内分泌细胞溶酶体的超微结构研究

内分泌细胞溶酶体的超微结构研究 内分泌细胞溶酶体的超微结构研究 电子显微J.Chin.Electr.Microsc.Soc 15(2—4)t265~2751996年 一 内分泌细胞溶酶体的超微结构研究 7)_// 7r汤雪明易静张蕙心陈晓群张岚 ,一/(上海第二医科大学生物物理教研室,上海200025),0f ^摘要 用电境细胞化学方法研究内分泌细胞溶酶体的结构与功能.研究结果明,所有内分泌细胞都 存在丰富的溶酶体,分泌自噬作用普遍存在于分泌肚类澎素的细胞中,自体吞噬活动活豉是分泌类固 醇激素细胞的重要特点.溶酶体通过分泌白噬和自饿吞噬分别在两类内分泌知胞中参与激素分泌的 塑坌丝绁窆茎堡墨兰f吉/关麓词塑坌丝塑堕堡堂盐2茎兰堡墨兰7…\'/'/ 溶酶体(Lysosome)是一种细胞器,普遍存在于动物和人体的各种细胞中,它是细胞丙大分/ 子降解的主要场所,在细胞的生理和病理过程中起重要作用.溶酶体的功能是通过参与细胞的异 体吞噬(heterophagy)和自体吞噬(autophagy)活动来实现的,对溶酶体结构与功能的研究也是 从这两方面展开的.异体吞噬包括吞噬作用(phagocytosis)和吞饮作用(pinocytosis), 其中研究 得较多的是巨噬细胞为模型,研究溶酶体的性质,成分及其在细胞吞噬中的作用,有关溶酶体 的资料有不少基于这方面的工作.由于吞噬作用主要发生于巨噬细胞和嗜中性粒 细胞等少数细 胞,大多数细胞没有吞噬功能,其溶酶体主要通过自体吞噬和其他细胞内吞(endocytosis)活动来 参与各种细胞功能的,因此对自体吞噬和细胞内吞的研究已成为细胞生物学的一个重要课. 近年来,我们在溶酶体研究中发现睾丸间质细胞有丰富的溶酶体,而且有活跃的自体吞噬和 细胞内吞活动,是研究溶酶体结构与功能的理想材料.在此基础上,又对其他内分泌细胞进行了 系统的超微结构观察,发现溶酶体丰富是内分泌细胞的共同特点,而且在分泌肽类激素细胞中普 遍存在着分泌自噬(crinophagy)现象,在分泌类固醇激素细匏中则都有活跃的自体吞噬活动.最 近,我们又通过实验证实内分泌细胞的溶酶体通过分泌自噬和自体吞噬活动在激素分泌调节过 程中起着重要作用.本文对上述研究工作做简单的介绍. 一 ,溶酶体与自体吞噬活动 溶酶体对细胞内成分的降解和更新起着重要的作用,这种作用主要是通过自体吞噬来实现 的.细胞自身的一部分细胞质由膜结构包裹起来形成自噬小体(auto—phagosome),溶酶体与其融 合并将其内容物消化.尽管各种真核细胞都存在自体吞噬活动,但在生理状态下自体吞噬出现的 频率很低,很难用正常细胞来研究自体吞噬的过程和机理.因此,一般都通过研究诱导自体吞噬 (inducedautophagy)来获得有关自体吞噬的资料诱导自体吞噬的方法很多,使动物饥饿,给 予动物激素(高血糖紊等),微管抑制剂(长春花碱等),溶酶体酶抑制剂(1eupetin等) 都可以诱导 动物肝细胞产生活跃的自体吞噬活动.由于各种诱导方法都会造成不同程度的细胞损伤和变化, 而且作用机理也各不相同,因此所得到的结果不一定能代表正常生理情况.为此找们通过大量 观察各种正常细胞的自体吞噬活动,寻找自体吞噬出现频率高,适合于研究生理状态下自体吞噬 来稿日期-1996年2月6日 '国家自然科学基金资肪课题 电子显微J.Chin.Electr.Microsc.Soc 15(24):265,2751996年 活动的细胞模型,以进一步开展自体吞噬过程和机理的研究. (一)睾丸闻质细胞——研究自体吞噬的一种正常细胞模型 在正常生理状态下细胞中可以观察到的自噬小体数目很少.Erucssion等人曾用半定量方法 计数多种细胞的自噬小体,发现大鼠肾近曲小管上皮细胞中自体吞噬出现频率相对较高,神经细 胞和肝细胞次之.pfeifer等人用形态定量方法测定了肾近曲小管上皮细胞中自噬小体的数目, 测得每lo平方微米细胞质中有3—14个自噬小体,即观察几十个细胞切面才看到l一2个自噬 小体.