脫水幫助細胞處理廢物

德國柏林萊布尼茨—福斯格斯研究所（FMP）研究人員，發現了一個以前未知的機制：滲透壓，即水和離子平衡的改變，在數小時內觸發反應，導致自噬體和溶酶體的形成和活性增加。相關論文刊登于《自然—細胞生物學》，詳細描述了新的信號通路，并為改善人們對環境影響細胞循環和降解系統的理解，以及如何將這些知識用于治療，提供了一個重要的基礎。

人體細胞偶爾需要一次“大掃除”，以便去除錯誤折疊的蛋白質分子或損壞的細胞器，防止蛋白質分子聚集。負責這種去除機制的是“自噬”及與其密切相關的溶酶體系統。大量研究表明，自噬和溶酶體在衰老和神經退行性疾病中起著重要作用。但是，除了饑餓之外，還有什么讓這個重要的系統運轉起來呢？

現在，研究人員發現水分損失能誘導溶酶體的形成和自噬。“當脫水發生時，我們會突然在細胞中看到更多的溶酶體，這里聚集的蛋白質分子被降解。”論文共同作者、FMP 博士Tanja Maritzen 說，“這是一種聰明的適應，因為細胞水分的流失同時促進了蛋白質的聚集，必須迅速清除這些聚集物，以確保細胞的持續功能。”

研究還揭示，離子轉運體NHE7 負責開啟該新通路。在脫水的情況下，離子轉運體NHE7 從正常位置的細胞內部，轉移到細胞質膜以保護細胞不受外界干擾。這導致鈉離子流入細胞，間接地增加了鈣的水平，鈣是細胞質中的關鍵信使。鈣水平升高激活了一種名為TFEB 的轉錄因子，它最終開啟了自噬和溶酶體基因。換句話說，該系統由離子轉運體NHE7 啟動，由滲透脅迫觸發。

“這種途徑是完全未知的，是一種全新的機制。”該團隊負責人Volker Haucke 說，“該研究展示了水和離子平衡對細胞和組織分解缺陷蛋白分子能力的基本影響，我們計劃更好地了解這一機制，在衰老、神經退化和預防其他幾種疾病方面的作用。”