人类第一次发现Rac1不仅与吞噬作用有关。当Rac1蛋白促进在乳腺组织中进行的吞噬作用时,还能让已死或者濒死的上皮细胞多在腺泡上连接一段时间,这能鼓励它们彼此吞食而不是让免疫细胞参与进来。
监督该研究的Charles Streuli表示:“它牵制了炎性吞噬细胞,让上皮细胞自己来做清理工作。”
这一研究能够帮助我们理解我们怎样才能每年弄走相当于自身体重的死亡细胞。Ahktar解释说:“如果免疫吞噬细胞是唯一一种负责清理身体的细胞,那么我们的身体将处于持续发炎状态。很有可能其它许多器官中也出现了上皮吞没现象,因为这种细胞是我们身体的基石。”
它还能帮助我们了解为何特定细胞会癌化,哺乳期结束时在腺泡中吞噬彼此的上皮细胞也是百分之九十的癌症发源地。对于研发以Rac1为基础的抗癌疗程的研究人员们而言,这是个非常重要的消息。
这些研究结果已被发表在《细胞发育》(Developmental Cell)期刊上。
http://www.sciencealert.com/women-s-breasts-start-to-eat-themselves-once-they-re-done-breastfeeding
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5022528/
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GMT+8, 2024-10-4 05:28
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