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开发单元。作者手稿；PMC 2009年6月1日提供。
以最终编辑形式发布为：
开发单元。2008年9月；15(3): 344–357.
数字对象标识：2016年10月10日/j.devcel.2008.08.012
预防性维修识别码：项目经理2688784
NIHMSID公司：美国国立卫生研究院108940
PMID：18804433

自噬在哺乳动物发育中的作用

细胞重塑而非细胞死亡
弗朗切斯科·切科尼1,2,*和贝斯·莱文三，4,5,*
作者信息 版权和许可信息 PMC免责声明

摘要

自噬对大体积细胞质、长寿命蛋白质和整个细胞器的降解非常重要。在低等真核生物中，自噬作为细胞死亡机制或发育过程中的应激反应发挥作用。然而，自噬在脊椎动物发育中的重要性，以及脊椎动物特异性因子在其调节中的作用（如果有的话），仍然无法解释。通过对当前自噬基因突变小鼠模型的仔细分析，我们认为在哺乳动物中，自噬可能参与胚胎发生和出生后发育过程中增殖、死亡和分化所需的特定胞质重排。因此，自噬是一个细胞溶质“更新”的过程，对细胞命运的决定至关重要。

自噬是真核生物用来降解和再循环各种细胞成分，如长寿命蛋白质和整个细胞器的溶酶体途径。自噬有三种主要形式：微自噬、大自噬和伴侣介导的自噬(克林斯基，2005年;Massey等人，2006年). 微自噬和哺乳动物特异性伴侣介导的自噬直接涉及溶酶体，溶酶体要么吞噬小部分胞浆，要么接收伴侣相关货物。大自噬负责细胞器的周转，以及隔离在双膜结合囊泡（自噬体）中的部分细胞质。自噬体起源于一种前体结构，即吞噬体，它开始在两端生长，最后闭合并包裹细胞质和细胞器(图1A). 自噬体沿着细胞骨架结构滑动并与溶酶体融合，形成一个被膜包围的大囊泡，称为自噬小体，其膜和内容物都被溶酶体降解（综述于谢和克林斯基，2007年).

保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms-108940-f0001.jpg
脊椎动物的自噬体形成

（A） 自噬体（AΦ）起源于前体结构（吞噬细胞），吞噬细胞生长、关闭并包裹细胞质成分和细胞器。最终，自噬体与溶酶体（Ly）融合，形成一种称为自噬溶酶体或自溶体（AL）的结构。自噬体的内容物随后被溶酶体酶降解。

（B） 磷脂酰肌醇（PI）磷酸化驱动自噬体成核。该过程（以蓝色突出显示）由脂激酶信号复合物（Beclin 1，Vps15，Vps34）介导。Ambra1促进Beclin 1/Vps34相互作用，而Ulk1是mTOR（抑制自噬）的下游，参与自噬诱导（见正文），尽管它不是Beclin 1/1Vps34复合物的亚单位。UVRAG和Bif-1被描述为Beclin 1/Vps34复合物的额外调节物。

（C） 自噬体伸长是由LC3的脂质修饰（通过磷脂酰乙醇胺，PE）触发的，如黄色所示。该过程由Atg7（一种E1样泛素偶联酶）、Atg3（一种E2样泛素偶联酶）和Atg4C介导，LC3首先与Atg4C结合。Atg7也在泛素样结合系统中发挥作用，该系统涉及E2样泛素结合酶Atg10和Atg12/Atg5，在该过程结束时，这些酶被转移到Atg16L。复合物Atg12/Atg5/Atg16L介导LC3-PE与自噬体膜的结合。

大多数参与宏观自噬（以下简称自噬）的基因，即所谓的自噬相关（Atg）基因，在酿酒酵母(Ohsumi，2001年). 这些基因包括调节自噬体形成的基因，自噬小体形成需要两个进化上保守的泛素样结合系统——Atg12-Atg5和Atg8（LC3）-PE（磷脂酰乙醇胺）系统(图1) (Ohsumi，2001年;铃木和大树，2007年)-以及在自噬的其他阶段发挥作用的基因。Atg基因最初是在酵母中描述的，在某些情况下，它们的同源基因已经在哺乳动物中分离出来并具有功能特征(表1) (费拉罗和塞科尼，2007年;莱文和克罗默，2008年).

表1

具有明确发育表型的自噬障碍小鼠模型
自噬的分子和作用鼠标模型等位基因符号和类型突变类型表型的关键方面参考
Ambra1:WD40蛋白促进Vps34复合物的形成（自噬体成核）大使1总吨位/总吨位（所有组织）基因陷阱等位基因：Ambra1Gt（pGT1.8geo）1Cec基因陷阱插入预计会导致459 aa的C末端截断；检测到融合转录物，但没有蛋白质胚胎脑自噬减少，凋亡和细胞增殖增加；神经管缺陷与胚胎致死Fimia等人，2007年
Atg5：泛素样蛋白共价修饰Atg12并结合Atg16L以促进LC3-PE向自噬体膜的募集（自噬小体伸长）第5天-/-（所有组织）敲除等位基因：Atg5tm1Nmz（毫米）新霉素抗性（neo）基因取代转录起始位点和前两个外显子营养和能量消耗导致的围产期死亡；哺乳缺陷；胚胎细胞凋亡增加Kuma等人，2004年;Qu等人，2007年
第5天-/弗洛克斯（组织特异性）条件等位基因：Atg5tm1轭（漂浮）loxP位点位于外显子3和neo盒侧面；Cre删除了外显子3和neo
附件5tm1轭联合w/Tg（Nes-cre）1Kln转基因（cre驱动程序）e11.0在神经元和神经胶质前体中表达的Cre（Nestin启动子）e15.5胚胎和出生后小鼠脑内泛素阳性内含物，早期神经变性Hara等人，2006年
附件5tm1轭联合w/Tg（Zp3-cre）93Knw转基因（cre驱动程序）Cre在雌性生殖系（Zp3启动子）中表达来自Atg5缺陷卵子的空胚不能发育到8世纪以后；野生型精子受精的缺乏Atg5的卵子是正常的Tsukamoto等人，2008年
附件5tm1轭组合w/Cd19tm1（cre）中心转基因（Cre驱动程序）Cre在B淋巴细胞发育过程中表达（Cd19启动子）前B细胞到前B细胞的转换有缺陷Miller等人，2008年
Atg7:E1连接酶样蛋白激活LC3-I和Atg12（自噬体伸长）第7天-/-（所有组织）条件等位基因：Atg7tm1.1Tchi（温度）loxP位点侧翼外显子14在卵子发生期间切除，该等位基因导致与Atg5相似的表型tm1轭/Tg（Zp3-cre）93Knw如上小松等人，2005年
第7天-/弗洛克斯（组织特异性）联合w/Tg（Nes-cre）1Wme转基因（cre/Flp）这种Nestin-Cre具有核定位信号，通过e10.5驱动可变/镶嵌活性，可在所有检测的成人组织中检测到，包括生殖系出生数月后运动功能的进行性缺陷和死亡小松等人，2006年
联合w/Tg（Pcp2-cre）2Pin转基因（cre/Flp）Cre在Purkinje细胞中表达，从P6开始，产后2-3周结束（L7/Pcp2启动子）出生后大脑发育过程中轴突终末的退化Komatsu等人，2007年
Beclin 1/Atg6：Vps34复合物的亚单位（自噬体成核）贝塞尔1-/-（所有组织）基因敲除等位基因：Becn1tm1悬浮neo取代外显子1和2异常外胚层，空洞减少，早期胚胎致死率降低Qu等人，2003年;Qu等人，2007年
基因敲除等位基因：Becn1tm1赫兹neo替换上游序列的外显子1、2和1.6kb细胞广泛死亡，胚胎缩小Yue等人，2003年.