如此低的自体吞噬出现频率,对研究自体吞噬过程和机理带来了困难,因此人们渐渐放弃 了用正常细胞作为研究自体吞噬的细胞模型,而寻找各种诱导方法来研究自体吞噬.我们在电镜 下观察了大鼠肝,心,睾丸等9种组织的32种细胞,计数每一种细胞的自噬小体.结果表明,不同 细胞的自体吞噬出现频率有差异,观察5o个细胞切面能看到自噬小体的有睾丸间 质细胞,肾近 曲小管上皮细胞,肝细胞,Sertoli细胞,神经节细胞和心肌细胞,其余26种细胞中未观察到自噬 小体.对见到自噬小体的6种细胞进一步观察50个切面,发现睾丸间质细胞(Leydig细胞)中出 现自体吞噬的频率最高(25个/100切面);肾近曲小管上皮细胞次之(5个/】00切面),其他细胞 中自体吞噬出现频率更低,每100个切面中少于5个.通过几次重复观察,并比较了Wistar大鼠 和Sherman大鼠,发现两种大鼠的睾丸间质细胞中自体吞噬出现频率相似,都明显高于其他细 胞.睾丸闻质细胞有较多的溶酶体和多泡体,有利于研究溶酶体与自体吞噬的关系,因此我们选 定睾丸间质细胞作为研究细胞生理状态下自体吞噬活动的细胞模型(图1) (二)睾丸闻质细胞中自体吞噬活动的特点 我们以胞嘧啶单核苷酸酶(CMP酶)作为溶酶体的标志酶(图2),用电镜细胞化学方法详细 观察睾丸间质细胞的自体吞噬活动,发现睾丸间质细胞的自体吞噬活动不仅出现频率高,而且具 有下列特点: 1.在睾丸闻质细胞中可以看到自体吞噬的发展过程,这一过程可以分为前自噬小体,早期自噬 小体和晚期自噬小体(或称自体吞噬泡)三个阶段(图3—5).前自噬小体是还没有完全形成自噬 小体的阶段,双层膜结构正在包裹部分细胞质,切面上双层膜结构呈C字形;早期自噬小体是由 双层膜包裹的自噬小体,所包裹的细胞器结构完整,还没有与溶酶体融合,呈CMP酶阴反应,因 此不含溶酶体酶}晚期自噬小体已与溶酶体融合,内含溶酶体酶,呈CMP酶阳性反 应,外有单层 膜包裹,所包裹的细胞器已被消化而崩懈(图6). 2.睾丸闻质细胞有丰富的溶酶体和多泡体,超微结构形态和细胞化学都显示两者与自噬小体有 密切接触,可能都参与自体吞噬活动. 3.睾丸间质细胞中没有残余体积聚,由自体吞噬产生的残余体通过胞吐作用排出细胞外.这种 现象多见于单细胞生物,但在哺乳动物细胞中残余体通过胞吐作用排出是很少的.哺乳动物细胞 如心肌细胞和神经细胞,由自体吞噬形成的残余体一般积聚于细胞质内成为脂褐素 4.睾丸间质细胞是一种分泌类固醇激素的内分泌细胞,在雄性激素的合成过程中光面内质网和 线粒体起着重要作用.自噬小体所包裹的细胞器主要是光面内质网和线粒体,固此自体吞噬活动 的结果是去除一部分与激素合成有关的细胞器或消化掉一部分已经合成的激素为此我们推测 睾丸闻质细胞的自体吞噬活动可能在细胞水平上起着对雄激素分泌的调节作用. 睾丸间质细胞的上述特点,为研究自体吞噬活动提供了良好的细胞模型(图7).首先睾丸间 质细胞中自体吞噬出现频率高,很容易观察到不同阶段的自噬小体,可以用来研究细胞正常状 态下的自体吞噬活动,从而避免了用诱导方法研究自体吞噬的不足;其次,关于自噬小体界膜的 电子显微J.ChEn.Electr.MEcro~c.Soc 15(24):26j,2751996年267 电子显微J.ChinE[ectrMierosc.Soc. 15(24):265,2751996年 图1犬鼠睾丸间质细胞.细胞内除了有丰富的光面内质网和线粒体外,还有较多溶酶体(L),多泡体(v)和各种 自噬小体(箭头). 圈2 圈3 圈4 圈5 圈6 圈g 睾丸间质细胞的CMP酶细胞化学反应溶酶体(箭头)和高密度多泡体(v)呈CMP酶阳性反应 前自噬小体. 早期自噬小体. 晚期自噬小体. 晚期自噬小体e箭头)与溶酶体接触-两者都呈CMP酶阳性反应. 