許多有機(jī)物的細(xì)胞能夠通過一個(gè)叫做自體吞噬的過程來降解糖、脂肪和蛋白,,從而達(dá)到循環(huán)利用的效果。一項(xiàng)新的研究表明當(dāng)新生兒出生并脫離了胎盤的營養(yǎng)供應(yīng)時(shí),,在母親用乳汁喂養(yǎng)前,,它們能夠通過降解自己的一部分細(xì)胞來維持能量供應(yīng)。研究人員將這些發(fā)現(xiàn)刊登在2004年11月4日的Nature上,。
已經(jīng)知道酵母和蠕蟲有許多基因能夠幫助它們吃掉它們自己的一些細(xì)胞,。但是研究人員到目前為止只發(fā)現(xiàn)了一種哺乳動(dòng)物的自我吞噬基因——Atg5。當(dāng)成年小鼠饑餓時(shí),,這種基因編碼的蛋白的水平就會上升,。研究人員想知道新生兒在斷絕了母親子宮的營養(yǎng)供應(yīng)后是否會利用自我吞噬以在母親開始乳汁喂養(yǎng)之前保持能量供應(yīng)。
研究人員首先創(chuàng)造出缺少Atg5基因的兩個(gè)拷貝的小鼠,。新生小鼠表面上看起來是健康的,,但是如果它們沒有乳汁喂養(yǎng),其發(fā)生死亡的速度是正常的挨餓新生小鼠的兩倍,。這意味著它們?nèi)鄙僖恍┱P∈髶碛械臓I養(yǎng)物質(zhì),。研究人員還將一種綠色的發(fā)光蛋白插入到小鼠中,以便于細(xì)胞自我吞噬的研究,。研究人員發(fā)現(xiàn)正常新生小鼠的自我吞噬活躍的部位是心臟,、橫隔膜和肺細(xì)胞,,而大腦中則不活躍。但是缺少Atg5的小鼠則沒有出現(xiàn)這種情況,,這一點(diǎn)證實(shí)了這種基因在新生兒自我吞噬過程中起到關(guān)鍵作用,。
這項(xiàng)研究首次在哺乳動(dòng)物中證明自我吞噬作用與新生兒有明顯的關(guān)系。這些結(jié)果也表明嬰兒在剛出生后既能利用蛋白質(zhì)也能利用儲存的脂肪,。
嬰兒出生時(shí),,他們與胎盤食物供應(yīng)的聯(lián)系就被切斷了。新的研究表明,,他們能分解掉自己的部分細(xì)胞,,可能是用來維持能量,直到母親來給他們哺乳,。
多種生物的細(xì)胞都能通過一個(gè)名為“自我吞噬(‘自己吃掉自己’)”的過程,,分解糖類、脂肪和蛋白質(zhì),,以此來重復(fù)利用自身的組成部分,。酵母和蠕蟲具有多個(gè)協(xié)助它們吃掉少量自身細(xì)胞的基因——其中部分基因能被饑餓所觸發(fā)。然而,,研究人員迄今只發(fā)現(xiàn)了一個(gè)哺乳動(dòng)物的自我吞噬基因:Atg5,。在饑餓的成年大鼠體內(nèi),基因編碼的蛋白產(chǎn)物存在于全身各處,,只有腦部的含量較少,。日本東京都醫(yī)科研究所的分子生物學(xué)家Noboru Mizushima及其同事希望弄清,剛剛失去母親子宮食物供應(yīng)的新生兒是否能利用自我吞噬作用維持能量,,直到他們開始吸吮母親的乳汁。
為了弄清這一點(diǎn),,他們繁育出Atg5基因缺失的小鼠,。新生小鼠看上去相對比較健康,但如果不開始吃奶,,它們的死亡速度就會比挨餓的正常新生小鼠快一倍,,這說明它們?nèi)鄙倌承┱P∈髶碛械臓I養(yǎng)成分。研究小組還向小鼠體內(nèi)插入了一種能發(fā)綠光的蛋白質(zhì),,這種蛋白質(zhì)在細(xì)胞進(jìn)行自我吞噬的過程中可使其變亮,。研究人員對出生3小時(shí)至2.5天的正常小鼠的各種組織進(jìn)行了檢查,發(fā)現(xiàn)心臟,、橫膈膜和肺細(xì)胞的自我吞噬作用活躍,,而大腦則不然。Atg5基因缺失小鼠并無這種活動(dòng),,證明該基因在新生兒自我吞噬過程中扮演了關(guān)鍵的角色,。他們在11月4日出版的《自然》雜志上報(bào)告了這一結(jié)果。
密執(zhí)安大學(xué)安阿伯分校的細(xì)胞生物學(xué)家Daniel Klionsky表示,該研究首次表明,,哺乳動(dòng)物體內(nèi)的“自我吞噬作用與正常生理過程——出生——之間具有明確的聯(lián)系”,。他說,此外該結(jié)果還表明,,嬰兒出生后即立刻對體內(nèi)儲存的蛋白質(zhì)和脂肪加以利用,。