许多有机物的细胞能够通过一个叫做自体吞噬的过程来降解糖、脂肪和蛋白,从而达到循环利用的效果。一项新的研究表明当新生儿出生并脱离了胎盘的营养供应时,在母亲用乳汁喂养前,它们能够通过降解自己的一部分细胞来维持能量供应。研究人员将这些发现刊登在2004年11月4日的Nature上。
已经知道酵母和蠕虫有许多基因能够帮助它们吃掉它们自己的一些细胞。但是研究人员到目前为止只发现了一种哺乳动物的自我吞噬基因——Atg5。当成年小鼠饥饿时,这种基因编码的蛋白的水平就会上升。研究人员想知道新生儿在断绝了母亲子宫的营养供应后是否会利用自我吞噬以在母亲开始乳汁喂养之前保持能量供应。
研究人员首先创造出缺少Atg5基因的两个拷贝的小鼠。新生小鼠表面上看起来是健康的,但是如果它们没有乳汁喂养,其发生死亡的速度是正常的挨饿新生小鼠的两倍。这意味着它们缺少一些正常小鼠拥有的营养物质。研究人员还将一种绿色的发光蛋白插入到小鼠中,以便于细胞自我吞噬的研究。研究人员发现正常新生小鼠的自我吞噬活跃的部位是心脏、横隔膜和肺细胞,而大脑中则不活跃。但是缺少Atg5的小鼠则没有出现这种情况,这一点证实了这种基因在新生儿自我吞噬过程中起到关键作用。
这项研究首次在哺乳动物中证明自我吞噬作用与新生儿有明显的关系。这些结果也表明婴儿在刚出生后既能利用蛋白质也能利用储存的脂肪。
婴儿出生时,他们与胎盘食物供应的联系就被切断了。新的研究表明,他们能分解掉自己的部分细胞,可能是用来维持能量,直到母亲来给他们哺乳。
多种生物的细胞都能通过一个名为“自我吞噬(‘自己吃掉自己’)”的过程,分解糖类、脂肪和蛋白质,以此来重复利用自身的组成部分。酵母和蠕虫具有多个协助它们吃掉少量自身细胞的基因——其中部分基因能被饥饿所触发。然而,研究人员迄今只发现了一个哺乳动物的自我吞噬基因:Atg5。在饥饿的成年大鼠体内,基因编码的蛋白产物存在于全身各处,只有脑部的含量较少。日本东京都医科研究所的分子生物学家Noboru Mizushima及其同事希望弄清,刚刚失去母亲子宫食物供应的新生儿是否能利用自我吞噬作用维持能量,直到他们开始吸吮母亲的乳汁。
为了弄清这一点,他们繁育出Atg5基因缺失的小鼠。新生小鼠看上去相对比较健康,但如果不开始吃奶,它们的死亡速度就会比挨饿的正常新生小鼠快一倍,这说明它们缺少某些正常小鼠拥有的营养成分。研究小组还向小鼠体内插入了一种能发绿光的蛋白质,这种蛋白质在细胞进行自我吞噬的过程中可使其变亮。研究人员对出生3小时至2.5天的正常小鼠的各种组织进行了检查,发现心脏、横膈膜和肺细胞的自我吞噬作用活跃,而大脑则不然。Atg5基因缺失小鼠并无这种活动,证明该基因在新生儿自我吞噬过程中扮演了关键的角色。他们在11月4日出版的《自然》杂志上报告了这一结果。
密执安大学安阿伯分校的细胞生物学家Daniel Klionsky表示,该研究首次表明,哺乳动物体内的“自我吞噬作用与正常生理过程——出生——之间具有明确的联系”。他说,此外该结果还表明,婴儿出生后即立刻对体内储存的蛋白质和脂肪加以利用。