全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第22卷 第11期
2010年11月
Vol. 22, No. 11
Nov., 2010
文章编号 ：1004-0374(2010)11-1138-09
收稿日期：2010-07-19
基金项目：国家自然科学基金项目(30730049)
*通讯作者：E-mail: wli@genetics.ac.cn; Tel：010-
64848212
内体—溶酶体运输及其细胞功能
郝振华，李　巍*
(中国科学院遗传与发育生物学研究所，北京 100101)
摘　要：哺乳动物细胞中，内吞作用通过质膜内陷形成囊泡来摄取外界物质，经早内体到达晚内体 / 溶
酶体降解或经再生循环回到质膜。内体运输网络参与细胞一系列重要生命活动，如信号通路调节、细
胞器发生以及胞吐作用等。近年来发现Aps、BLOCs、HOPS 和 ESCRTs 等复合体共同参与货物由胞内
体到溶酶体或溶酶体相关细胞器的运送。该文主要就这些内体—溶酶体运输系统中重要蛋白复合体的组
成和功能进行综述。
关键词：内体—溶酶体运输；溶酶体相关细胞器；信号转导；胞吐作用
中图分类号：Q 2 4 4　　文献标识码：A
Cellular functions of the lysosomal transport
HAO Zhen-hua, LI Wei*
(Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Beijing100101, China)
Abstract: In mammalian cells, endocytosis is initiated by which extracellular molecules are internalized through
the formation of vesicles at the plasma membrane (PM). The internalized cargoes pass through early endosomes
and then to late endosomes/lysosomes for degradation or recycle back to the PM. The endosomal transport
network plays important roles in the regulation of cell signaling, organellar biogenesis and exocytosis. Several
complexes including APs, BLOCs, HOPS and ESCRTs are assembled at the endosomes to form a unique
endocytic protein macrocomplex that governs endomembrane sorting and trafficking to the lysosomes. In this
review, we mainly focused on the composition and functions of these complexes involved in the lysosomal
transport.
Key words: lysosomal transport; lysosome-related organelle; signaling transduction; exocytosis
细胞内体(endosome)是囊泡运输的枢纽环节，
参与细胞代谢、神经递质的释放、激素分泌、天
然免疫以及精卵结合等多项重要生命活动，被称作
分选中心或分选机器(sorting machine)。被分选后的
货物其去向可以是：(1)进入溶酶体或溶酶体相关细
胞器，参与其组成或被降解，称之为内体—溶酶体
运输(常简称为溶酶体运输，lysosomal transport)；
(2)进入高尔基体等细胞器经过再加工后再生循环到
质膜；(3)进入循环内体或储存囊泡中，再循环到
质膜，称之为再循环运输；(4)进入信号内体参与
信号转导功能。内体分选后运输障碍会导致多种细
胞器发生缺陷，并与糖尿病、神经退行性疾病、精
神分裂症、癌症、感染与免疫缺陷、不孕不育等
重大疾病的发生发展有关。已发现调节内体分选后
运输的分子众多，而且不同货物(cargo)的运输机制
并不完全相同。从不同货物与分选中心的关系中找
出共性，发现可能存在的“分选密码”(sorting code)，
