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溶酶体的发现历程及研究进展何志文，陈汉跃，胡博文（临床122班）[abstract]溶酶体是动物细胞中的细胞器，内含多种高浓度的酸性水解酶，目前已证实所含水解酶多达60多种,其主要功能是在细胞内起消化作用，对机体也有 防御功能，并能清除衰老细胞和多余的细胞器溶酶体酶岀现异常而造成的疾病 目前已发现多种，溶酶体对机体代谢的有着重要意义，因此它的研究备受关注[key words]溶酶体，发现历程，功能，疾病1.发现历程溶酶体的发现与其他细胞器有所不同，它先由生化分析方法发现，之后才在 电子显微镜下被证实1949年，德迪夫正在研究胰岛素对大鼠肝组织的作用当这一研究接近尾声时，一个偶然的现象使他困惑不解：有一种酸性水解酶，刚 从肝组织分离出来的时候活性并不高，但是保存5天后，活性大大提高德迪夫 直觉地认为，这种酶很可能存在于细胞内的某个“容器”中，从“容器”中释放出来 后才表现出活性德迪夫凭借敏锐的洞察力，觉察到这其中一定隐藏着不同寻常 的奥秘他继续做了许多实验，结果证明了他的推测：这种酶包在完整的膜内， 当膜破裂后，酶得以释放出来酶的潜伏状态与包裹它的膜结构的完整性有关不久以后，其他科学家用电子显微镜和细胞化学方法，证实了德迪夫的发现。

1956年，科学家正式将这种新发现的细胞器命名为溶酶体2.溶酶体的结构与功能溶酶体最外层为单层脂膜,7 -10 nm厚，其磷脂成分与质膜接近，而与其他细胞器膜组成不同，这可能是由于质膜与溶酶体膜融合的结果一般认为,溶酶体膜主要是从高尔基体岀芽生成,再与细胞内的吞噬泡融合鞘磷脂可通过胆固醇与膜紧密结合稳定溶酶体,可能是其与胆固醇结合影响了膜的流动性，形成了有利 于膜稳定的结构溶酶体膜与细胞其他膜结构上的不同之处在于溶酶体膜上有V型H+・ATPase,通过水解ATP将质子转运到溶酶体内，以维持其性环境;膜上含有多种转运蛋白，可将有待降解的生物大分子转运进溶酶体,并将水解的产物转运 出去;膜内表面含有大量糖链，可以防止其被水解酶水解，膜外表面带负电荷，主要 为唾液酸,可能与膜融合的识别有关 溶酶体内部pH比胞液的pH低大约2 个单位，该酸性环境不仅有利于维持其水解酶活性，还有利于催化酶的水解过程碱性物质可以升高溶酶体内的pH,抑制其对蛋白质的降解低pH也是多种生物 大分子跨溶酶体膜转运的调控因素之一,溶酶体的大多数转运体系都对跨膜pH 梯度敏感溶酶体的质子漏出(质子梯度改变)会影响其他离子的通透平衡，进而 影响溶酶体的渗透稳定性。

此外,V型H+・ATPase抑制剂(Bafilomycin A或 Concanamycin A1)可引起凋亡，而F型H+-ATPase抑制剂寡霉素(Oligomycin)则无此作用溶酶体内Ca2+含量约为400pmol,比胞液的浓度高很多，升高溶酶 体内pH可以使其Ca2+浓度下降，因此溶酶体也被认为是细胞内的钙库GPN 通过选择性渗透膨胀，使溶酶体通透,细胞内Ca2+浓度上升了近10倍该现象是否会对细胞的钙离子信号途径产生影响尚有待进一步研究此外,溶酶体膜可保证其内部金属离子的富集，这些金属离子如Fe3+产生的自由基可加速溶酶体内 物质的降解溶酶体内含有约60种水解酶，大多是糖蛋白可溶性的酶多以阴 离子复合形式存在，结合性酶多以水溶性多聚阳离子复合形式结合于带负电的 膜上(在溶酶体内低于pH 5的环境下),并不水解所结合的膜脂分子，但酸性鞘磷脂酶除外许多癌细胞的溶酶体酶含量增高可能与侵害组织有关在老年有机体的细胞中，溶酶体酶含量增高，以去除有缺陷的蛋白质溶酶体内的蛋白水解酹(Cathepsin)是研究最为深入的水解酶根据其不同水解位点，可分为B、C、H、F、K、L、0、S、V、W、X(半胱氨酸)和D、E(天冬氨酸)及G(丝氨酸)等。

