线粒体融合分裂与自噬的研究进展

宋蕊

摘要：自噬主要是真核细胞内溶酶体依赖性降解途径，和蛋白酶系统共同支持细胞器和蛋白质更新，对于保持细胞稳态具有关键作用。文章先分析了线粒体自噬与线粒体融合分裂概况，随后介绍了线粒体自噬与融合分裂的研究进展，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：线粒体;融合分裂;自噬

中图分类号：G4 文献标识码：A

引言：线粒体作为生物氧化和真核生物能量转化核心场所，不但会参与机体成长发育、新陈代谢，同时对于细胞凋亡同样具有重要作用。线粒体属于真核细胞中的能量中心，会参与到机体多样生理病理过程，所以线粒体健康状态以及整体数量会对机体状态产生直接影响。自噬能够清除那些损伤线粒体，有利于维持细胞功能。

1 线粒体自噬分析

LEM ASTERS首次提出线粒体理念，即在细胞衰老、营养不足和ROS等外部因素刺激下，细胞内部线粒体形成去极化现象，最终形成损伤，损伤线粒体被特异性包裹至自噬体内，同时和溶酶体全面融合，进一步实现损伤线粒体降解功能，能够使细胞整体环境维持一种稳定状态。自噬小泡主要经过电镜观察发现的，具体内容包含内质网、氧化物酶体、线粒体、胞浆组分等细胞器，处于特定狀态下，不管是过量或是损伤，都会导致自噬问题发生，自噬大小类型不一。在该种因素影响下，最开始自噬被当成某种随意性活动，并非是选择性活动。但通过深入研究发现，基于多种刺激条件下，细胞可以利用自噬对损伤线粒体实施选择性讲解，该种现象普遍存在于哺乳动物和酵母细胞当中。在酵母细胞处于营养不足条件下，对应自噬水平提升，经过该种途径使得大量线粒体被降解[1]。

2 线粒体融合分裂

细胞内的线粒体并非属于一种静止孤立状态，构成一组动态变化网络结构，融合与分裂之间动态平衡能够对线粒体整体形态变化和结构变化进行有效调控，实现线粒体功能调节目标，同时还与疾病产生以及能量代谢之间存在密切联系。处于正常条件下，细胞中线粒体分裂过程与融合过程维持一种平衡状态，使线粒体形态和数量维持一种稳定状态，保持正常功能变化。假如限制线粒体融合，，容易导致线粒体片产生断化现象。但在线粒体分裂过程被限制条件下，会进一步加速线粒体网络化程度。

线粒体融合分裂以及调控主要依靠某些基因及其编码蛋白。MFN1/2属于两种分布于线粒体外膜中促融合基因，其和线粒体内OPA1调控存在一定联系。线粒体分裂主要受到FISL以及DRP1两种蛋白存在密切联系，在线粒体分裂条件下，DRP1会被直接召回至线粒体中，同时和线粒体外膜中FISL融合。通过细致观察肝脏细胞内线粒体能够进一步发现，线粒体片段化和BAX调控细胞凋亡存在密切联系。经研究发现，线粒体自噬和线粒体分裂融合具有一定联系。融合分裂中的蛋白不但会参与线粒体网络化过程，同时也会影响线粒体自噬。但线粒体自噬是否因为线粒体分裂融合导致系统平衡被破坏所形成的，依然处于未知状态[2]。

3 线粒体自噬与融合分裂研究

当前对于被破坏线粒体怎样经过自噬途径被清除以及各种信号通路作用影响机制存在大量研究，但依然存在大量争议。其中某种观点提出线粒体清除主要通过ROS形成诱导的。

PARONE等通过深入研究除去DRP1后对应HELA细胞可以发现，线粒体失去了基础呼吸功能，导致ATP浓度降低，缩短细胞周期，产生mtDNA部分缺失，至于LC3-Ⅱ表达缺相继增加，经过分析发现该种结论是ROS扩大导致的。证明线粒体自噬于Drp敲除细胞内受到某种抑制。ARNOULT等进一步发现DRP1能够直接驱动线粒体产生分裂，最终导致线粒体直接消失。同时另一种分裂蛋白FISL在线粒体自噬方面的作用影响也受到广泛关注。FISL可以使线粒体呈现出片段化发展，促进形成自噬小泡，扩大线粒体自噬规模。经研究发现，FISL突变会使线粒体功能和形态结构产生直接变化，最终引发某种功能性障碍。TWIG等通过深入研究线粒体自噬中的线粒体融合分裂作用，进一步发现线粒体融合后会进一步分裂成两种子个体，其中一部分进行融合，另一部分没有融合。具备融合功能的子线粒体开始融合前会恢复，至于无法融合线粒体则不能恢复至，甚至还会在自噬小体内产生。应用荧光染料进行追踪，借助GFP-LC3验证极化线粒体整个分裂过程。此外，当线粒体融入自噬小体最终阶段应用E64D和抑制剂肽素A实施综合处理，线粒体首先产生去极化现象，随后在自噬小泡内出现，整体历时较长，从本质上能够促进线粒体自噬与去极化作用全面分离。因为和自噬相比，去极化作用先出现，具有较长持续时间，所以将其当成因为不可逆事件在重融合前发生，全面聚焦于OPA1中。此项研究认为，对应POA1表达下降率先诱导线粒体产生去极化现象，随后便会产生自噬问题，提示OPA1在整个操作过程中容易产生信号分子变化。此外，FISL敲除DRPL后所形成自噬作用进一步缩减。线粒体自噬主要在大自噬基础山形成的，整个发展过程存在选择性特征，但自噬小体内是否仅存在线粒体以及各种脑浆物质尚未出现明确定论。

相关资料证明线粒体分裂属于线粒体自噬的基础条件，COMES等通过研究发现FISL同源物FISα1对应野生型以及突变型同样具备诱发线粒体自噬功能。通过对丢失进行总结，发现其属于线粒体自噬基础特征，使FISL以及对应同源物具备诱发线粒体自噬功能。在神经元内线粒体消失后，便会导致细胞直接凋亡，各种线粒体呈现出片段化发展趋势，同时导致线粒体丧失。全面移除线粒体，使线粒体DNA被A1灰色霉素部分抑制，证明出现了自噬调控。

结语：综上所述，相关研究证明线粒体自噬与融合分裂等过程之间属于互相联系的状态，但线粒体自噬是否属于最终融合分裂结果却依然无法得知。通过研究线粒体自噬异常所引发疾病原因和线粒体网络结构功能作用，可以为相关研究提供全新入手点，为有效防治提供可靠参考依据。

参考文献

[1]张晨阳，黑常春.SIRT3抑制线粒体自噬并减轻高糖加重的神经元缺氧再灌注损伤[J].中国生物工程杂志，2021，41（11）：1-13.

[2]张妍，刘昉.线粒体动力学和线粒体自噬与心血管疾病的研究进展[J].中国心血管病研究，2021，19（02）：169-174.