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[转载]表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)通过影响内质网应激时mTOR-AMPK通路的平衡来促进自噬依赖性生存

已有 3392 次阅读 2021-3-25 12:21 |个人分类:医学知识|系统分类:科研笔记|文章来源:转载

没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)通过影响内质网应激时

mTOR-AMPK通路的平衡来促进自噬依赖性生存

细胞内稳态的维持在很大程度上取决于细胞对各种内外刺激作出适当反应的能力。最近提出内质网应激反应中的生死决定是由自噬、凋亡和mTOR-AMPK通路之间的相互作用决定的,其中从自噬依赖性存活到凋亡细胞死亡的短暂转换是由GADD34控制的。

探讨表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(EGCG),绿茶中的主要多酚,在促进自噬依赖性生存中的作用,并验证在延长内质网应激时GADD34与mTOR-AMPK通路连接的关键作用。通过使用HEK293T细胞获得,揭示了EGCG治疗能够通过诱导自噬来延长细胞活力。证实EGCG诱导的自噬是mTOR依赖性和PKA非依赖性的,而且还需要ULK1。用EGCG预处理细胞可减少GADD34抑制(通过guanabenz或siGADD34处理)对自噬的负面影响。即使在没有GADD34的情况下,EGCG也能通过上调自噬依赖的存活率来延缓凋亡细胞的死亡。他们的数据表明EGCG通过改变内质网应激中mtk或AMPK通路的平衡,在促进细胞存活方面发挥了新的作用。

绿茶是一种传统的中国茶,由茶树叶制成,它具有丰富的生物化学和药理活性,包括抗氧化、抗炎和抗癌特性。绿茶含有多种多酚成分,例如儿茶素、表儿茶素和表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(EGCG)。最丰富的绿茶多酚EGCG的作用已在各种病理生理条件下得到证实,包括胰岛素抵抗、内皮功能障碍和缺血再灌注损伤。许多科学报告提出绿茶能够通过抑制端粒酶、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、活化蛋白-1或核因子(NF-)κB影响多种生物过程。研究还表明,EGCG通过延缓衰老和与年龄相关的疾病,能够在多种应激条件下显著延长寿命。

细胞内稳态由一种进化上保守的细胞保护性细胞消化过程(称为自噬)精细控制。即使在生理条件下,细胞仍具有残余的自噬活性;然而,在各种应激事件(即饥饿和生长因子缺乏)期间,该过程变得更加有效。在自噬过程中,细胞成分被隔离成一个双膜囊泡,其内容物随后被传递到溶酶体并被溶酶体降解。由于自噬在维持细胞内稳态中的关键作用,这种自食过程受到精确调控。有趣的是,过量的自噬也会导致细胞死亡。

自噬的关键作用之一是在有限的营养供应条件下维持必要的细胞活性和生存能力。因此,自噬受到营养状况的两个传感器,即mTOR和AMPK的严格控制。mTOR(雷帕霉素的哺乳动物靶点)是mTORC1复合物中的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,是mTOR途径的主要组成部分。这个复合物是一个主调节器,通过整合来自外部和内部信号的输入,如生长因子、氨基酸、葡萄糖和能量状态,来控制生长和新陈代谢。除了mTOR外,AMPK(AMP活化蛋白激酶)还可以感知细胞的能量状态,在维持能量稳态方面起着至关重要的作用。AMPK严格控制ATP消耗过程,如糖原或蛋白质合成,并上调产生ATP的过程(即糖酵解)。AMPK能够通过磷酸化ULK1促进自噬,ULK1是自噬体形成的主要诱导物之一。然而,在营养丰富的条件下,ULK1也受mTOR依赖的抑制性磷酸化调节。此外,AMPK通过磷酸化直接抑制mTORC1复合物,表明在生理条件下,AMPK-mTOR途径的适当平衡是必不可少的。

最近有研究表明,EGCG可能在各种应激事件中诱导细胞保护性自噬。EGCG治疗可促进原代牛内皮细胞和人肝癌(HepG2)细胞自噬体的形成。EGCG通过促进自噬通量消除棕榈酸诱导的脂滴积聚[24]。EGCG给药后的自噬增强不利于乙型肝炎病毒的复制,因此被认为是一种潜在的治疗策略。EGCG还具有神经保护作用,通过激活自噬和抑制Bax和细胞色素c在朊蛋白诱导的损伤中的移位。尽管EGCG在各种疾病中增强自噬的积极作用已经被提出,但是这种天然化合物诱导的调节机制的细节还没有被揭示。

Huang等人提出EGCG以剂量依赖性方式上调AMPK活性,而在肝癌细胞中mTOR途径受到抑制。对接实验也表明EGCG是mTOR的ATP竞争性抑制剂。Kim等人认为EGCG通过AMPK介导的机制增强自噬。有趣的是,EGCG同时刺激AMPK和ULK1,但不刺激mTOR,这表明多酚诱导的自噬独立于mTOR途径[24]。这些结果表明EGCG对AMPK有增强作用,但对mTOR通路的影响仍然是矛盾的。

激活自噬对高水平内质网(ER)应激具有细胞保护作用。这种短暂的自噬升高以mTOR下调和AMPK上调为特征。因此,mTOR抑制剂和/或AMPK激活剂(如雷帕霉素、白藜芦醇和甲吡拉通)能够延缓过度内质网应激期间的凋亡细胞死亡。EGCG能够恢复Ca2+稳态,提示其在内质网应激中的细胞保护作用;然而,EGCG调节内质网应激反应的详细机制仍有待阐明。

在这项研究中,他们利用人细胞系探讨了EGCG依赖性自噬的机制及其在内质网应激中的作用。EGCG刺激的细胞保护性自噬是通过mTOR和ULK1共同调节的。EGCG诱导的自食过程与PKA无关。EGCG影响mTOR-AMPK的平衡,后者通过上调内质网应激时的自噬来延缓凋亡细胞的死亡。他们的数据证明了EGCG在内质网应激中影响生死决定的一种新机制。




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