渗透压被认为是细胞废物处理的刺激剂

自噬和溶酶体相互作用的细胞废物处理执行基本功能，例如降解破坏细胞功能的受损蛋白质分子，并将生成的结构单元(例如氨基酸)重新引入代谢系统。

已知该再循环过程使细胞保持年轻，并且例如防止在神经退行性疾病中发生的蛋白质聚集。但是，除了饥饿之外，实际上还可以使这个重要的系统继续运转吗?柏林的Lebniz-ForschungsinstitutfürMolekulare Pharmakologie(FMP)的研究人员现在发现了一个以前未知的机制：渗透胁迫，即水和离子平衡的变化，在数小时内触发了反应，导致自噬体的形成和活性增加。溶酶体。

现在发表在《自然细胞生物学》上的这项工作详细描述了新的信号传导途径，并为增进我们对环境影响对我们的细胞再循环和降解系统的影响以及如何将这些知识用于治疗的理解提供了重要基础。目的。

我们的细胞有时需要“春季清洁”，以便可以去除折叠错误的蛋白质分子或受损的细胞器，从而防止蛋白质分子聚集。导致这种清除的机制是所谓的“自噬”和紧密相关的溶酶体系统，其发现获得了2016年诺贝尔医学奖。

大量研究表明自噬和溶酶体在衰老和神经退行性疾病中起着核心作用。人们也普遍认为，禁食或食物匮乏可以启动这种细胞降解和再循环过程。除此之外，关于细胞和器官如何控制其蛋白质分子的质量以及哪些环境影响给出开始清除的决定性信号知之甚少。

失水诱导溶酶体和自噬的形成

柏林的莱布尼兹-佛蒙特大学医学院(FMP)的科学家们现在已经确定了一个新的诱因：渗透胁迫，即细胞失水的状态，启动了自噬和溶酶体降解系统。该研究刚刚发表在著名的《自然细胞生物学》杂志上。

共同最后的作者PD博士Tanja Maritzen解释说：“当发生脱水时，我们突然发现细胞中有更多的溶酶体，即更多的细胞器中聚集的蛋白质分子被降解。”“这是一种聪明的适应方法，因为细胞失水同时促进了蛋白质的聚集。必须迅速去除这些聚集体以确保细胞的持续功能，当细胞具有更多的溶酶体时，效果会更好。”

离子转运蛋白NHE7开启了新发现的途径

研究人员能够使用星形胶质细胞(协助大脑神经细胞工作的大脑星形细胞)观察脱水细胞在分子水平上发生的情况：如果发生脱水，离子转运蛋白NHE7会从细胞内部移位，它通常位于细胞限制的质膜上，该膜将细胞与外界隔绝。这导致钠离子流入细胞，间接增加了细胞溶质中钙(一种重要的信使)的水平。钙水平升高又激活了称为TFEB的转录因子，该因子最终打开了自噬和溶酶体基因。换句话说，该系统是由渗透压触发的离子转运蛋白NHE7启动的。

研究小组的负责人，最后的作者沃尔克·豪克(Volker Haucke)教授说：“这种途径是完全未知的。”“这是一种新机制，可应对与以前已知的生理挑战完全不同的生理挑战。”

发现脑细胞中的聚集蛋白

相反的实验揭示了该途径对人类健康的重要性：当研究人员去除信号传导途径的一部分，例如转运蛋白NHE7或转录因子TFEB时，在渗透胁迫条件下星形胶质细胞中聚集的聚集蛋白分子;他们无法分解。在这项研究中，这种现象被证明为诸如突触核蛋白(一种在帕金森氏病中起作用的蛋白质)的成分。

Haucke教授和Maritzen博士各自研究组的博士后TaniaLópez-Hernández说：“特别是神经退行性疾病可能是这种途径未正确接通的结果。”“此外，NHE7是一个所谓的阿尔茨海默氏症风险基因。我们现在对为什么该基因发挥如此关键作用有了新的见解。”

另一个有趣的观点是，通过X染色体传播的男孩智力残疾是由于NHE7基因的突变所致。研究人员怀疑这种疾病的机制与现在已经描述的降解机制有关。如果只有开关(即NHE7蛋白)有缺陷，则可以尝试以另一种方式打开该途径。“在实践中修复遗传缺陷非常困难，而且极其昂贵，但是可以想到，药理学上会影响NHE7蛋白或使用其他刺激物(如亚精胺)作为食物补充剂来打开这些患者的自噬系统”，细胞生物学家和神经治疗研究者Volker Haucke解释说。

基础研究的医学意义

但是，为了进行此类干预，需要对基础进行更彻底的研究。例如，目前尚不清楚渗透压如何影响NHE7向细胞表面的转运。还不知道是否启动了整个降解系统，还是仅打开了单个基因，还是需要哪种对渗透压的特异性反应来激活溶酶体系统。还不知道该生理过程可能触发哪些其他刺激。研究人员现在寻求在后续项目中回答所有这些问题。

Volker Haucke说：“我们的工作向我们展示了水和离子平衡对我们的细胞和组织分解有缺陷的蛋白质分子的能力的根本影响。”“现在，我们希望对这种机制有更好的了解，这也是因为它在衰老，神经退行性疾病和其他几种疾病的预防中起着重要作用。”

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