大“A”三“D”：to be or not to be

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      如果有谁首先看到的是这个题目，肯定会感到无所适从，而我本来还想再加两个半中半洋的字母附加在后面的，但想想可能实在太伤脑细胞了，作摆了之。原来的题目叫：大“A”三“D”非“N”，是不是有点像密码，有如DNA上的碱基序列，如果不知道遗传密码，根本无法翻译出对应的氨基酸来。; G( C, [. q) H! m. K) D' ]
     Okay，不卖关子了，这个半东半西题目的中心意思是：三个姓“A”之死演绎了细胞的生死命运，大写的D代表death，如果细胞正常死了，机体就保持健康，如果死不了，细胞就获得永生，但结果是宿主会死，因为获得永生的细胞其实是增值失控的癌细胞，所以称为：to be or not to be！非“N"则指这三种细胞死亡方式与最常见的细胞死法——Necrosis不同，是self-killing。
% G3 L& Z) R) s& a; Q( ^  v5 W   说到这里，我想大家已差不多猜到三”A“之死所指，他们分别是：Apoptosis、Autophagy和Anoikis。如果应该这三种死法的细胞而没有死，则结果很可能就是瘤细胞的产生，乃至最后致命肿瘤的出现。因此这就是本文题目所示——大“A”三“D”：to be or not to be！5 x4 A5 b( b, F+ P; U6 [. ^

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    就像其他有生命的生物一样，人体内的细胞注定也是要死亡的。但不同细胞死亡的方式和意义是不同的，有些是病死的，有些是老死的，有些则是自杀而死的。有些死的轻如鸿毛，有些死的重如泰山，本文重视那些杀生成仁的细胞死亡方式，他们为了维持机体内的稳态，为了宿主的健康，而采取从容就义的自杀方式，目的是避免肿瘤细胞产生。3 |3 l2 D2 G7 Q$ G
    细胞凋亡就是最早被观察到的这样一种死亡方式，也称为程序性死亡(PCD: Programmed Cell Death)。Apoptosis一词来源于希腊文，由Apo（离开）和ptosis（脱落）组合而成，细胞凋亡就象树叶或花的自然凋落一样。细胞凋亡与细胞坏死不同，是机体为维持体内内环境的稳定，由基因控制的细胞自主的有序性死亡。它不是与细胞坏死一样是被动的死亡，而是一主动死亡的过程，所以也称为程序性死亡，是self-killing。* d- o) Y1 o: O, i# G. k0 f# E
  

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      这里要讲的是三“A”之死演绎细胞的生死命运，个人认为这属于一个：To be or not to be的问题。当然泛泛而谈而已，深到基因的东西可能不进去聊了，因为那个东西有点“悬”。

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       Apoptosis or cancer arisen/ c6 S- U6 J" m
      ——To be or not to be!
7 R. \( A6 K; S% x+ }        正常细胞的生长和分裂是一个高度复杂和精细的过程。为了确保细胞分裂的正常进行，每个细胞内均有一套严格的精确调控细胞增殖过程的监测机制，以维持基因组的稳定性。
- j0 Q' B$ ^& ?3 s. g      而细胞凋亡则是细胞监测系统重要的组成部分。当细胞基因组受到损伤时，细胞首先启动修复机制，一旦损伤完全修复，细胞则重新进入正常生长状态；倘若修复失败，细胞凋亡机制将被启动，损伤的细胞进入凋亡程序而被清除，从而避免已被损伤的基因组带到子代细胞中，因此消除了肿瘤发生的潜在可能。9 D& {6 h  C' v
      然而，如果调节机制出现异常，会导致本应凋亡的细胞“非法”存活。由于这些细胞带有不稳定的基因组损伤，他们容易获得更强的生长优势，从而造成细胞的失控性增殖，因此就很可能产生异常生物学行为的恶性肿瘤细胞。在细胞癌变过程中，许多凋亡活化基因功能受阻，而凋亡抑制基因的功能得到增强。一系列的实验已经发现并证明，不少肿瘤的发生其实就是由于凋亡受阻而引起的。
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Autophagy: auto=self, phagein=eat.
9 v+ K$ g9 V3 h9 Q' h8 Q3 i       自噬是细胞内的一种“自食（Self-eating）”现象，凋亡则是“自杀（Self-killing）”，二者共用相同的刺激因素和调节蛋白，但是诱发阈值和门槛不同，如何转换和协调目前还不清楚。自噬是指膜（目前来源还有争议，大部分表现为双层膜，有时多层或单层，包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等形成自噬体（autophagosome），并与内涵体（endosome）形成所谓的自噬内涵体（amphisomes），最后与溶酶体融合形成自噬溶酶体（autophagolysosome），降解其所包裹的内容物，以实现细胞稳态和细胞器的更新。  `! E3 G& w7 n" s0 M5 r* D
      目前普遍认为自噬是一种防御和应激调控机制。细胞可以通过自噬和溶酶体，消除、降解和消化受损、变性、衰老和失去功能的细胞、细胞器和变性蛋白质与核酸等生物大分子。为细胞的重建、再生和修复提供必须原料，实现细胞的再循环和再利用。它既是体内的“垃圾处理厂”，也是“废品回收站”；它既可以抵御病原体的入侵，又可保卫细胞免受细胞内毒物的损伤。因此一般说来，凋亡是程序化细胞死亡，自噬是程序化细胞存活。但是过多或过少的自噬却危害细胞。某些情况下，也可发生Autophagic cell death，造成trouble。