根据http://www.informatics.jax.org.

雷帕霉素激酶哺乳动物靶点（mTOR）是自噬调节的核心分子。通过检测监测营养水平的信号，mTOR可以通过核糖体蛋白S6激酶（pS6K）的特定磷酸化触发蛋白质翻译(Blommaart等人，1995年). 当营养素缺乏时，mTOR阻遏将细胞代谢转变为自噬和细胞溶质成分的再循环(图1)尽管自噬中mTOR的确切靶点仍未确定。

自噬分子基础的发现使人们能够寻找与人类病理状况的联系。这一过程中的遗传或药理学改变会损害细胞存活率或细胞代谢，从而影响组织内稳态(莱文和克罗默，2008年;水岛等人，2008年). 例如，许多神经退行性疾病都可以追溯到有缺陷的自噬。自噬在亨廷顿氏病、帕金森氏病、肌萎缩侧索硬化症或阿尔茨海默氏病中的作用可能在于未能清除突变有毒蛋白的聚集物（参见Rubinsztein，2006年). 自噬也被认为是肿瘤发生和癌症进展的关键过程(Gozuacik和Kimchi，2004年;Jin and White，2007年;莱文和克罗默，2008年;水岛等人，2008年). 一些自噬相关蛋白具有肿瘤抑制活性（Beclin 1、Atg5、Bif-1、Atg 4C、UVRAG），一些在人类中检测到或在细胞或动物模型中诱导的自噬基因突变可能导致DNA损伤和基因组不稳定的累积(Mathew等人，2007年). 另一方面，在癌症进展过程中，自噬可能为肿瘤细胞提供生存策略，从而表明自噬下调在实体肿瘤中的治疗作用（在莱文和克罗默，2008年;水岛等人，2008年).

此外，抗原提呈、先天免疫信号传递和病原体降解都可能涉及自噬体的募集和活性，自噬在免疫和传染病中起着重要作用(Levine和Deretic，2007年).

继克里斯蒂安·德杜夫（Christian de Duve）第一次基于电子显微镜的自噬描述（1963年）和佩尔·塞格伦（Per Seglen）关于自噬和内吞途径融合的开创性工作之后(德杜夫，1963年;De Duve和Wattiaux，1966年;Gordon和Seglen，1988年)20世纪90年代初，大久义利和迈克尔·图姆独立开始对酵母中的自噬进行详细分析，进而发现了大多数Atg基因(Takeshige等人，1992年;Thumm等人，1994年;Tsukada和Ohsumi，1993年). 同时，其他研究集中于低等真核生物胚胎发生过程中一些具有自噬活性的细胞所表现出的特殊形态。1977年，雅克·博拉顿（Jacques Beaulaton）和理查德·洛克申（Richard Lockshin）优雅地证明了鳞翅目节段间肌肉的正常退化是昆虫变态的关键步骤，伴随着含有线粒体的自噬空泡的出现(Beaulaton和Lockshin，1977年). 在其他昆虫退化的前胸腺和唾液腺中也发现了类似的证据，包括果蝇属(沙雷，1966年;Schin和Laufer，1973年;Schin和Clever，1965年). 昆虫发育过程中自噬的增加与II型细胞死亡有关，II型细胞是一种非凋亡性程序性细胞死亡，涉及溶酶体过度活动、大量自噬体的形成以及推测的细胞自噬(Baehrecke，2003年;Berry和Baehrecke，2007年). 在少数情况下，尤其是在发育中的神经系统中，高等真核生物中发现了这种死亡途径(克拉克，1990年;Hornung等人，1989年). 这些研究表明，自噬在发育中起着重要作用，尽管仅用形态学分析还不清楚其具体功能。

在低等真核生物中发现Atg基因的时代之后，对脊椎动物中的相同过程进行了深入研究。1998年，Beth Levine和Noboru Mizushima的实验室分别在哺乳动物中分离出Beclin 1、Atg5和Atg12(Liang等人，1998年;水岛等人，1998年b). 几个Atg基因失活的小鼠模型揭示了有趣的胚胎表型(表1，和在中列出表1属于莱文和克罗默，2008年). 理论上，在这些情况下，细胞凋亡和自噬之间可能存在联系，这表明自噬可能会在发育过程中的强烈环境或外源压力下触发细胞死亡，从而与低等真核生物中发生的情况相匹配。然而，自噬的机制和功能还需要进一步研究。问题在于自噬是否构成了一种尚未研究的细胞破坏形式，或者自噬是一种受调控的过程，能够根据环境刺激或内在代谢需要迅速改变细胞。

为了在胚胎发生（增殖、迁移、通讯、分化或死亡）过程中发挥作用，细胞经历了静止或增强代谢的阶段。因此，他们需要动态工具来突然修改细胞器或蛋白质含量，以便快速适应和应对不利条件。由于发育时间如此之快，蛋白酶体介导的单个蛋白质的周转可能不足以影响必要的细胞结构变化。自噬可以调节体蛋白和细胞器的周转，因此可以帮助细胞在几个小时内彻底更新或改变其外观。因此，对发育中自噬的更全面了解不仅可以揭示这个过程的进化意义，还可以解释它在人类病理学中的作用。