它们均为酸性水解酶,但在中性条件下也具有部分活性Cathepsins均以酶原形式 合成，可被其他蛋白水解酶活化，或在酸性条件下自水解活化活化的Cathepsin B和L在溶酶体中浓度高达1 mmol / L,占其蛋白含量的20%这些水解酶不仅参与了溶酶体内部的蛋白水解活动，其释放到胞液中或分泌到细胞外会引发各种 细胞病变,进而对机体产生广泛影响传统上认为溶酶体的功能就是消化各种生 物大分子，包括各种病原微生物,如巨噬细胞的溶酶体可将吞噬进来的病菌或异源 物质隔离并消化后来，逐渐发现了溶酶体的其他重要功能在动物发育、衰老 及组织更新过程中,细胞通过溶酶体发生的自吞噬作用，可将蛋白及细胞器消化在胞吞过程中，溶酶体参与了胆固醇的代谢和受体的内化等重要细胞活动一些 细胞中的溶酶体除了具备典型溶酶体的生物学功能外，还承担着存储、转运和分sirs泌一些生物物质的功能，因而被称为分泌型溶酶体(Secretory lysosome)，如黑色素细胞分泌黑色素,破骨细胞对骨组织的再吸收，自然杀伤细胞向靶细胞分泌蛋白 水解酶，巨噬细胞和B淋巴细胞的抗原呈递等研究还发现,溶酶体参与了受钙离 子调控的细胞膜修复。

2 •溶酶体与疾病溶酶体完整性异常与疾病发生的相关性:作为细胞内重要的细胞器，溶酶体与 多种疾病的发生密切相关最早发现与溶酶体相关的疾病是溶酶体储留病，其特 征是内部积留了大量水解底物或产物，原因是溶酶体的一些酶突变或缺失,如神经 酰氨酶(Farber disease)、酸性鞘磷脂酶(Niemann・Pick disease)、氨基己糖酯酶(Tay-Sacks disease)缺失的患者脑组织内储留了超过正常100-300倍的神经节昔脂溶酶体膜转运蛋白异常也会因无法及时将水解产物运出而导致储留病, 如唾液酸转运子和半胱氨酸转运子突变可导致Salla病目前已知人的30多种先天性疾病与溶酶体有关，其中绝大部分是由于缺乏 某些溶酶体酶，致使某种物质在组织中大量积累而造成疾病如婴儿的黑朦性先 天愚病，就是因为组织的溶酶体中缺少B■氨基己糖脂酶，不能分解B■神经节昔脂, 而使其在溶酶体中形成同心圆状膜贮积，如果发生在神经细胞中，就会造成精神痴 呆，约在2~6岁便会死亡再有像结核杆菌的外表有一层厚的蜡质膜，被吞噬后 能抵御溶酶体酶的消化，使机体受到感染而类风湿关节炎则是因为这种病人溶 酶体膜脆而易破，使酶释放到关节处的细胞间质中，使骨组织受侵蚀，引起炎症。

又 如粘多糖沉积病，就是一组粘多糖进行性代谢障碍的遗传病,溶酶体内缺乏粘多糖 降解酶，因而不能分解粘多糖类，使这些物质积在次级溶酶体内,患者面容粗犷，骨 骼异常，智力发育不全，内脏功能普遍受损，角膜混浊动物方面研究报道较少，只 发现某些疾病时溶酶体增加，如山羊冰川棘豆中毒时，肝、肾、脑组织电镜观察溶 酶体增加,兔痒嫡中肠细胞胞质内具有各期溶酶体近年来细胞生物学领域的一 个研究热点是细胞凋亡，它关系到个体的生长、发育、畸形、衰老、疾病的发生 与防治有报道鸭胸腺细胞凋亡时，溶酶体有明显变化，先是大量增生，之后与粗面 内质网包裹的各种细胞成分形成的自噬体融合变凋亡小体还发现细胞外部各种 类型的信号物质如激素、细胞因子等通过内吞作用进入细胞内，并多和溶酶体融 合被其降解，这些过程与细胞代谢和行为调节关系可能极为密切由于溶酶体对 机体代谢有重要的意义，因此对其研究已日益受到重视另外，溶酶体在肿瘤细胞中起到两种作用:一方面，癌基因的活化可能改变癌细胞溶酶体的功能，尤其是在具有转移性质的肿瘤中，溶酶体经常从核周区域转移 到外周区域,其内含物有时会释放到胞外，参与细胞外基质的降解,以便于癌细胞 转移和侵染。

此外,Hsp70在多种肿瘤发生时均有较高的表达,Hsp70可以结合在 溶酶体膜上,以抵抗各种引起溶酶体失稳的刺激，如抗肿瘤药物、辐射、光敏反应 等，最终产生抗凋亡作用;另一方面，很多凋亡刺激可以引起肿瘤细胞的溶酶体膜 通透,并释放Cathepsin,加速凋亡的进程同时，人们还发现多种致癌物质进入细 胞，在与染色质结合前，先储存在溶酶体内参考文献：1.医学细胞与分子生物学(上海医科大学出版社)2.何茹•思茅师范高等专科学校学第25卷 第3期3-Nishihara T, Akifusa S, Koseki T, et al. Specific inhibitors of vacuolar type H( +) -ATPases induce apoptotic cell death. Biochem Biophys Res Commun, 1995, 212( 1)255-262。