注射ConA一金2小时以后,金颗粒出现在溶酶体(L)和高密度多泡体(v)中,两者都与自体吞噬泡接触 电子显微J.Chin.Electr.Microsc.Soc 15(2—4);26j,2751996年 内吞示踪物 图7睾丸间质细胞的自体吞噬和细胞内吞活动模式图N一细胞核,M一线粒体,Per一过氧化物酶体,Ev和E 内吞小泡一MVB一多泡体,sL一溶酶体,PAP一前自噬小体,EAP一早期自噬小体,LAP一晚期自噬小体. 来源长期以来有不同看法,至今尚未解决,在睾丸间质细胞中可以看到前自噬小体,从而为研究 自噬小体界膜来源提供了有利条件;另外,睾丸间质细胞具有专一的内分泌功能, 而且自体吞噬 与激素分泌有一定关系,因此这一细胞模型也可用于研究自体吞噬与细胞功能的关系 二,溶酶体与细胞内吞活动 细胞内吞(endocytosis)是细胞从周围环境中摄取各种物质的过程,几乎所有的真核细胞都 通过内吞作用摄取细胞外大分子.近二十年来有关细胞内吞的研究都围绕着太分子是如何被细 胞识别,结合,内化,分选和加工处理而进行的不同的分子和细胞结合以及被吞入的方式有所不 同,一般分为液相内吞,吸附内吞和受体介导内吞三种类型,其中以受体介导内吞研究最多.在受 体介导内吞中,细胞能有选择地从周围环境摄取某些物质,配体和相应受体在细胞内的命运常见 有四种,即受体再循环,配体在溶酶体降解;受体,配体都在溶酶体内降解;受体,配体都再循环f 以及受体,配体穿胞转运等前两种途径最为重要,其特点是以溶酶体作为内吞的终点,因此称为 细胞内吞的溶酶体途径(thelysosomalpathwayofendocytosis) 在受体介导内吞过程中,内体(endosome)是一个中心环节.配体与细胞表面相应受体结合 后,很快内化,经内吞小泡进入早期内体,内体界膜中存在质子泵,使内部呈酸性环境,配体和受 体在酸性环境中解离,然后通过分选送往不同地方,因此早期内体又称分选内体(sortingendo— 27O 电予显微J.Chin.Electr.Microsc.Soc l5(2—4);2fi5,2751~,96年 some).在内吞的溶酶体途径中,配体经分选进一步被送往晚期内体,晚期内体可接受来自高尔 基体的运输小泡,这些小泡古有与M一6一P受体结合的溶酶体酶,最后晚期内体进一步成熟,成为 溶酶体. 有关细胞内吞和内体的研究为细胞的结构与功能提供了不少新的概念,是细胞生物学中的 一 个重要课题.但是,在这个领域中还有不少问题没有阐明,例如,内体是不是一种新的细胞器, 早期与晚期内体的具体结构与功能以及内体的分选过程都没有完全弄清楚;在细胞内吞的溶酶 体途径中,配体如何从早期内体到晚期内体并最终进入溶酶体.存在着多种假设,有待于进一步 用实验证明. 我们在研究自体吞噬过程中,同时看到睾丸间质细胞具有旺盛的内吞活动为了比较细胞对 不同大分子的内吞方式,研究细胞内吞过程中内体的结构与功能以及与溶酶体的关系,我们采用 在睾丸间质细胞表面有受体的绒毛膜促性腺激素(hCG),以及伴刀豆凝集素A(ConA),麦胚凝 集素(WGA)和阳离子铁蛋白(CF)三种以吸附内吞方式进入细胞的蛋白作为示踪物,用示踪细 胞化学和酶细胞化学技术观察睾丸间质细胞的内吞活动.初步研究结果表明: 1.四种蛋白内吞途径的主要区别在细胞膜阶段.hCG主要结合在细胞表面微绒毛和褶皱丰富的 区域形成较大的内吞泡进入细胞~ConA和WGA主要结合在细胞表面有被或无被小凹处形成 较小的内吞泡进入细胞;cF则经没有网格蛋白参与的内吞泡进入细胞. 2四种蛋白在睾丸间质细胞中都进入细胞内吞的溶酶体途径,即经内吞泡,低密度多泡体,高密 度多泡体,最终到达溶酶体大分子及其受体一旦被内吞入细胞,它们沿着上述途径移动的速率 是相对恒定的,即注射示踪物一定时间后,示踪物都到达细胞内某一特定的部位.