自噬小鼠模型

为了确定自噬在哺乳动物发育或成年组织内环境稳定中的作用，通过使用多种遗传方法生成了各种小鼠和细胞模型，例如基因靶向、基因捕获、胚胎来源的细胞或组织培养中的失调、组织嵌合体和组织特异性条件突变。由此产生的发育表型和最相关小鼠模型的遗传特征总结如下表1注意，我们这里包括的复杂表型可能与自噬缺陷没有唯一的相关性，但也可能是由于这些基因的非自噬功能失活。

附件1/Ulk1

酵母Atg1的小鼠同源基因为Ulk1/Unc51.1(图1)，一种丝氨酸/苏氨酸激酶，参与自噬体生成的早期步骤(Tomoda等人，1999年). Atg1与其他Atg调节蛋白如Atg13和Atg17形成复合物(Kamada等人，2000年;Tsukada和Ohsumi，1993年). 在营养丰富的条件下，即在自噬抑制时，酵母Atg13被过度磷酸化，阻止其与Atg1的结合。然而，在营养缺乏的情况下，即当需要自噬激活时，Atg13部分去磷酸化，随后Atg1-Atg13相互作用并产生自噬体(Kamada等人，2000年). Ulk1是第一个在小鼠系统中操作的自噬相关基因，在小脑皮质的颗粒细胞中表达。带有显性阴性Ulk1的未成熟颗粒细胞的逆转录病毒感染在体内外抑制了神经突起的生长(Tomoda等人，1999年,2004). 此外，受感染的神经元没有表达任何神经元分化的特定标记，这表明神经发育早就被阻止了(Tomoda等人，1999年). Ulk1定位于轴突轴和延伸轴突的生长锥，对小脑颗粒神经元的轴突延伸和平行纤维形成至关重要(Tomoda等人，2004年). Ulk1在不同物种中具有自噬无关的作用，如控制轴突的伸长和分支秀丽线虫(Ogura等人，1994年)和哺乳动物(Zhou等人，2007年). Ulk1操作似乎对细胞迁移和粘附所必需的表面因子建立了一个适当的星座，或对能量消耗性细胞任务（如轴突生长）所必需的正常细胞代谢进行了错误的调节。有趣的是，发现Ulk1在饥饿条件下定位于自噬吞噬细胞，与Atg17同源基因FIP200相互作用(Hara等人，2008年). FIP200本身在饥饿时被重新定位，从细胞质转变为吞噬体(Hara等人，2008年). 鉴于FIP200调节不同的细胞过程，如细胞大小、增殖、迁移和局部粘附，Ulk1-FIP200相互作用除了自噬之外可能还有其他重要功能。

贝克林1

自噬相关基因贝塞尔1（编码Beclin 1；线圈，肌球蛋白样BCL2相互作用蛋白）已在小鼠中被靶向和灭活(Qu等人，2003年;Yue等人，2003年). Beclin 1是酵母Atg6的哺乳动物同源物，Atg6是调节哺乳动物自噬体形成的III类磷脂酰肌醇-3-OH激酶（也称为Vps34）复合体的组成部分(Liang等人，1999年). 它可以在体内外抑制肿瘤发生，在几种人类癌症中表达水平降低(Degenhardt等人，2006年;Liang等人，1999年;Mathew等人，2007年;Qu等人，2003年;Yue等人，2003年). 阿尔茨海默病组织和Beclin 1杂合动物中退化神经元中的Beclin 1也减少(贝塞尔1+/-)出现阿尔茨海默病样病理学(Pickford等人，2008年). 该蛋白通过BH3样结构域与Bcl-2蛋白家族的一些成员相互作用（见下文；Maiuri等人，2007年a;Oberstein等人，2007年;Pattingre等人，2005年).

什么是影响贝塞尔1老鼠的破坏？无Beclin 1的胚胎(贝塞尔1-/-)表现出发育迟缓，在胚胎第7.5天（e7.5）时严重缩小(表1) (Yue等人，2003年). 尽管Beclin 1在胚胎外内脏内胚层中表达，但这种结构与头部组织中心一起在其前部（内脏前胚层）正确形成。体外聚集物分析贝塞尔1-/-内源性胚胎干细胞(贝塞尔1-/-胚状体）和突变胚胎本身产生了一些令人惊讶的证据(图2) (Yue等人，2003年): (1)贝塞尔1-/-由于类胚体核心的细胞清除率降低，细胞无法形成膨胀的囊状类胚体（类似囊胚的中空结构）(图2A)（2）在贝塞尔1-/-e6.5和e7.5的胚胎(图2B).贝塞尔1和下游自噬基因第5天（见下文）是在胚胎体空化期间，通过一种涉及死亡细胞中自噬依赖性ATP能量平衡的机制，从内外胚层凋亡细胞正确产生“eat-me”和“come-get-me”吞噬信号所必需的(Qu等人，2007年). 同样，贝塞尔1-/-e6.5植入后胚胎出现凋亡细胞聚集和羊膜前腔形成缺陷(图2B). 表型的原因贝塞尔1-/-类胚体是指濒临死亡的细胞无法在其表面显示适当的信号，这是识别它们所必需的。事实上，在哺乳动物的发育过程中，通常在低等真核生物中提出的身份概念“自噬=细胞死亡”似乎并不普遍适用。然而，贝塞尔1该缺陷还可能通过哺乳动物细胞中尚未确定的自噬非依赖性功能导致早期胚胎死亡，这些功能与酵母中其他膜运输途径中的自噬非依赖性作用相似。

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缺乏atg5、beclin 1或ambra1小鼠的发育表型

（A） 在野生型（wt）和第5天-/-胚状体（EB）（摘自Qu等人，2007年). 通过以下方法获得了类似的结果贝塞尔1-/-胚状体。比例尺，200μm。H&E、苏木精和曙红染色；TUNEL，末端尿苷脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记，用于检测DNA片段（凋亡的标志）。

（B）贝克1-/-e6.5的胚胎不能形成空泡（左面板；红色箭头标记wt胚胎的前羊膜腔；用抗Beclin 1抗体染色的切片），TUNEL阳性细胞数量增加（右面板；黑色箭头）。比例尺，150μm。（B.L.，未公布数据。）

（C） 发育中的大脑缺乏大使1或第5天e11.5和e15.5泛素染色阳性（黑色箭头）（摘自Fimia等人，2007年和Hara等人，2006年). 切片用针对泛素（抗Ub）的抗体染色。比例尺，10微米（e11.5）和25微米（e13.5/e15.5）。经Macmillan Publishers Ltd许可转载的右侧子面板：Nature，Hara等人。，441，885-889，版权所有2006。

附件5和附件7

对揭示脊椎动物发育中自噬功能的一个重要贡献来自于此过程中针对两个基本基因的突变，第5天和第7天(表1) (小松等人，2005年;Kuma等人，2004年). Atg5和Atg7在自噬体扩张和完成中的作用(图1) (水岛等人，1998年a). Atg12是一个与Atg5共价结合的小因子，目前还没有靶向小鼠模型。Atg12与Atg5的结合途径与泛素化途径相似；Atg12首先被Atg7激活（作为泛素激活酶E1），然后转移到Atg10（其功能与E2类似）(图1). 最近的一项里程碑式研究表明第5天哺乳动物早期着床前发育中从母体基因程序向合子基因程序过渡的阶段(Tsukamoto等人，2008年). 胚胎来源于第5天-/-卵母细胞受精第5天-/-精子（因此缺乏母体拯救作用）无法发育到四、八世纪以后。这可能是因为，如果没有自噬机制，母体蛋白质和RNA就无法被降解以激活合子转录和翻译。然而，与之相反贝塞尔1-/-胚胎在e7.5天左右死亡，第5天-/-小鼠来源于第5天+/-后代出生后围产期死亡。Kuma等人（2004年）观察到第5天-/-小鼠死亡时间早于野生型小鼠，而强制喂食可以略微延长其存活时间。他们还注意到，与对照小鼠相比，非吸吮突变小鼠在分娩后数小时内的血浆和组织氨基酸浓度降低，这是由于能量产生的严重抑制，这种抑制可以通过强迫喂食来逆转(Kuma等人，2004年). 由于自噬的诱导在围产期是即时和短暂的，仅在出生后3至6小时达到最高水平，并在一两天内降至基础水平，因此水岛和合作者假设，出生后的自噬诱导需要在哺乳前提供能量(Kuma等人，2004年). 在另一项研究中，检查晚期胚胎组织，如发育中的神经视网膜和肺第5天-/-小鼠发现凋亡尸体数量增加(Qu等人，2007年)从而支持自噬参与发育过程中凋亡尸体的清除。

一种类似的出生后早期死亡，伴随着幼崽尺寸的减小，已被描述为第7天-/-老鼠(小松等人，2005年). The reason for the reduced body size of第7天-/-新生儿尚不清楚，但可能与胎盘功能异常或胚胎发育期间营养物质的无效再利用有关。值得注意的是，在第7天-/-组织中，在新生肝细胞的脂滴状结构、膜结构和细胞质中的无定形物质上检测到泛素的积聚(小松等人，2005年). 当自噬被下调时，泛素水平的增加表明（1）自噬在靶向泛素化蛋白质降解方面的作用，和/或（2）泛素蛋白酶体系统在补偿蛋白质周转不足（可能导致发育后期未折叠蛋白质的积累）方面的可能作用。

由于围产期死亡第5天和第7天突变小鼠，已经为这两个基因建立了几种组织特异性条件小鼠模型（参见表1). 小鼠缺乏第5天或第7天特别是在神经细胞中，运动功能出现渐进性缺陷，并在出生后几个月死亡(Hara等人，2006年;小松等人，2006年). 在第5天-/-和第7天-/-神经元，如之前在肝细胞中观察到的第7天-/-小鼠（见上文），自噬抑制伴随着异常数量的泛素化蛋白，这些蛋白积累并逐渐形成聚集物和内含物。尽管在胚胎神经系统发育过程中没有发现主要的形态学缺陷，但在年e15.5以后检测到泛素化蛋白的增加第5天-/-神经元(图2) (Hara等人，2006年). 此外，当第7天仅在小脑浦肯野细胞亚群中选择性失活，观察到轴突终末变性(表1) (小松等人，2007年). 与乌尔克1-失活表型下，轴突终末比树突更容易发生自噬损伤。重要的是，对缺乏神经元的小鼠的表型分析第5天和第7天强调自噬的生理意义可分为两类。“基线（或基础）自噬”可防止神经系统发育过程中异常蛋白质的积累，而“诱导自噬“则有助于细胞适应不利环境。

附件5也在心脏和免疫细胞中被特异性敲除。与其在成年心肌细胞中的作用相反，第5天心脏发生过程中的中断不会导致心脏肥大或功能障碍(Nakai等人，2007年). 尽管代偿机制可以解释在发育过程中防止自噬抑制的病理后果，但在出生后的小鼠中观察到一项重要的发现，这是对血压超载的反应。这种损伤仅在一周后产生严重的心脏功能障碍，如左心室扩张和死亡，与蛋白质合成增强和蛋白酶体依赖性蛋白质降解有关(Nakai等人，2007年). 此外，可诱导的产后缺失第5天心肌ctes导致心力衰竭快速发作(Nakai等人，2007年)这表明自噬是心脏发生过程中心肌细胞重构的有益途径，也是参与心脏稳态的应激反应的关键。在免疫系统中，淋巴前体细胞缺乏第5天通过照射后胎肝重建对嵌合体小鼠进行分析(Pua等人，2007年). 观察到胸腺细胞和B淋巴细胞普遍减少，可能是由于淋巴前体活性降低和这些细胞无法进行稳态增殖所致(Pua等人，2007年). 此外，选择性凋亡损害了第5天-CD8+T细胞缺陷(Pua等人，2007年). 最后，在B淋巴细胞特异性缺失的小鼠中，在前B细胞向前B细胞过渡的过程中，观察到B细胞发育中的一个特定缺陷第5天(Miller等人，2008年).

LC3和Atg4

另一种对自噬至关重要的分子是Atg8，其哺乳动物同源基因是微管相关蛋白1轻链3（MAP1LC3/LC3）(Kabeya等人，2000年). Atg4/自噬蛋白（以四种不同的亚型存在于小鼠体内）将LC3裂解为细胞溶质型LC3-I。LC3-I被Atg7激活，转移到Atg3，然后通过脂质附着物修饰成为膜结合型LC3-II(图1) (Ichimura等人，2000年;Kim等人，2002年;Lang等人，1998年). 这种转换不仅是自噬体形成过程中膜重排动力学的一个重要步骤，而且也是检测自噬的一个标志(Klonsky等人，2008年;水岛等人，2004年). Atg4/自噬蛋白（即在人体组织中分布最广泛的亚型，Atg4C）和LC3在小鼠中均被敲除(Cann等人，2008年;Marino等人，2007年). 有趣的是，变种人在g4C-/-小鼠发育正常(Marino等人，2007年)LC3缺乏小鼠没有发育异常(Cann等人，2008年). 因此，这两种蛋白质似乎都不是诱导新生小鼠生存所必需的自噬水平所必需的。这可能是由于半胱氨酸蛋白酶Atg4家族的功能冗余以及至少存在两种小鼠形式的LC3（LC3α和LC3β）(Cann等人，2008年).