可以更好地认识和理解内体分选后运输的调控机理以
及因货物运输障碍所导致重大疾病的发生机制。本
文将结合目前内体—溶酶体运输的最新研究进展着重
介绍参与该运输通路的重要复合体及其生理功能。
1139第11期 郝振华，等：内体—溶酶体运输及其细胞功能
1　内体—溶酶体运输系统
内吞作用(endocytosis)是细胞摄取营养物质、
获取外界信息，完成其正常生命活动的重要方式。
外界环境的病毒或细菌、细胞碎片、各种激素和生
长因子、载有营养物质的转运体主要通过内吞作用
进入细胞。内吞作用有吞噬作用、胞饮作用、笼
型蛋白依赖的内吞(clathrin-mediated endocytosis,
CME)、caveolae 依赖的内吞(caveolae-mediated
endocytosis, CavME)以及笼型蛋白和caveolin非依赖
的内吞五种方式[1]。由于研究系统的易操作性，有
关内吞运输的资料主要来自于CME型的受体介导的
内吞。在细胞培养基中加入荧光标记的激素或生长
因子，可以直接追踪配体—受体复合物在胞内运输
的整个过程。低密度脂蛋白(low-density lipoproteins,
LDL)[2]、转铁蛋白(transferrin)[3]、表皮生长因子
(epidermal growth factor, EGF)[4,5]等配体都是先与其
特异性的受体结合，形成配体—受体复合物，然后
才被富集转运的。静息状态下，受体定位于质膜上
胆固醇富集的脂筏区域，与配体结合后，配体—受
体复合物首先大量集中于质膜上的衣被小窝，经过
胞质侧衔接蛋白复合物(adaptor protein complexes,
APs)的分选和笼形蛋白的包被，质膜在细胞内微丝
的作用下内陷，经大分子GTP结合蛋白dynamin 的
剪切脱离质膜形成游离的笼形蛋白衣被小泡(clathrin-
coated vesicles, CCVs)。
进入胞质的CCVs 脱去笼形蛋白衣被，在分子
马达的驱动下沿细胞骨架运输到细胞内部，与早内
体融合。在分选复合体和运输复合体的帮助下，不
同的货物将快速而有效地分离(表 1 )，其去向分
为：(1)大部分参与质膜组成的膜蛋白和脂类成分经
再循环内体重新返回质膜，如 LDL 受体在内体与
LDL颗粒分离后返回质膜而被重新利用[2] ；(2)一些
受体内吞后既不返回质膜也不继续运输到溶酶体，
而是一直存储在内体中，如神经元TrkB 受体内吞
后，在信号内体中持续发挥其信号转导功能，调节
神经轴突和树突的生长[6] ；(3)EGFR 等受体一部分
循环利用，另外一部分经泛素化修饰后分选到多泡
小体(multivesicular bodies, MVB)，或称晚内体，最
终被运送到溶酶体降解[4,5]。此外，也有一些配体—
受体复合物经多泛素化修饰后，在蛋白酶体中降
解。目前货物分选后运送到溶酶体的方式还不甚清
楚，大致有成熟模型(早内体不断成熟为溶酶体)、
囊泡转运模型(从早内体出来的囊泡携带货物运送到
溶酶体)、kiss and run模型(早内体与溶酶体瞬间接
触，同时两者之间发生货物的交换和递送)、直接
融合模型(早内体与溶酶体直接融合形成杂合的细胞
器)以及融合—分裂模型(早内体与溶酶体融合以后，
溶酶体从新的细胞器中重新分裂出来)五种理论[7]。
也有可能并不以某种单一的形式，而是多种模式并
存。通过动态的活细胞追踪发现内体和溶酶体或者
瞬间接触或者完全融合，有时还发现两个细胞器都
可以产生细长的管状结构，通过这种管状结构进行
物质的交换[8]。
除内吞进来的物质外，内质网新合成的可溶性
酸性水解酶经折叠、高尔基体修饰，在反式高尔基
体(trans-Golgi network, TGN)结合MPRs(mannose 6-
phosphate receptors)后运送到内体，由于内体内腔
pH 较低，酸性水解酶与MPRs 分离后继续运送到溶
酶体，而 MPRs 返回高尔基体参与新一轮的运输。
虽然同是溶酶体组成成分，不同性质的货物转运途
径并不相同。可溶性水解酶到溶酶体的转运主要由
AP-1介导，而溶酶体膜蛋白的运输主要依靠AP-3，
并且此过程并不需要MPRs 的参与[9]。另外，一些
质膜或细胞器膜上的重要转运蛋白也是通过内体分
选后运输实现其定位及功能的(表2)。
2　内体—溶酶体运输系统中重要蛋白复合物
通过对不同物种遗传突变体的研究发现，
APs、BLOCs(biogenesis of lysosome-related or-
ganelles complexes)、HOPS(homotypic fusion and