一般在注射示 踪物后5分钟,示踪物出现在细胞膜表面和内吞泡中,15分钟时出现在小的有管状突起的低密 度多泡体中,3o分钟时出现在大的圆形低密度多泡体中,1小时出现在高密度多泡体及少数溶酶 体中,2小时后出现在大多数溶酶体中 3.在睾丸间质细胞中,多泡体行使着内体的功能示踪细胞化学结果表明,多泡体是内吞物质必 经之路.酶细胞化学结果表明低密度多泡体呈CMP酶阴性反应,而高密度多泡体中有些呈 CMP酶阴性反应,有些呈部分阳性反应,还有些则呈阳性反应(图8).根据上述细胞化学结果和 形态观察,我们认为低密度多泡体起着早期内体或分选内体的作用,在低密度多泡体中受体与配 体分离,受体通过低密度多泡体的管状突起部位回收到细胞膜.高密度多泡体起着晚期内体的作 用,它不再与新生的内吞小泡融合,而接受来自高尔基体的含有溶酶体酶的运输小泡,因此在高 密度多泡体中逐渐出现溶酶体酶,并最后成熟成为溶酶体. 4.睾丸间质细胞中高密度多泡体和溶酶体的主要功能是参与自体吞噬活动带有内吞物质的多 泡体和溶酶体最终都与自体吞噬泡接触(图9),内吞物质随同溶酶体酶一起进入自体吞噬泡. 三,内分泌细胞溶酶体的超微结构和细胞化学 内分泌细胞按其所分泌的激素不同可分为两类.一类是分泌肽类激素的细胞,这类细胞中与 合成蛋白质有关的细胞器如糙面内质网和高尔基体十分发达,激素合成后贮存在分泌颗粒中另 一 类是分泌类固醇激素的细胞,这类细胞中有大量管泡状嵴的线粒体和光面内质网,是合成类固 醇激素的细胞器.长期以来,内分泌细胞超微结构研究重点是在与激素合成有关的细胞器上,而 对内分泌细胞溶酶体结构与功能的研究则较为薄弱.通过对睾丸间质细胞的研究,使我们对其他 内分泌细胞的溶酶体也产生了兴趣.为此,我们用CMP酶作为标志酶,通过电镜细胞化学技术 显示溶酶体及其相关结构,观察了五种分泌肽类激素的细胞(大鼠垂体前叶的生长激素细胞,催 电子显微 15(2 J.Chin.Electr 4):g65,275 Microsc.Soc. 1996芷 乳素细胞,促性腺激素细胞,促肾上腺皮质激素细胞和促甲状腺激素细胞)以及两种分泌类固醇 激素的细胞(大鼠睾丸间质细胞和肾上腺皮质细胞).对内分泌细胞的溶酶体取得了一些初步的 认识. 1.溶酶体数量丰富,形态多样是内分泌细胞的共同特点.在所有观察的细胞中都可以看到大量 的溶酶体,经CMP酶细胞化学反应的切片上.可清楚地显示出呈CMP酶阳性反应的溶酶体,在 一 个细胞切面上溶酶体可多达1o余个内分泌细胞的溶酶体形态多样,其中以圆形和椭圆形最 多,有些则呈哑铃状,鼓锤状,马蹄状,线状或环状等多种形态.约有半数以上的溶酶体内容物呈 均质状,其余的溶酶体含有不同电子密度的异质性物质非均质的溶酶体主要有高密度多泡体, 分泌自噬泡,自体吞噬泡和各种残余体. 2.分泌自噬作用普遍存在于分泌肽类激素细胞中.分泌自噬是细胞消化一部分自身分泌颗粒的 行为.这一现象是六十年代由Smith和Farquhar首先发现的.他们将正在哺乳的雌性大鼠与它 们的幼鼠分开,这些母鼠的乳汁分泌就逐日减少.这时在母鼠垂体催乳素细胞中看到一部分分泌 颗粒出现在溶酶体和多泡体中.他们认为在细胞分泌受抑制情况下,溶酶体通过与分泌颗粒融合 进而把分泌颗粒降解清除掉,从而参与了催乳素分泌减少的调节过程.我们观察了五种垂体分泌 肽类激素的细胞,发现分泌自噬现象普遍存在.由于观察大量和系统,配合酶细胞化学方法,使我 们对分泌自噬的过程获得了一些形态学资料.我们认为,分泌自噬的过程可分为早期分泌自噬泡 和晚期分泌自噬泡两个阶段. (1)早期分泌自噬泡是由溶酶体或多泡体与分泌颗粒融合而形成的,分泌颗粒是经膜融合而进入 溶酶体和多泡体的,所以早期分泌自噬泡所含的分泌颗粒失去界膜,大小,形状和电子密度则基 本保持原样,表明水解酶对分泌颗粒的消化作用尚未开始.