内质网应激中线粒体的作用

发表时间:2016/6/14   来源:《健康前沿》2016年3月   作者:李爱云 刘保林 黄芳 (通讯作者)
[导读] 内质网是细胞内分布最广泛、维持细胞功能重要的细胞器。

(中国药科大学中药药理教研室  江苏  南京  211198)
        摘要  内质网和线粒体为细胞中关系密切的细胞器,细胞应激可引发内质网应激(ER Stress),线粒体功能在ER Stress中发挥重要作用,通过线粒体相关的内质网膜(MAMs)传递信号影响ER Stress的发生与发展。
        关键词  ER Stress MAMs 线粒体
        内质网是细胞内分布最广泛、维持细胞功能重要的细胞器,其功能包括蛋白质的折叠,Ca2+的存储,脂质、碳水化合物的代谢及信号传导。细胞应激如Ca2+失调,氧化还原失衡,蛋白质糖基化异常及蛋白折叠缺陷均可导致未折叠或错折叠蛋白在内质网腔中积聚,引发ER Stress。细胞内存在一个完善的恢复细胞稳态或促进细胞死亡的信号通路,包括未折叠蛋白反应,内质网相关的蛋白降解途径(ERAD),自噬,缺氧信号及线粒体生物合成,统称为ER Stress反应[1]。非折叠蛋白反应是体内一系列适应性级联反应,通过调节内质网的三个膜感应蛋白而激活特定的下游转录程序:ATF4(PERK),剪切的ATF6(ATF6),拼接型XBP1(IRE1α),这些转录因子可直接激活分子伴侣蛋白的转录[2],促进内质网中蛋白质的折叠能力而减轻ER Stress,保护内质网功能。
        线粒体是细胞内的具有双层膜结构的细胞器,之前研究认为线粒体为细胞质中独立存在并完成特定细胞和代谢功能的细胞器,近年来,越来越多的研究表明线粒体与内质网不仅在生理功能上相互联系,在病理条件下也存在信号传导,影响彼此的功能,导致细胞死亡及慢性疾病的发生[3]。
        线粒体通过MAMs与内质网紧密相连,MAMs对于内质网与线粒体间的Ca2+信号传导、脂质转运及能量代谢至关重要[4]。线粒体Ca2+的摄取有利于调节线粒体代谢和内质网稳态,内质网与线粒体间Ca2+转运障碍导致细胞质中游离的钙离子增加,可通过激活p38丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)而引发ER Stress[5]。细胞内的ROS主要来源于线粒体,线粒体功能紊乱引起细胞内ROS异常升高引发氧化应激。此外,线粒体与内质网毗邻可保证内质网ATP的需求。
        内质网与线粒体不仅在结构和功能上相互影响,线粒体应激与ER Stress也密切相关,共同参与疾病的发生与发展。线粒体应激在ER Stress中发挥重要作用,应激信号从内质网传导至线粒体,根据细胞应激的程度,引起线粒体促生存或促凋亡的适应性变化。


在ER Stress的适应性早期,促进细胞器间的Ca2+转运,促进线粒体氧化呼吸链活性,促进线粒体ATP的合成;而持续的ER Stress通过抑制线粒体氧化呼吸链、降低细胞内ATP的水平而损害细胞代谢,引起细胞凋亡或程序性细胞死亡[6]。因此,线粒体稳态对于改善ER Stress、维持内质网稳态有重要作用。
参考文献
[1] Senft D, Ronai Z A. UPR, autophagy, and mitochondria crosstalk underlies the ER stress response [J]. Trends in biochemical sciences, 2015, 40(3): 141-148.
[2] Bronner D N, Abuaita B H, Chen X, et al. Endoplasmic Reticulum Stress Activates the Inflammasome via NLRP3- and Caspase-2-Driven Mitochondrial Damage [J]. Immunity, 2015, 43(3): 451-462.
[3] Vannuvel K, Renard P, Raes M, et al. Functional and morphological impact of ER stress on mitochondria [J]. Journal of cellular physiology, 2013, 228(9): 1802-1818.
[4] Rieusset J, Fauconnier J, Paillard M, et al. Disruption of calcium transfer from ER to mitochondria links alterations of mitochondria-associated ER membrane integrity to hepatic insulin resistance [J]. Diabetologia, 2016, 59(3): 614-623.
[5] Lim J H, Lee H J, Ho Jung M, et al. Coupling mitochondrial dysfunction to endoplasmic reticulum stress response: a molecular mechanism leading to hepatic insulin resistance [J]. Cellular signalling, 2009, 21(1): 169-177.
[6] Rath E, Haller D. Mitochondria at the interface between danger signaling and metabolism: role of unfolded protein responses in chronic inflammation [J]. Inflammatory bowel diseases, 2012, 18(7): 1364-1377.


 

投稿 打印文章
留言编辑 收藏文章 推荐图书 返回栏目 返回首页

  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: