溶酶体、内体与降解

溶酶体是充满水解酶的酸性细胞器，作为细胞主要的降解区室，通过内体系统和自噬作用分解递送的物质。向溶酶体输送物质的内体负责分拣和成熟内吞的货物，而溶酶体本身现在不仅被认为是回收中心，也被认为是感知营养物质和协调清除的信号枢纽。

Definition

溶酶体是膜结合细胞器，其酸性腔富含水解酶，可降解通过内体途径和自噬作用递送的大分子，回收其分解产物，并作为细胞营养感知和信号传导中心。

Scope

本条目涵盖内体分拣和成熟途径、溶酶体生物发生和酸性水解酶环境、货物到达溶酶体的途径（内吞作用、吞噬作用和自噬作用），以及溶酶体在营养感知和稳态信号传导中的作用。这是一个细胞生物学和组织学参考主题，不提供临床指导。

Core questions

• 细胞表面内吞的货物如何通过内体成熟并到达溶酶体？
• 酸性水解溶酶体环境是如何产生和维持的？
• 自噬作用如何将细胞内物质递送以进行降解？
• 溶酶体如何感知营养物质并发出信号以协调细胞代谢？

Key concepts

• 早期内体和晚期内体
• 内体成熟和分拣
• 溶酶体酸性水解酶和V-ATP酶
• 自噬作用和自噬体
• 吞噬作用和异噬作用
• 甘露糖-6-磷酸对水解酶的靶向
• 溶酶体营养感知和信号传导

Key theories

自噬作用

细胞将细胞质组分和受损细胞器包裹在双膜自噬体中，自噬体与溶酶体融合进行降解，从而在应激和营养缺乏下实现自我更新和生存。

溶酶体作为信号枢纽

除了降解，溶酶体表面感知氨基酸的可用性并整合营养信号——例如溶酶体上的mTORC1激活——将该细胞器与生长和清除程序联系起来。

Mechanisms

通过内吞作用摄取的物质进入早期内体，早期内体将货物分拣以回收至细胞表面或进行降解；注定被破坏的货物在内体成熟、酸化并最终将其内容物递送至溶酶体时被保留。溶酶体水解酶在分泌途径中合成，被标记以便递送并浓缩在由液泡质子泵维持的酸性腔中，在那里它们降解蛋白质、脂质、核酸和碳水化合物。细胞内组分通过自噬作用到达溶酶体，其中双膜自噬体吞噬细胞质和细胞器并与溶酶体融合。溶酶体膜还感知营养状态，并作为协调细胞清除与生长和代谢的信号传导平台。

Clinical relevance

单个溶酶体酶的缺陷会导致溶酶体贮积症，而自噬和溶酶体信号传导的失调与神经退行性疾病、代谢疾病和衰老有关。本条目描述了所涉及的正常降解和信号传导机制，不作为个体诊断或治疗决策的依据。

History

溶酶体由Christian de Duve于20世纪50年代通过细胞分级分离发现，该方法揭示了一种富含潜在酸性水解酶的颗粒；他后来将其命名并于1974年分享了诺贝尔奖。大隅良典对自噬作用的分子解剖（2016年诺贝尔生理学或医学奖）以及后来确立溶酶体作为信号中心的工作，重塑了对该细胞器作用的理解。

Key figures

• Christian de Duve
• Daniel Klionsky
• Yoshinori Ohsumi
• Andrea Ballabio
• David Sabatini

Seminal works

• klionsky2000
• mizushima2008
• saftig2009

Frequently asked questions

内体和溶酶体有什么区别？

内体是接收内吞物质并决定其命运的分拣和成熟区室，而溶酶体是最终的、高度酸性的区室，水解酶在此实际降解递送的货物。

自噬作用如何利用溶酶体？

在自噬作用中，双膜自噬体吞噬细胞质物质或受损细胞器，并与溶酶体融合，溶酶体的水解酶将内容物分解以进行回收。