新发现揭示了细胞健康：对细胞内回收过程的关键见解

印度孟买塔塔基础研究所最近的一项研究揭示了我们的电池如何清理和回收废物的新细节。这个过程被称为自噬，就像细胞的自我清洁机制，通过清除受损部位和回收有用成分来帮助细胞保持健康

这个过程涉及形成一个称为自噬体的囊泡，它包裹着细胞废物。然后，自噬体与另一种称为溶酶体的囊泡融合。融合阶段称为自溶体。自溶体最终成熟为溶酶体，废物被不同的酶降解，重要的起始物质被释放回细胞质

自噬体、自溶体和溶酶体可被视为细胞循环过程的不同阶段。因此，当细胞注意到它们内部有太多的“垃圾”时，自噬就会开始起作用。它就像细胞内的一个小清理小组，对废物进行分类，回收有用的部分，并处理其余的部分。然而，自噬不仅仅是清理。这一过程对生存也至关重要。当细胞面临艰难时期，如缺乏营养或氧气时，自噬可以分解较旧、不太有用的成分，为生存提供必要的物质和帮助。因此，这是我们身体中最重要的过程之一

自噬受损与心血管疾病、阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病以及糖尿病和癌症等代谢障碍有关。各种蛋白质和小分子协同作用，调节这一重要过程。任何调节因子的失调都可能导致自噬的中断。因此，为了更好地理解自噬是如何工作的，我们需要知道自噬囊泡在过程的每个阶段都发生了什么

这就是最近的一项发现取得令人兴奋的飞跃的地方。该研究发表在JACS Au杂志上。

研究人员专注于同时跟踪两个重要因素：自噬囊泡内的pH值和过氧化氢（H2O2）水平。为什么选择这两个因素？当我们从自噬体到自溶体再到溶酶体时，自噬囊泡内的质子水平或pH值从6-6.5变化到4.5。因此，pH值可作为识别自噬阶段的指标。用pH跟踪第二分析物将指示第二分析物质的水平如何随着自噬的进行而波动

H2O2是自噬的关键调节因子。在健康细胞中，低水平的H2O2有助于促进自噬，并使细胞适应压力。然而，当细胞经历氧化应激时，H2O2水平会导致自噬失败，最终导致细胞死亡。但是怎么做？为了得到答案并了解自噬在不同疾病的情况下是如何出错的，了解H2O2在自噬不同阶段在囊泡中的行为非常重要

在这项研究中，研究人员使用新型自噬囊泡靶向荧光传感器同时跟踪自噬囊泡内的pH和H2O2水平。pH传感器使他们能够识别自噬囊泡的不同阶段。然后，他们使用H2O2传感器跟踪过程每个阶段的过氧化氢水平

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这一发现令人兴奋：科学家发现，最高水平的H2O2存在于自溶体中，即自噬的中间阶段。这是一个惊喜，因为之前没有人在自噬的不同阶段测量过囊泡中的H2O2水平，预计最终阶段的水平会很高。结果表明，自溶体在这一过程中起着至关重要的作用，其高H2O2含量可以进一步提供有关自噬如何调节的重要线索

这一发现为理解健康和疾病中的自噬开辟了新的途径。通过了解疾病条件下自噬过程中H2O2水平何时何地达到峰值，研究人员可以进一步探索氧化应激如何影响这一过程并导致细胞出现问题。新的信息可能会导致治疗与自噬受损相关的疾病的新方法

此外，了解H2O2在自噬不同阶段的作用，最终可能有助于开发微调这一过程、恢复细胞平衡和改善健康的药物或疗法。对这些发现的进一步探索将为我们的细胞如何保持健康提供有价值的见解，并为改善健康开辟令人兴奋的可能性 More information: Smitaroopa Kahali et al, Simultaneous Live Mapping of pH and Hydrogen Peroxide Fluctuations in Autophagic Vesicles, JACS Au (2025). DOI: 10.1021/jacsau.4c01021

Journal information: JACS Au