溶酶体和多泡体所含的分泌颗粒可以 是一个,也可以是多个,可以是较大的,也可以是较小的. (2)晚期分泌自噬泡是由早期分泌自噬泡中消化过程开始进行直至结束而形成的结构溶酶体和 多泡体所含的水解酶对分泌颗粒开始消化作用,此种分泌自噬泡中所含分泌颗粒发生变形,电子 密度降低和溶化,最终分泌颗粒消失,成为残余体,这些残余体可表现两种形态.一种是含一个或 多个脂滴样小泡的溶酶体,其基质内还含有一些电子密度很高的微细颗粒和膜性小囊泡,这种结 构有一部分可能来自溶酶体的其他降解活动,但大部分应是消化分泌颗粒的结果.第二种是髓鞘 样结构,这种结构密度很高,隐约可辨认出内含数个大小相近的小髓鞘样结构,它们的大小和形 状与分泌颗粒相当. 3.自体吞噬作用活跃是分泌类固醇激素细胞的一个重要特点.我们首先在睾丸间质细胞中发现 有活跃的自体吞噬活动,可以观察到各种形态的自噬小休,从而为研究自体吞噬提供了良好的细 胞模型.令人感兴趣的是,在另一种分泌类固醇激素的肾上腺皮质细胞中,自体吞噬活动也非常 活跃,其发生频率与睾丸间质细胞相近,自体吞噬过程的形态学表现也与睾丸间质细胞中一致, 即都经历前自噬小体,早期自噬小体和晚期自噬小体三个阶段.在睾丸间质细胞和肾上腺皮质细 胞中活跃的自体吞噬活动的意义,用已知的自体吞噬功能均不能解释.鉴于这两种细胞都是分泌 类固醇激素的细胞,而自体吞噬所包裹,降解的主要是合成激素的细胞器——线粒 体和光面内质 网,我们推测,这种溶酶体降解活动,具有参与类固醇激素分泌调节的意义,与在分泌肽类激素细 胞中分泌自噬对激素分泌调节的意义相同. 四,内分泌细胞溶酶体与激素分泌调节的关系 在整体状态下,内分泌细胞受体内各种因素影响而改变其激素分泌水平.垂体前叶细胞受下 电子显微 15(2 J.CkiltElec~r 4):265,275 MicroscSOc j996年 丘脑激素的调控,同时对自己的靶腺细胞实行调控{靶腺细咆的激素水平又对垂体和下丘脑发生 反馈调控作用.在所有这些调控过程中,细胞内激素合成速率和释放速率不断发生着变化?同时, 不容忽视的是,细胞内还存在激素降解速率的变化溶酶体是细胞内降解功能的主要执行者,内 分泌细胞中丰富的溶酶体在激素分泌的调节中作用如何,这显然是个令人感兴趣的问题.为了探 讨溶酶体在两大类内分泌细胞中对激素分泌调节的作用,特别为了着重了解在分泌类固醇激素 的细胞中溶酶体与激素分泌调节的关系,我们用多种方法造成数个内分泌系统不同分泌状态的 动物模型,对有关内分泌细胞的溶酶体及其相关结构作了超微结构细胞化学和形态计量研究其 中包括用黄体生成素释放激素(LRH)造成垂体(促性腺激素细胞)睾丸(睾丸间质 细胞)轴 分泌旺盛状态;用丙酸睾丸素造成垂体(促性腺激素细胞)一睾丸(睾丸间质细胞)轴分泌抑制 状态;用地塞米松造成垂体(促肾上腺皮质激素细胞)——肾上腺皮质(肾上腺皮质细胞)轴分泌 抑制状态等.实验结果表明: 1.溶酶体通过分泌自噬的形式参与分泌肽类激素细胞的激素分泌调节 通过对不同分泌状态下的垂体前叶数种内分泌细胞中溶酶体和分泌自噬活动进行了超微结 构,细胞化学和形态计量研究,我们对分泌自噬与激素分泌状态的关系得到比较系统的形态和定 量资料.实验结果显示,在正常和分泌旺盛的垂体前叶细胞中.存在分泌自噬活动,而在分泌受抑 制时,分泌自噬活动加强.这表明,溶酶体通过分泌自噬,把一部分已合成的激素降解掉,这是细 胞对分泌减少作出的一系列调节步骤之一.一些资料表明,已合成的分泌蛋白质并不全部释放至 细胞外,而是有15—5o要在细胞内被降解掉.其中的一大部分就是由溶酶体以分泌自噬的形式 进行的.这种看似"浪费"的现象实际上反映了一种调节机制,即让细胞合成系统处于准备分泌最 高产量的状态,在短时内不需要的那部分激素就由溶酶体将其降解掉这一机制不涉及激素基因 转录和蛋白质合成速率改变.因而叫作"翻译后调节".当内分泌细胞受到某种指令的调控.