安布拉1

自噬如何影响胚胎发生的另一个引人注目的例子来自Beclin 1调节自噬中激活分子的基因捕获（Ambra1）(Fimia等人，2007年). 该分子可以在自噬刺激下与Beclin 1结合，从而促进Beclin l与其靶激酶Vps34之间的相互作用(图1). Ambra1在低等真核生物中没有明显的同源序列。这种蛋白质对神经系统的发育至关重要(表1)并在神经形成的第一阶段表达，对神经板具有高度特异性。它的功能丧失会导致严重的神经管缺陷，如前脑畸形和脊柱裂，最终在e16.5左右死亡。这些发现为自噬的组织特异性调控提供了新的思路。由于负责胚胎发生期间组织分化的信号网络的多样性，可以想象，通过Beclin 1募集到III类PI3K复合体中对自噬体形成的特定调节可能发生在特定器官中。在这种情况下，自噬的类型又是基础自噬，它负责细胞成分的适当补给，而不是诱导自噬（对特定环境条件作出反应）。尤其是，大使1e11.5突变的神经上皮细胞高度富集泛素(图2)，如所述第5天e15.5时神经元特异性失活（见上文）。

总结

不同的表型自动变速箱这里描述的基因敲除小鼠可能反映了在自噬不同阶段发挥作用的基因的发育效应的内在差异，即存在不同程度的自噬缺陷和不同程度的失活自动变速箱基因、特定基因的自噬无关效应或其他尚未确定的因素。然而，这些细胞系统和小鼠模型综合起来表明，自噬是一个精细调控的过程，似乎对发育至关重要。有趣的是，神经系统复杂的个体发生对自噬失调特别敏感，这可以从神经管缺陷以及自噬原基因失活或下调后的轴突生长和迁移障碍中看出。

自噬与细胞死亡

细胞死亡与自噬的相声

在低等真核生物中，有许多胚胎发生过程中程序性细胞死亡的自噬例子，这意味着自噬细胞死亡对发育很重要（综述于Baehrecke，2003年;莱文和克林斯基，2004年). 所有描述的小鼠模型似乎都表明，正在进行自噬的哺乳动物细胞通常是健康的；他们激活该通路，作为对外界信号的适应性反应，或者他们追求基线（或诱导）自我学习，以允许“打扫房间”和形态发生。然而，与细胞死亡相类似的说法并不仅仅是一种误解。事实上，自噬和凋亡是紧密相连的。Bcl-2是一种抗凋亡因子，调节线粒体对细胞死亡刺激的反应（最近的综述见Youle和Strasser，2008年). 这种Bcl-2活性由位于线粒体膜上的该分子的特定池控制。通过结合几个促凋亡或抗凋亡的Bcl-2家族成员（均含有BH3结构域），Bcl-2微调线粒体膜动力学并触发细胞色素的释放c（c）Beclin 1最初被描述为一种Bcl-2相互作用的细胞蛋白，在抗病毒宿主防御中发挥作用(Liang等人，1998年)并且已经证明也包含BH3域（在Levine等人，2008年). 这种相互作用随后被认为与自噬抑制有关(Maiuri等人，2007年a,2007年b;Pattingre等人，2005年;Wei等人，2008年)，以及Beclin 1和Bcl-2（以及其他Bcl-2家族成员，例如Bcl-X）的相对量L（左）)似乎调节着从细胞稳态到细胞死亡的转变。Bcl-2样分子（即位于内质网中的分子）的非线粒体池抑制Beclin 1在自噬体形成中的功能，内质网的Bcl-2/Beclin 1复合物被JNK1介导的Bcl-2磷酸化破坏(Akao等人，1994年;Krajewski等人，1993年;Wei等人，2008年). 因此，细胞的死亡或存活决定于自噬的生理水平，部分取决于Bcl-2样家族成员的相对数量、亚细胞定位或磷酸化状态。因此，在营养缺乏和其他形式的细胞应激过程中，自噬基因的缺失会增加细胞死亡。

相比之下，过度的非生理水平的自噬会触发自噬基因依赖性细胞死亡（参见Maiuri等人，2007b). 单元格来自钡/钡双基因敲除小鼠能够抵抗细胞凋亡，但在暴露于死亡诱导刺激后仍会发生非凋亡性死亡(Lum等人，2005年). 电镜和生物化学研究表明，这些细胞的死亡与自噬有关，可以通过敲低Beclin 1和Atg5来阻断(清水等，2004年). 这表明，原则上，Bcl-2蛋白家族不仅调节细胞凋亡，还控制依赖自噬基因的非凋亡性程序性细胞死亡。凋亡小体是一种多分子复合物，在细胞溶质细胞色素存在的情况下调节半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶的激活，而凋亡小体的下调会损害线粒体细胞的死亡c（c）（结构和机制审查人Riedl和Salvesen，2007年;Schafer和Kornbluth，2006年). 当暴露于特定的凋亡刺激时，Bcl-2家族成员的平衡容易触发细胞死亡，细胞色素c（c）由线粒体释放；然后结合凋亡蛋白酶激活因子Apaf1并诱导其结构的构象变化。这种变化诱导Apaf1与启动子caspase，caspase-9（Casp9）结合，caspase 9反过来可以裂解并激活caspase-3（Casp3）。当死亡被诱导，Casp3被广谱或特定药物（例如zVAD）抑制时-fmk公司或qVD操作程序（oph）)，发生自噬(Colell等人，2007年). 这种现象与线粒体质量的短暂下降有关。细胞色素后受损线粒体失去膜电位的特异性自噬降解c（c）释放后可以留下一些完整的线粒体，使细胞得以存活。在另一种实验方法中，神经原细胞中的Apaf1缺失使凋亡小体基因失活(Ferraro等人，2008年). 在这种情况下，自噬也可以通过帮助产生ATP生成所需的代谢产物来拯救细胞。最近，凋亡p53的上游调节器也与自噬调节有关。通过缺失、耗尽或抑制实验，已经证明细胞溶质p53（而非核p53）下调自噬(Tasdemir等人，2008年).