protein sorting)、ESCRT(endosomal complexes re-
quired for transport)等复合体共同参与货物由内体到
溶酶体或溶酶体相关细胞器的运送，因此我们提出
“内体运输蛋白网络”的概念[10]。在该蛋白质运输网
络的作用下，通过协同或序贯(“ 接力 ”)作用完成对
特定货物运输。此外，近年来发现了一系列参与
囊泡运输的重要调节因子，如转运货物的细胞骨
架和分子马达；调节运输的小G 蛋白；介导融合的
SNARE(soluble N-ethylmaleimide-sensitive-factor attach-
ment protein receptor)复合体以及磷脂酰肌醇、钙离
子等。目前对于该运输网络的结构及其在特定货物
运输中的机制成为研究的热点。
2.1　衔接蛋白复合体
不同的货物如何进行识别和分选？研究表明，
跨膜蛋白胞质区含有tyrosine 和dileucine motif等分
选信号，这些信号可与APs结合将蛋白质分离并招
募到转运中间体。至少存在四种不同的APs，这些
1140 生命科学 第22卷
复合体多数参与形成衣被小泡而且可以特异性选择
不同的分选信号。已知 AP-1 主要介导货物从 TGN
到内体的分选和运输；AP-2主要负责细胞表面受体
的内吞；定位于TGN 和内体的AP-3 参与溶酶体以
及溶酶体相关细胞器(lysosome-related organelles,
LROs)的形成；新发现的AP-4 参与神经元 APP 蛋
白的胞内运输[11]。事实上，对一些货物来说，不
同的 AP 在功能上可能是冗余的，比如在黑色素细
胞中，AP-1 和 AP-3 都可以识别酪氨酸酶所含有的
dileucine motif，从而介导酪氨酸酶到黑色素体的运
输。有意思的是，黑色素体另一货物Tyrp1 含有的
dileucine motif可特异性结合AP-1，却并不能被AP-
3 所识别，提示除胞质区分选信号外，可能还存在
其他的识别密码或者其他的分选复合体[12]。
2.2　BLOCs 复合体
BLOCs 也是参与内体—溶酶体运输的重要复合
体。现已发现三个 BLOC 复合体，其中 BLOC-1 至
表1　重要配体—受体复合物的内体分选后运输及其信号转导功能
配体-受体复合物 刺激后受体去向 运输复合物 重要生理功能
Ach-AchR 溶酶体[39] ？ 递质释放、神经保护、细
　胞黏附
B M P - B m p R 溶酶体[40] HOPS[40] 神经发育
DA -D 2R 溶酶体[20] ESCRT[41] 感知、情感、行为、运动
GASP[41]
BLOC-1[27]
E GF -EGFR 溶酶体[42] ESCRT[42] 细胞代谢、增殖、迁移、
Retromer[4] 　分化
HIV-CR 溶酶体[34] ESCRT[34] 病毒入侵
AP-3[35]
Leptin-LEPR 溶酶体[43] sorting nexin[44] 摄食、能耗、神经内分泌
M H C - T C R 溶酶体[32] AP-2[32] T 细胞免疫应答
Morphine-DOR 溶酶体[45] ？ 镇痛、抗镇痛
N M D A - N R 2 A 溶酶体[46] BLOC-1[47] 突触可塑性、学习、记忆
Shh-Ptc/Smo 溶酶体[48] ？ 胚胎形态发生
TGFβ-TβR 溶酶体[49] Dapper2[49] 中胚层分化
Wnt-Frizzled/LRP 溶酶体[50] ？ 细胞增殖及命运决定；形态
　发生
Cell corpse-CED-1 再循环[33] Retromer[33] 细胞凋亡
Insulin-IR 再循环[51] ？ 葡萄糖摄取和代谢
LDL-LDLR 再循环[2] sorting nexin[2] 维持细胞胆固醇平衡
Morphine-MOR 再循环[45] ？ 镇痛、催眠、呼吸抑制
NMDA -NR2B 再循环[46] ？ 突触可塑性、学习、记忆
Transferrin-TfR 再循环[3] SNX4[3] 铁离子代谢
BDNF-TrkB 信号内体[6] Pincher[6] 突触可塑性、神经树突生长
Rap1-PDZ-GEF1[52]
NGF-TrkA 信号内体[53] Rap1-PDZ-GEF1[52] 神经轴、树突生长
Pincher[54]
clathrin[55]
C3G/CrkL/Shp2/Gab2[21]
SCF-KIT ？ ？ 增殖、分化、黏附
表2　重要膜转运蛋白的内体分选后运输及其生理功能
膜转运蛋白 运输复合物 重要生理功能
A Q P 4 DPC[56] 水分子跨膜转运