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Self-eating and self-killing: crosstalk between autophagy and apoptosis.6 m# t+ z$ `- j: b5 V! j/ Q
自食和自杀：自噬与凋亡之间的对话, a& J6 ~) f" G* P# t- s
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    不管是被动的坏死，还是主动地凋亡，细胞死亡后都有“尸体”。但自噬而亡的细胞却是死的干干净净，不留半点痕迹。死亡过程没有：核固缩（pyknosis）, 核破裂（karyorhexis）、细胞皱缩（shrinkage）、没有凋亡小体的形成等。目前认为，死亡的细胞主体被胞浆中大量存在的自噬体或自噬溶酶体所digesting and eating。3 B; a% J7 w/ b& i' B# N
     尽管这样，但对于自噬是否是细胞死亡的直接原因目前还存在很大的争议。到底是Cell death by autophagy（自噬引起死亡）还是Cell death with autophagy（死亡时有自噬发生，但不是直接原因）？对此，自噬研究领域“大牛”级专家Levine Beth在一篇nature的Review中表达了自己的观点。由于在形态学上两者无明显区别，但通过阻断自噬，观察细胞的结局可区分开来：Cell death by autophagy细胞存活，而Cell death with autophagy细胞死亡。（自噬性细胞死亡：一个名不副实的故事  Autophagic cell death： the story of a misnomer.）
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Autophagy and Cancer2 S) J  W- x# T/ n" `+ a
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      与凋亡（在肿瘤细胞中一般都存在缺限）不同，自噬是被优先保留的。无论是肿瘤细胞还是正常细胞，保持一种基础、低水平的自噬活性是至关重要的。因为细胞中随时产生的“垃圾”（破损或衰老的细胞器、长寿命蛋白质、错误合成或折叠错误的蛋白质等等）都需要及时清除，而这主要靠自噬来完成，因此，自噬具有维持细胞自稳的功能；如果将自噬相关基因突变失活，如神经元会发生大量聚集蛋白，并出现神经元退化。同时，自噬的产物，如氨基酸、脂肪酸等小分子物质又可为细胞提供一定的能量和合成底物，可以说，自噬就是一个“备用仓库”。如Atg-5缺陷的小鼠在出生后喝上第一口奶之前就会饿死。更重要的是，自噬活性可在代谢应激（饥饿、生长因子缺乏、射线、化疗等）时大大增强，表现为胞浆中迅速涌现大量自噬体，这一现象被称为“自噬潮”（autophagic flux），广泛用于自噬形成的监测。自噬潮为细胞度过危机提供了紧急的营养和能量支持，有利于细胞的存活。
& ]2 E/ b' G/ @. m1 e0 {7 L       鉴于自噬的上述作用，自噬可为肿瘤细胞带来几大好处：1）肿瘤细胞本身就具有高代谢的特点，对营养和能量的需求比正常细胞更高，但肿瘤微环境往往不能如意，如肿瘤发生初始期到血管发生之前、肿瘤长大发生血管崩塌时、肿瘤细胞脱离原发灶游走时等都会出现营养不足或供应中断，而此时提高自噬活性可以有助于度过这一危机。& a( J) a* i  q3 L# j: L
       2）当化疗、放疗后，肿瘤细胞会产生大量的破损细胞器、损坏的蛋白质等有害成分，而此时提高自噬活性可及时清除这些有害物质，并提供应急的底物和能量为修复受损DNA赢得时间和条件。2 p( N$ i' }# x7 [+ e
       由于自噬减少了肿瘤细胞在代谢应激时发生坏死的机会，而对于肿瘤细胞群体而言，需要一部分细胞发生坏死，以引发适度的炎症（有利于血管的长入、吸引免疫细胞分泌生长因子等）。研究发现，很多类型的肿瘤在代谢应激时会“组成性”活化PI3K信号以抑制自噬（由于凋亡通路已受阻，抑制自噬会促进坏死），但具体机制尚不清楚。, u# F, d7 n9 V7 ]4 e
       自噬与肿瘤的关系可能是双重的。①对不同的细胞，自噬的作用可能不同。②相同的细胞在不同的外部因素作用时，自噬的作用可能不同。③在肿瘤发生发展的不同阶段，自噬的作用可能不同[Levine Bet al., 2004]。肿瘤生长的早期阶段自噬增强，是由于此时肿瘤的血管化作用不足，癌细胞的营养供给有限，需要通过自噬为自身提供营养。肿瘤进入发展阶段后基因变异积累，使包括 Beclin 1在内的众多抑癌基因失活，自噬活力降低。④对单个细胞和对整个肿瘤阻滞的作用可能不同[Degenhardt et al., 2006]。自噬功能不全的细胞易于坏死，但是坏死组织产生的细胞因子（包括部分生长因子）反而会促进肿瘤的生长。上述各种假设均有待证实。肿瘤为细胞分化障碍性的疾病已得到肯定，但自噬在肿瘤细胞的分化抑制过程中起着什么样的作用，自噬水平提高是抑制分化甚至导致去分化还是促进分化等问题尚未解决。
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