需要 减少激素分泌量时,可能发生如下的调节步骤:(1)降低从质膜外吐释放激素的速率;(2)降低细 胞核内激素mRNA的合成和内质网,高尔基体内激素的合成速率;(3)提高溶酶体把贮存激素降 解的速率在这些步骤中,释放速率降低可能是最快速的反应,但其调节分泌量的幅度可能很有 限,因为长时间的减少释放会使细胞质内贮存的激素量过多.合成速率降低是减少激素分泌的根 本环节,但发生的时间较晚,可能在抑制分泌因素作用一段时间后才开始,并且,长时间的减少合 成会使贮存激素量过少.只有维持贮存激素量的相对恒定.才能保证细胞按照各种增加或减少分 泌的指令作出快速调整.溶酶体将贮存激素降解掉一部分.既能及时有效地减少激素分泌量.叉 对贮存激素量不发生太大的影响,因而可能是一种经常起作用的调节机制. 我们在垂体前叶数种内分泌细胞获得的结果及其他学者在胰岛B细胞的研究资料都表 明,分泌自曦的强度变化与分泌状态改变有密切关系激素分泌减少时,分泌自噬增强;分泌自噬 最强的时候,往往是细胞处于激素释放受抑制而合成尚未显着减慢的状态.这些事实说明,溶酶 体通过分泌自噬的形式参与了激素分泌量的调节,这是细胞改变激素分泌状态的一项重要机制. 2.溶酶体通过自体吞噬的形式参与分泌类固醇激素细胞的激素分泌调节 就激素的性质和激素的合成,释放过程而言,分泌类固醇激素的细胞与分泌肽类激素的细胞 是相当不同的两类细胞.然而,接受各种因素的调控不断改变分泌量从而保持血流中激素水平波 动于一个正常范围,这是两类细胞共有的生理学行为.据此我们推测两类细咆有着类似的调节机 制.肽类激素合戚后以分泌颗粒贮存于细胞内,溶酶体分泌自噬的方式参与分泌调节.类固醇 激素是小分子物质,它在线粒体,光面内质网中合成后不以分泌颗粒的形式存在于 细胞内,而是 直接扩散出的细胞.这样,如果溶酶体的降解机制也在这类细胞中起作用,则必定以不同于分泌 电子显徽 15(2 J.Chin.Elec~r 4,{265,275 Microsc.Soc 1996年273 电子显微J.Chin.E[eetr.Microbe.Soc. 27415(2—4):265,2751996年 图8睾丸间质细胞的CMP酶细胞化学反应溶酶体(I)和高密度多泡体(DM)呈CMP酶阳性反应,而低密度 多泡体PM)呈阴性反应. 图10睾丸问质细胞处于分泌抑制状志时,自体吞噬泡(箭头)明显增多. 自噬的形式出现. 我们的实验结果显示,睾丸间质细胞和肾上腺皮质细胞中存在着特别活跃的自体吞噬活动; 自体吞噬的结果是由溶酶体把一部分合成激素的细胞器内质网,线粒体降解清除掉;自体吞噬活 动的强度与激素分泌状态有密切关系当细胞处于分泌旺盛状态时,自体吞噬活动较弱.当细 胞处于分泌抑制状态时,自体吞噬活动显着加强(图10)这些结果提示,这两种细胞中的自体吞 噬活动,至少部分地属于溶酶体调节类固醇激素分泌的一种功能活动.我们认为,在分泌类固醇 激素的细胞中,溶酶体也像在分泌肽类激素的细胞中一样,参与了激素分泌调节,其形式不是分 泌自噬,而是经典的自体吞噬.通过自体吞噬作用,溶酶体把一部分合成激素的细胞器清除掉,这 同样是一种溶酶体的细胞内降解活动,其效果同样是及时有效地降低激素分泌速率又保持细胞 内激素合成速率的相对恒定,因而与分泌自噬作用具有相同的意义.在分泌自噬活动中,溶酶体 降解的是合成产品——激素颗粒,而在分泌类固醇细胞的自体吞噬活动中.溶酶体所降解的是合 成激素的机器——细胞器. 在哺乳动物体内,许多肽类激素和类固醇激素的释放都是脉冲式的,并且形成昼夜节律或周 期性波动.这就是说,相应的内分泌细胞都是在各种因素调控下,在很短的时间内以很大的幅度 改变着激素分泌量.在细胞内,由溶酶体构成的降解系统与由糙面内质网,高尔基体或光面内质 阿,线粒体构成的合成系统互相配合又互相制约.只有不断对这两个系统的速率予以调整并使其 达到某种平衡,才能使细胞对调控信号作出应答而及时有效地改变激素分泌量.因此我们认为, 在生理性的内分泌调控过程中,溶酶体降解活动是在两大类内分泌细胞中经常发挥作用的一种 重要的调节机制. 