另外两个因素在自噬-凋亡串扰中起着明显的作用。损伤调节自噬调节剂（DRAM）是一种调节自噬的p53靶点(Crighton等人，2006年). 更具体地说，DRAM是p53阳性诱导自噬所需的溶酶体蛋白，对p53介导的凋亡至关重要。关于p53在自噬中作用的矛盾结果可能是由于p53本身的两种功能，即作为基因活性的核调节器和针对各种蛋白靶点的细胞溶质变阻器。此外，Atg5在凋亡中起作用，类似于促凋亡因子Bid。在程序性细胞死亡过程中由钙蛋白酶活性产生的一种截短型Atg5转移到线粒体并加速其膜通透性转变，从而导致细胞色素的释放c（c）凋亡小体依赖性细胞死亡的增强(Yousefi等人，2006年). Baherecke和Lenardo的先驱研究(Yu等人，2004年)假设caspase-8（Casp8），即外源性死亡受体途径中的启动子caspase，也可以调节自噬。当暴露于凋亡诱导刺激的细胞中Casp8表达降低时，细胞死亡意外增加，表现出自噬特征。

自噬可使细胞死亡突变体中的细胞存活

发育研究证实细胞死亡突变体中存在自噬现象。大多数促凋亡和抗凋亡基因的突变小鼠模型已经生成（有关综述文章，请参阅Joza等人，2002年;Ranger等人，2001年;Schafer和Kornbluth，2006年). 其中，第1页是最相关的(Cecconi等人，1998年;吉田等人，1998年). 的两个方面第1页敲除表型尤其值得注意：神经系统增生和指间网持续存在。小鼠胚胎中指间细胞的丢失是发育过程中细胞死亡的一种典型表现，已知这包括一种凋亡机制。然而，在Apaf1突变体肢芽中的持续指间网中发现了坏死样形态(Cecconi等人，1998年;Chautan等人，1999年;吉田等人，1998年). 在zVAD诱导凋亡的野生型肢体外植体中也可以发现Web持久性-fmk公司-介导的caspase抑制；类似的外植体第1页-/-胚胎出现斑驳的染色质凝集，核膜脱落和破裂，线粒体和细胞质空泡扩张，有时外质膜破裂(Chautan等人，1999年). 这种细胞反应的总效应是腹板的缓慢空化，然后最终消失。理论上，观察到的细胞形态可能是由于过度自噬介导的死亡，类似于许多情况下对低等真核生物胚胎发生（II型细胞死亡）的假设。钡/钡双重击倒也表现出交叉指状网生存(Lindsten等人，2000年). 与之相比第1页表型，这种效应在钡/钡突变体是不可逆的。在线粒体死亡途径中，Bax和Bak被定义为凋亡的通道，这两个因子在线粒体活化的上游起作用(Wei等人，2001年).钡/钡暴露于死亡诱导刺激的突变细胞（细胞凋亡的转换被破坏）根本不会激活线粒体；他们不仅生存，而且健康。在第1页-/-老鼠，反之亦然，Bax/Bak和其他Bcl-2家族成员能够产生细胞色素c（c）释放以响应周围组织的发育信号；线粒体启动去极化程序，自噬维持细胞存活，直到能量产生的代谢物被完全消耗，细胞发生次生破坏。这是一种不成功的生存机制，而非死亡机制。在神经系统中，观察到了非常相似的情况。前脑过度生长的大脑皮层(雾)小鼠，显示减少第1页mRNA水平，在发育过程中引起异位脑团(Honarpour等人，2001年). 这些肿块在出生后的神经发育阶段经历强烈的自噬(Moreno等人，2006年).

关于自噬缺陷表型，我们已经描述了在第5天或贝塞尔1突变类胚体或第5天变异视网膜(Qu等人，2007年). 这两种因子在死亡细胞中介导的自噬对于周围非专业吞噬细胞清除死亡尸体至关重要（参见图2). 最近，抑制自噬也被证明会损害正在发育的鸟类视网膜中的细胞尸体清除(Mellén等人，2008年). 因此，乍一看可能被解释为细胞过度死亡的事实上是细胞信号传导和细胞尸体清除的缺陷。也在中大使1突变体脑，可见明显过度凋亡。许多TUNEL阳性细胞聚集在形成神经管的尾侧或吻侧部分，这从e9.0以后很明显(Fimia等人，2007年). 尽管在这种情况下，不能排除吞噬信号的缺陷产生会导致细胞死亡的增强，但值得注意的是，表型（神经上皮增生）的发生要早得多，大约在e7.0左右，此时Apaf1尚未在胚胎中表达，因此，凋亡小体不能介导线粒体依赖的程序性细胞死亡。细胞过度死亡大使1突变小鼠可能由以下其他原因解释：（1）某些神经元前体亚群中的自噬缺陷可能导致周围组织发生凋亡波；（2） 自噬缺陷的前神经元可能会发生某些细胞培养系统所描述的凋亡性细胞死亡；（3） 程序性细胞死亡可能会杀死多余细胞，程序性细胞死亡在神经发育过程中主动控制细胞数量。其他研究应阐明正确的假设以及它是否与Ambra1的自噬功能有关。

根据最近关于基础自噬在神经发育中积极作用的证据，一些“凋亡表型”值得重新评估：例如c-Jun-NH（2）末端激酶1和2双敲除胚胎(Kuan等人，1999年;Sabapathy等人，1999年). 缺乏两种激酶（JNK1和JNK2）的胚胎在e11.0左右死亡，后脑水平显示一个开放的神经管（前脑），e9.25后脑神经上皮细胞凋亡减少。相反，一天后，在e10.5时，后脑和前脑的细胞死亡都显著增加。在这个胚胎中，哪种细胞死亡减少了，哪种细胞死亡增加了？突变体中的两种不同的细胞死亡过程会被破坏吗？正常e9.25胎儿后脑区凋亡细胞比例较高，主要集中在折叠神经管的边缘。这一证据已通过计数该区域的浓缩细胞核和TUNEL染色报告(Kuan等人，1999年;Sabapathy等人，1999年). 有两种可能性：（1）这些细胞缺乏基础自噬，即没有暴露适当的come-get-me和eat-me信号，并且没有被正确吞噬；（2） 在缺乏JNK蛋白的情况下，它们经历II型非凋亡、自噬细胞死亡。在这些敲除模型中，在开放神经管内的e10.5处和前脑的形态发生凋亡部位观察到凋亡增加。在这种情况下，细胞死亡失控可能是促凋亡或促自噬信号缺陷的结果。

尽管JNK蛋白已被证明通过Casp8依赖机制调节自噬和凋亡(Yu等人，2004年)JNK1/JNK2双基因敲除胚胎表型的机理尚不清楚。有趣的是，JNK1似乎对调节Bcl-2磷酸化、破坏Bcl-2/Beclin 1复合物以及饥饿期间的自噬激活至关重要(Wei等人，2008年). 鉴于JNK1/JNK2和Ambra1突变小鼠的表型之间的相似性，很容易推测JNK蛋白也通过对Beclin 1/Ambra1自噬诱导复合物的影响来调节神经发育过程中的自噬诱发。

