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比较研究
.2013年11月：116:141-50。
doi:10.1016/j.exer.2013.08.017。 Epub 2013年9月4日。

自噬和有丝分裂参与晶状体细胞器降解

Joseph Costello先生 # 1, 丽莎·A·布伦南 2, 苏巴西巴苏 三, 丹尼尔·乔斯 2, 阿希克·穆罕默德 4, 库尔特·奥吉利兰 1, Sönke Johnsen 5, 苏·门科 三, 马克·坎托罗 # 2
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比较研究

自噬和有丝分裂参与晶状体细胞器降解

Joseph Costello先生等人。 实验眼睛分辨率. 2013年11月.

摘要

眼球晶状体由一层上皮细胞组成，覆盖在一系列分化的纤维细胞上，成熟后这些纤维细胞会失去线粒体、细胞核和其他细胞器。晶状体透明度取决于晶状体上皮细胞和未成熟纤维细胞中线粒体的代谢功能，以及晶状体纤维细胞成熟时线粒体和其他细胞器的程序性降解。上皮细胞中晶状体线粒体功能的丧失或晶状体纤维细胞中线粒体和其他细胞器的降解失败会导致晶状体白内障的形成。迄今为止，在晶状体纤维细胞程序化成熟过程中，控制晶状体线粒体维持和线粒体降解的机制尚未完全阐明。在这里，我们使用电子显微镜和双激光共聚焦成像证明了在晶状体上皮细胞、未成熟晶状体纤维细胞和晶状体纤维细胞分化早期存在含有线粒体的自噬小泡。我们还发现，血清饥饿时，初级晶状体上皮细胞中诱导了有丝分裂。这些数据提供了证据，证明自噬发生在整个晶状体中，有丝分裂在晶状体中起作用，从晶状体上皮中清除受损线粒体，并降解分化晶状体纤维细胞中的线粒体，以促进晶状体发育。这些结果为线粒体如何维持晶状体代谢功能以及线粒体如何在晶状体纤维细胞成熟时降解提供了一种新的机制。

关键词：ATG5；FYCO1；FYVE和包含1的卷曲线圈域；LC3B；OFZ；Pik3c3；TOM20；自噬；自噬相关5；白内障；区别；电子显微镜；透镜；微管相关蛋白1轻链3B；线粒体自噬；无细胞器区；磷脂酰肌醇3-激酶，催化亚基3型；线粒体外膜转位酶20kDa。