参考文献 [1]沥雪明.实验生物,1988,21:119-129. 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I 电子显微 15(2 J.Chin.Electr 4:265,275 Microsc.Soc. 1996芷275 UltrastructuralStudyofLysosomes inEndocrineCells TangXuemingYiJingZhangHuixinChenXiaoqunZhangLan (DepartmentofBiophysics,ShanghaiSecondMedicalUniversity,Shahghai200025) Abstract Electronmicroscopiccytochemistrywasusedtostudythestructureandfunctionoflysosomesinendocrine cells.Theresultsindicated:(1)thetLysosomeswerenumerousinallendocrinecellsweobservedincludingfive kindsofpeptidehormonesecretingcells(somatotrophs,mammotrophs,gonadotrophs,thyrotrophsandcorti— cotrophs)andtwosteroidhormonesecretingcells(Leydigcellsandadrenalcortexcells);(2)thatcrinophagy, theprocessinwhichlysosomesormultivesicularbodiesincorporatedwifhsecretorygranulestexisedinallpep— tidehormonesecretingcellsweobserved.Thenumberofcrinophagicvseuolesincreasedrem arkablyinhypose— cretinggotmdotrophsinducedbytest0stroneadministrationandhyposecretingcorticotropheinducedbydexam— ethesone.Thisresultconfirmedthatlysosomesplayedanimportantroleinregulationofpeptide~ormonesecre— tionbyIflea~sofcrinophagyI(3)thatautophagy,theprocessinwhichsmallportionsofcytoplasmwereseque~ edsanddegradedby]ysosomes,werefrequentlyobservedinsteroidhormonesecretingcells.Thenumberofau— tophagicvacuolesincreasedremarkablyinhyposecretingLeydigcellsinducedbytestostroneandhyposecreting adrenalcortexcellsinducedbydexamethasone.Thisfindingsuggestedthatthelysosomesinsteroidhormone secretingcellsalsofunctionedintheregu[ationofhormonesecretion,bythewayofautophagywhichscavenged apartofsterold-producingapparatus. Keywordsendocrinecelllysosomecrinophagyautophagy