一个重要的悬而未决的问题是，在这里描述的一些小鼠突变体中观察到的过度发育细胞死亡是体内缺陷自噬的后果还是次要影响。需要进一步研究这些过程在发育过程中细胞命运微妙平衡中的作用，以获得明确的答案。

自噬与细胞增殖

在几个自噬损伤的成年小鼠模型中，观察到细胞增殖速度的显著失调。然而，在开发过程中，迄今为止此类变更的唯一示例是大使1突变体胚胎，其中细胞周期进展的变化在神经形成开始时被检测到大使1-小鼠胚胎成纤维细胞缺陷(Fimia等人，2007年). Ambra1主要在e7.0的神经板中表达，这是检测突变胚胎表型异常的最早阶段。虽然不能排除细胞周期缺陷与自噬缺陷的完全解耦，但可以假设这两个过程之间存在联系。首先，基础自噬可能与负细胞周期调节所必需的蛋白质循环有关；当自噬减少时，这些蛋白质将不可用，从而导致细胞周期加快。第二，当基础自噬受损时，神经前体细胞可能无法处理、重排或暴露其自身合适的分子，以与周围组织正确整合。因此，如果没有明确的承诺，而且容易分裂，它们可能会继续扩散。在这样的早期阶段，任何对神经前体细胞的干扰都可能首先影响增殖，然后影响神经上皮细胞的迁移和分化。如上所述，神经前体细胞死亡程序的改变会导致细胞的高增殖率，从而导致大脑增生，形成离散的异位脑团，或两者兼而有之。此外，前神经细胞骨架的缺陷可能通过损害细胞周期调节而导致神经管闭合的缺陷。戴维·鲁宾茨坦实验室的研究结果在这方面特别有意义(Ravikumar等人，2005年). 在某些运动神经元疾病中，动力蛋白突变和包涵体形成之间存在一种机制联系：动力蛋白变异可能损害自噬体-溶酶体融合和聚集倾向蛋白的清除，使神经元更容易受到促凋亡损伤。这个假设是基于这样一个事实，即自噬体通过微管上的动力蛋白运动复合体沿着神经轴突运输到溶酶体更丰富的核周区域(Jahreiss等人，2008年). 细胞骨架在自噬体流动中的关键作用早已被假定(Fass等人，2006年;Kochl等人，2006年)有丝分裂时自噬受损(Eskelinen等人，2002年). 相反，自噬体形成缺陷可能导致微管动力学失调，而微管动力学是细胞周期调节的决定因素。

自噬失调对细胞周期的更清楚的影响在成人组织的体内平衡中是明显的。在这里，当自噬基因被删除或下调时，例如在半合子条件下，在广泛的靶组织中观察到肿瘤的高发病率。Beclin 1、UVRAG、Atg4C或Atg5在某些癌症中的完全或部分失活突出了这些分子在肿瘤抑制中的潜力，强烈表明自噬在癌症中的作用迄今被低估。贝肯1+/-小鼠实际上是可以存活的，但它们会发展出各种各样的自发性恶性肿瘤，而且发病率会增加(Liang等人，1999年;Qu等人，2003年;Yue等人，2003年).附件4C-/-与野生型同窝小鼠相比，化学诱导的纤维肉瘤发生率更高(Marino等人，2007年). 可行的双歧杆菌-1-/-未表现出重大异常的小鼠，其自发性淋巴瘤和实体瘤的发病率增加(Takahashi等人，2007年). 因此，Bif-1与假定的UVRAG-Beclin 1复合物结合，成为自噬的潜在激活物(图1)也可以被认为是真正的肿瘤抑制剂（与UVRAG一起）(Liang等人，2006年). 进一步的研究涉及缺乏Atg4蛋白酶家族或Beclin 1自噬前复合物的其他组分的小鼠，并显示在自动变速箱参与自噬体延伸和完成的基因将有助于确定每个家族成员在体内正常和病理条件下的作用，包括癌症。因此，迫切需要了解自噬与细胞周期调控相互作用的机制。

自噬与分化

原则上，自噬的改变可能以多种方式影响哺乳动物发育过程中的细胞命运。首先，自噬可能与低等真核生物类似，通过减小胞浆大小、损害蛋白质合成、吞噬产生能量的细胞器或停止细胞新陈代谢来破坏哺乳动物细胞。其次，自噬可以保证细胞在细胞内或周围环境诱导的机械或生化应激的剧烈条件下存活。第三，自噬可能有助于细胞快速有效地改变其胞质组成，加快常规蛋白质和细胞器的周转，并根据暴露受体、细胞核中的转录因子和细胞骨架动力学改变细胞的外观。在这三种可能性中，后者与影响细胞自主和/或调节分化最相关。

在至少三个案例中，自噬在这方面的作用得到了实验证据的支持。在以下情况下贝塞尔1-/-胚胎发生突变，内脏内胚层发育发生，尽管细胞似乎有异常形态，内脏内皮形成后发育受阻(Yue等人，2003年). 哺乳动物胚胎的前后轴和背腹轴都是由胚胎（外胚层）和胚外组织（包括内脏内胚层等）之间的一系列复杂相互作用建立的。在e5.0，至少有两个信号中心是建立轴所必需的，一个位于前内脏内胚层，另一个位于外胚层（淋巴结）。外胚层诱导前内脏内胚层从胚胎的最远端内脏内皮层形成(罗德里格斯等人，2005年). 该信号中心表达一组独特的分子标记（即Hex、Lhx1、Cer1和Lefty1），是指定前神经身份所必需的。随后，淋巴结在外胚层中被诱导，其特征是Nodal和Wnt3的表达，这反过来决定了后细胞的命运。越来越多的证据表明，外胚层和内脏内胚层之间的相互作用对于建立这两个信号中心至关重要（参见Takaoka等人，2007年). 因此，在小鼠植入后立即发育的几天（e5.0-e7.0）内，胚胎的原肠胚形成和分化命运被决定，以Beclin 1早期表达为特征的内脏内胚层负责一系列相关事件。内脏内胚层无法继续发育的事实贝塞尔1-/-因此，突变胚胎可能源于适当区域缺乏信号。在胚胎发生的这一特定阶段，自噬体可能选择性地破坏亚细胞结构或蛋白质簇，允许蛋白质合成装置快速替代，该装置涉及CAP依赖和独立的翻译或成熟mRNA的翻译控制。