AT P 7 A BLOC-1[57] 铜离子转运
G L U T 4 Exocyst[36] 葡萄糖转运
PIN1/2 Retromer[37] 生长素极性运输
ESCRT[38]
ZnT3 AP-3[58] 锌离子转运
1141第11期 郝振华，等：内体—溶酶体运输及其细胞功能
少由八个亚基组成，相对分子质量约为250 k，免
疫电镜结果显示BLOC-1主要定位在内体的泡状和管
状囊泡结构，黑色素体、高尔基体等也有少量分
布。大部分内源 BLOC-1 定位在管状囊泡结构中，
而多数AP-3位于附近芽体(buds)中，偶尔也能检测
到两者的共定位[ 1 3 ]。生化和免疫荧光实验证明
BLOC-1的亚基dysbindin可与AP-3的μ亚基直接相
互作用[14]，PC12 细胞中分离出AP-3阳性的囊泡中
也有多个BLOC-1 的亚基[15]，提示两者之间可能协
同参与货物在早内体的分选。互作组学质谱结果显
示BLOC-1的亚基dysbindin可共沉淀出AP-2的 A1
亚基[16]。推测在不同的组织或生理状态下，BLOC-1
帮助不同的衔接蛋白复合体招募货物以进一步介导
货物向下游运输。BLOC-2 的相对分子质量预测约
为290~410 k，BLOC-3 约为175 k，已知它们分别
由3 个和2 个亚基组成。关于这些BLOCs 是否与衣
被蛋白结合，目前尚未形成定论。突变体小鼠模型
表型分析显示BLOC-2 和 BLOC-3 均与BLOC-1 存在
某种遗传学上的联系，且有一些生化实验提示两者
可能与细胞骨架相连，但是目前对两者的生化特性
和功能研究还是非常有限。
2.3　ESCRT 复合体
内体膜上的ESCRT复合体介导泛素化的受体进
入早内体的内腔小泡(intralumenal vesicles, ILV)，形
成MVB，从而防止受体进入再循环途径或在内体膜
上滞留。最初认为泛素化修饰是胞质蛋白进入蛋白
酶体降解的标记，近期研究表明泛素化修饰也在内
体—溶酶体系统中发挥作用，是活化的受体从早内
体有效分选到晚期内体/溶酶体进行降解的必需信
号。酵母中，12个可溶性VPS(vacuolar protein
sorting)蛋白组成ESCRT-0、ESCRT-I、ESCRT-II
和 ESCRT-III 四个复合体。ESCRT-0、ESCRT-I、
ESCRT-II均含有直接结合泛素化货物的亚基，现有
研究表明，ESCRT-0 结合泛素化修饰的蛋白并招
募 ESCRT-I，ESCRT-I 紧接着募集 ESCRT-II 和
ESCRT-III，货物经四个复合体依次传递进入MVB[17]。
货物去泛素化(deubiquitylated)后分选进入内腔小泡，
ESCRT 复合体也从内体膜上移除。ESCRT 复合体参
与货物分选的过程可能更为复杂，一些泛素化货物
的降解并不需要所有的ESCRT 复合体参加。因此，
ESCRT 的分选过程可能是货物特异性的。
2.4　HOPS 复合体
VPS-C复合体CORVET(class C core vacuole/
endosome tethering)和HOPS位于内体－溶酶体系统
并通过调节膜融合来控制内膜运输过程，在晚内
体/ 溶酶体的成熟过程中发挥重要的调节作用。经
典的遗传学筛选实验发现，Vps11、Vps16、Vps18
和 Vps33 基因突变的细胞均可导致泡状溶酶体的缺
少，这四个基因组成了稳定的VPS-C 核心复合体。
另外两个亚基Vps39 和 Vps41 与 VPS-C 共同组成相
对分子质量约为633 k 的 HOPS 复合体。在早内体
到晚内体/溶酶体的成熟过程中，HOPS复合体直接
调节内体上Rab7与 Rab5之间的转换。酵母双杂交
及体外结合实验发现HOPS的亚基Vps41 与 AP-3的
δ 亚基直接相互作用，可能参与形成AP-3小泡的衣
被[18 ]。同时，HOPS 与 SNARE 复合体以及细胞骨
架直接相互联系。免疫共沉淀实验发现 Vps18 与
syntaxin 6/7/13、VAMP8、Vti1b以及Vps45互作。
体外结合以及免疫荧光实验发现小鼠Vam2 和 Vam6
与微管相连，而Vps18、Vps16和Vps11结合微丝[19]。
这些结果提示，HOPS 与 BLOCs 以及 AP-3 可能通
过细胞骨架共同参与内吞-溶酶体运输膜融合过程。
3　内体—溶酶体运输系统与信号转导
质膜受体通过激活一系列下游分子将外界环境
信号传递到细胞内部，但是信号的发生并非仅仅局
限在质膜，内吞受体的胞质端仍可以与其他分子相
互作用，调控信号的特异性、强度以及持续时间。
目前认为，内体也是信号分子组装和信号转导的重