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数字

图1
图1。成人晶状体上皮细胞的自噬和有丝分裂
(A类)来自印度的22岁供体晶状体表面概览，显示囊膜（c）、上皮（e）和纤维细胞（f）。(B类)上皮细胞的两个细胞由成对的质膜分开，在上皮细胞质内显示细胞核（n）和许多自噬小泡（箭头）。上皮纤维细胞界面纤维细胞（f）呈深染。高亮显示的区域在（C）中放大。(C类)完整的线粒体（m）与含有线粒体片段的自噬囊泡相邻（箭头）。这是有丝分裂的一个明显例子。(D类)含有部分降解线粒体的自噬囊泡（m；基于约0.2μm×0.7μm的圆柱形轮廓）。(E类)自噬囊泡可能含有线粒体（m）和在许多自噬小泡中发现的多层膜聚集物（平均膜厚5 nm）。比例尺：A=5μm；B=0.5μm；C=200纳米；D、 E=100纳米。
图2
图2。成人晶状体皮质纤维细胞的自噬和有丝分裂
(A类)来自印度22岁供体晶状体的外皮质纤维细胞概述。两个上皮细胞核和一个纤维细胞细胞核被标记为（n）。上皮中有两个自噬小泡，五个来自纤维细胞（箭头所示）。注意，伸长纤维细胞的初始层呈深色染色，而大多数纤维细胞的染色相对较浅。高倍镜下证实，该区域自噬小泡的密度约为每单位面积16个（横截面约为7个纤维细胞），并从上皮降至小于5×60μm。(B类)图像顶部和底部的成对膜显示两个相邻纤维细胞之间的自噬小泡。自噬小泡的极限膜如图所示（箭头），围绕着不同的成分，包括多层膜（暗染色）、小泡和由膜和分散蛋白组成的细胞片段。(C类)自噬囊泡包含多层膜（深色染色）和线粒体碎片（嵴标记，箭头所示）。这是线粒体自噬的一个例子。(D类)一个大的自噬囊泡，其性质与（B）和（C）中的相似，包含一条多层膜带，中心分散蛋白质，细长的线粒体（箭头）和一个与多层聚集体接触的较小线粒体片段（箭头标记嵴）。(E类)自噬囊泡一种自噬小泡，其卵圆形核心含有比相邻细胞质更密集的蛋白质，部分被紧密包裹的多层膜包围。(F类)两个纤维细胞（细胞1和2）界面附近的自噬囊泡，包含致密均匀的核心（比相邻细胞质更致密）和松散堆积的多个膜。来自印度的一个92岁的捐赠者透镜位于赤道平面上，距离胶囊约120μm。比例尺：A=2μm；B-E=100纳米；F=200纳米。
图3
图3。第12天鸡胚晶状体的自噬和有丝分裂
(A类)鸡胚晶状体的囊（c）和上皮（e）概述。上皮上有两个细胞核（n），具有多层和许多空泡（v），这是复杂的鸟类发育上皮的典型特征。上皮细胞和早期纤维细胞（f）中存在大量线粒体和有丝分裂小泡（箭头所示）。大的空囊泡（箭头）也很常见，但可能不会自噬，因为它们的周长和内容物不容易识别。(B类)在上皮的正下方，正在发育的纤维细胞具有细胞核（n）、大小泡（箭头）和大量自噬颗粒（箭头），高倍镜下20多个可见颗粒中有8个。该区域每单位面积包含约25个自噬小泡。(C类)在皮层约160μm深处，纤维细胞的六边形形状和细胞核（n）清晰可见。这里几乎没有自噬小泡（箭头所示），表明通过皮层的自噬梯度明显，从上皮细胞到每单位面积小于5个250μm。(D类)一个完整的线粒体（箭头）与内质网的一部分相邻，上皮细胞中有一些核糖体（箭头）（如a所示）。(E类)上皮细胞中的自噬囊泡，含有靠近多层膜（平均膜厚5 nm）的线粒体（箭头）。(F类)一种含有降解线粒体的自噬囊泡，有一个清晰可见的嵴（箭头）。图像F-I来自年轻的皮质纤维细胞，如B中的自噬和有丝分裂非常活跃。(G公司)自噬囊泡很可能含有一簇部分降解的线粒体嵴（箭头所示）。(H（H）)一个类似F的自噬囊泡，但可以看到嵴的几个较小部分（箭头所示）。(我)自噬囊泡的上部区域含有降解的线粒体，带有嵴（箭头所示），下部区域含有降解性多层膜。(J型)纤维细胞中与完整线粒体相邻的自噬小泡（箭头所示）(K（K）)一个含有致密蛋白核心的自噬囊泡包围着我的多层膜层（箭头所示），这些膜层来自与C相同的纤维细胞区域。比例尺：a=2μm；B、 C=1μm；D-K=100纳米。
图4
图4。自噬标记LC3B和线粒体标记TOM20在E12胚胎鸡晶状体中的共定位
使用共焦荧光显微镜对E12鸡晶状体中TOM20（绿色）和LC3B（红色）点状物进行共定标，并重叠两个图像（橙色/黄色）。(A类)E12全胚胎鸡晶状体20μm中矢状切面，TOM20（绿色）、LC3B（红色）和核染色TO-PRO-3（蓝色）。(B类)鸡晶状体的FP（皮质纤维）区域和(C类). 鸡晶状体的FC（中央纤维核）区域。(D类)小鸡晶状体的赤道区。图4D有助于证明（a）上皮细胞中的多层细胞核与图3中的TEM一致，（b）赤道地区大量的自噬小泡（LC3B点）和线粒体（TOM20点），（c）重叠层中的点对应，表明许多线粒体正在进行自噬，以及（d）这里的自噬比核心的多（图4C），表明自噬从上皮细胞到核心的径向减少，与TEM图像中的梯度一致（图3）。箭头表示TOM20绿色和LC3B红色泪点及其在所检查晶状体的每个亚区室中的共同定位（重叠图像中的橙色/黄色）。
图4
图4。自噬标记LC3B和线粒体标记TOM20在E12胚胎鸡晶状体中的共定位
使用共焦荧光显微镜对E12鸡晶状体中TOM20（绿色）和LC3B（红色）点状物进行共定标，并重叠两个图像（橙色/黄色）。(A类)E12全胚胎鸡晶状体20μm中矢状切面，TOM20（绿色）、LC3B（红色）和核染色TO-PRO-3（蓝色）。(B类)鸡晶状体的FP（皮质纤维）区和(C类). 鸡晶状体的FC（中央纤维核）区域。(D类)鸡晶状体的EQ（赤道区）。图4D有助于证明（a）上皮细胞中的多层细胞核与图3中的TEM一致，（b）赤道地区大量的自噬小泡（LC3B点）和线粒体（TOM20点），（c）重叠层中的点对应，表明许多线粒体正在进行自噬，以及（d）这里的自噬比核心的多（图4C），表明自噬从上皮细胞到核心的径向减少，与TEM图像中的梯度一致（图3）。箭头表示TOM20绿色和LC3B红色点状物及其在所检查透镜的每个子腔中的共同定位（叠加图像中的橙色/黄色）。
图5
图5。自噬标记物LC3B和线粒体标记物TOM20在氯喹处理的对照和缺血清鸡晶状体上皮细胞中的共定位
在保存在完整培养基中的细胞和血清饥饿2小时并向细胞中添加50μM氯喹的细胞中，鸡晶状体原代细胞染色TOM20（绿色）和LC3B（红色）。使用荧光共焦显微镜获得图像。高倍镜下可见两个核周定位大量LC3B阳性线粒体（黄色斑点）的区域。
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参考文献

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