同样，在e10.5的神经管分化过程中，Ambra1突变胚胎的大脑模式也受到了失调(Fimia等人，2007年)形态原声波刺猬（Shh）扩散于神经管底板区域，而不是集中于脊索，脊索是神经发生的真正信号中心(图3) (Marti和Bovolenta，2002年;威尔逊和马登，2005年). 在正常发育过程中，未分化神经管的腹侧大部分（Ambra1在此处高度表达）可能负责产生特定受体，将其转移到膜上，然后将其暴露出来。Shh在神经靶区的扩散受细胞外和跨膜蛋白表达的影响，这些蛋白可以与Shh结合，限制其扩散或改变Shh降解的速度（在Dessaud等人，2008年). 同样，由Beclin 1/Vps34多分子激酶复合物的Ambra1依赖性结构介导的自噬体形成可能调节适当的受体/配体相互作用，诱导受到强烈细胞溶质和核重排的神经管区域的快速细胞改造。

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Shh信号的自噬依赖性调节

形态原声波刺猬（Shh）参与脊椎动物发育的几个方面。所示模型是推测性的，自噬非依赖性效应也可能解释大使1,贝塞尔1、和UVRAG公司靶向突变小鼠。（A） 在e9.5的野生型胚胎中，Shh表达保留在脊索内（Not）。在同一发展阶段，大使1-缺陷胚胎显示Shh表达扩散于神经管腹侧和底板。（B） 在缺乏Ambra1的情况下，Beclin 1和Vps34之间的相互作用受损，自噬无法进行。除了在神经管的背腹侧（D/V）分化过程中控制Shh信号外，自噬还可能参与左右（L/R）轴的调节。事实上，在野生型胚胎中，Shh也表示节点细胞中左右轴的建立（见正文）。在UVRAG突变的人类和果蝇属，左右轴对称性受到干扰，导致异质性。这可能是节点内不正确的Shh分布的结果。

自噬基因也可能在左右轴的规范中发挥作用。在脊椎动物中，左右对称性部分取决于原肠胚形成期间节点左侧细胞中的Shh流，从而诱导原始条纹左侧的左旋基因表达。结细胞的纤毛运动与Shh的不对称浓度有关(Hirokawa等人，2006年). 有趣的是，因子UVRAG（动态Beclin 1/Vps34复合物的另一个组成部分）(Liang等人，2006年)在人类左右轴异常形成的病例中发生突变，导致异位和多发畸形(Iida等人，2000年). 由于UVRAG也在胚胎期的生育前期表达，这种表型也可能与Shh在淋巴结中的分布受损有关，这是由自噬体形成率降低和这些细胞中的细胞重塑缺陷引起的(图3). 值得注意的是果蝇属在UVRAG同源基因突变后（报告于他和奥弗达尔，2007年). Shh在胚胎发生过程中的另一个相关作用是肢体前后轴的建立(Laufer等人，1994年). 有趣的是，第一次分析第5天1998年在Peter Gruss实验室进行的胚胎表达显示第5天（最初称为稻田)极化活动区（ZPA）中的mRNA，即负责前后轴形成的肢芽区域(Pires da Silva和Gruss，1998年).

结论

自噬在发育过程中的重要性已经被一些低等真核生物的方法所强调，从酵母到秀丽线虫,果蝇属和D.盘状体在这些生物体中，自噬是一种相关的应激反应，涉及高度应激条件的发育阶段，如酵母产孢或昆虫变态，激活了自噬途径。自噬作为一种细胞死亡机制，以溶酶体激活和细胞空泡化为特征，也被广泛研究。然而，由于对自噬的主要分子机制的阐明，仅在过去十年中，脊椎动物才对这一过程进行了广泛的研究。鉴于在低等真核生物中观察到的表型，自噬可能是哺乳动物的应激反应或死亡机制。相反，在贝塞尔1,大使1,第5天、和第7天、和其他自动变速箱发育过程中的基因失活表明，自噬是一种重要的生存机制，可能通过降解大量细胞质、特定的长寿蛋白质或受损的线粒体来修复细胞胞浆。此外，自噬可能有助于细胞向周围环境发出信号，或快速改变其蛋白质含量，以更好地应对外界刺激。值得注意的是，自噬仅仅是一种程序性细胞死亡途径的定义最近也受到质疑果蝇(Akdemir等人，2006年;Martin和Baehrecke，2004年;Juhász等人，2007年). 唾液腺的组织溶解是自噬依赖性细胞死亡的典型例子果蝇属，需要Dark和Dronc，这是脊椎动物Apaf1和Casp9的两个直系同源物。这意味着自噬本身并不是介导该器官组织溶解的“致命事件”。相反，自噬的诱导可能位于凋亡小体的上游或平行。

另一项突破性的发现是，神经系统是发现自噬异常的首选靶点，可能是由于发育中的中枢神经系统中存在神经特异性自噬装置。然而，另一个原因可能是神经前体细胞在复杂分化之前（或开始）对其蛋白质或细胞器含量的任何变化高度敏感。

研究发育过程中小鼠模型的自噬也可能对医学产生重要影响。神经管缺陷，如脊柱裂或无脑畸形，是导致婴儿死亡或严重残疾的常见先天性畸形。尽管神经管缺陷的病因是多因素的，但发现对凋亡细胞死亡和基础自噬的协调控制，以调节发育中的中枢神经系统中正确的形态发生和细胞数量，可能会揭示诊断和治疗目的的新靶因素。同样，需要进一步评估人类自噬失调对早期发育缺陷的影响，例如在植入前发育异常和羊膜前腔形成中，小鼠Atg5和Beclin 1分别是重要因素。

自噬在发育中所起作用的里程碑式发现可能与癌症有关。鉴于自噬在肿瘤发生中的作用，有可能查明自噬途径的单一成分，这些成分在突变时表征各种肿瘤的胚胎起源。诚然，在更全面地定义自噬在细胞周期调节和肿瘤抑制中可能使用的机制方面还需要做很多工作。然而，有一件事仍然很清楚：在这些过程中基因的假定药理学调节可能代表一种治疗多种肿瘤的新策略。

鸣谢

作者实验室的工作部分得到了Fondazione Telethon、Compagnia di San Paolo、AIRC、意大利大学与研究部（MUR）、意大利卫生部对F.C.的资助，以及国家卫生研究院、美国癌症学会和霍华德·休斯医学院对B.L.的资助。F.C.是一名电视马拉松助理科学家。我们感谢Martin W.Bennet的宝贵编辑工作。

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