要发源地。当受体到达 MVB，连同 MVB 的外膜内
陷形成腔内囊泡(intra-lumen vesicle, ILV)，受体与
胞质间失去联系，信号可能被终止。配体刺激后，
包括配体 - 受体复合物在内的大量货物内吞进来，
新产生的囊泡与内体发生融合，胞内MVB 以及ILV
数量均有所增加，因此，细胞的信号转导过程反过
来也可以改变内体系统的组成。
内吞系统调节信号转导的方式有多种。细胞可
以通过溶酶体和再循环途径动态调节受体在质膜上
的量。为防止过多信号的产生，活化的配体—受体
复合物快速内吞，部分进入溶酶体进行降解，以减
少细胞活化受体的量，从而起到信号转导的负调控
作用。内体—溶酶体网络的损坏会打破这种动态平
衡，比如BLOC-1亚基dysbindin介导G蛋白偶联的
受体D2到溶酶体的降解，dysbindin缺失时，D2到
溶酶体的运输受到阻碍，更多的 D2 通过再循环途
径上膜，导致D2在质膜上的滞留，可能加强D2 信
号通路[20]。
内体运输系统对信号的调控是复杂的，受体空
1142 生命科学 第22卷
间位置的改变会产生不同甚至完全相反的信号反
应。由于空间位置的改变，与受体相互作用的下游
分子也不相同。Wu 等[21]发现 PC12 细胞中，NGF
刺激的TrkA受体可经caveolae途径瞬时活化质膜上
Ras依赖的信号，而当TrkA经C3G/CrkL/Shp2/Gab2
复合体运输到内体后，C3G 直接触发Rap1 的持续
激活以及 MA P K 的长时信号作用。
不同生理条件下，细胞还可以通过不同的内吞
方式以及胞内运输途径来调控下游信号。内吞受体
既可以循环回质膜，又可以分选到溶酶体系统降
解，选择哪种方式取决于信号的强度。当低浓度的
EGF 刺激时，EGFR 主要经CME 和再循环内体维持
信号的持续。高浓度 EGF 刺激时，除 CME 介导的
内吞外，EGF R 通过 Ca v M E 运输到溶酶体快速降
解，防止过多信号的产生[22]。受体的易位或运输受
阻会导致信号的异常。比如 ES C R T 功能缺失时，
EGFR 降解受阻，再循环增多，引起 EGFR 在质膜
上异常定位以及ERK 信号的延长[23]。
研究发现带Rab7 标记的内体上也有信号的持
续，提示传统上认为的信号终点站晚内体/ 溶酶体
上含有尚未揭示的信号调控途径[24]。内体分选后运
输系统与信号转导的关系错综复杂，有很多问题有
待进一步研究。比如根据信号调控功能和货物的不
同，对内体的区分是否应更为精细；信号的时空特
异性是如何调控的；还有哪些分子参与不同的信号
过程；梯度离心区分不同细胞器组分、信号复合体
的纯化以及活细胞技术等方法的应用将为研究细胞
内复杂的信号分子的调控方式提供更多的信息。
4　内体—溶酶体运输系统与溶酶体相关细胞器
发生
溶酶体相关细胞器(LROs)是一类单层膜包裹，
内部呈酸性，在细胞中具有储存或分泌功能，并且
与溶酶体发生过程相似的细胞器。这类细胞器具有
组织和细胞类型特异性，常与溶酶体共存，包括黑
色素细胞中的黑色素体、血小板中的致密颗粒、粒
细胞中的lytic小体、抗原递呈细胞的MHCII小体、
血管内皮WPB小体(Weibel-Palade body)以及其他细
胞的多种酸性小体。L R O s 的发生是由 B L O C s 、
APs、ESCRTs 等内吞—溶酶体运输系统精确调控
的，去往LROs 的货物在内体经过分拣后参与LROs
的组成(表 3)。其主要证据来自于当这些复合体缺
陷时，表现出 LROs 不同程度的缺陷，如完全缺失
或数量减少、停留在未成熟期或体积变大等。在
LROs 的发生过程中，不同的AP 复合体会特异地在
运输的不同步骤以及不同货物时发挥作用。比如血
管内皮细胞WPB发生过程中，AP-1/clathrin 可招募
vWF(von Willebrand Factor)、P-选择素和FVIII等
蛋白，从 TGN 以出芽方式生成未成熟的 WPB，之
后在 AP-3 作用下招募 CD63 及其他组成成分参与
表3　与LRO发生相关的重要组分的运输方式
L RO 种类 重要组成成分 运输复合体
黑色素体 酪氨酸酶 AP-3[12]
AP-1[12]
BLOC-3[59]
Tyrp1 BLOC-2[13]
AP-1[27]
BLOC-3[59]
BLOC-1[60]
Pmel17 AP-1[61]
AP-2[61]
W P B 小体 CD63 AP-3[62]
P-selectin、vWF AP-1[63]
神经元突触小泡 VAMP7-TI、PI4KII AP-3[64]
BLOC-1[64]
Z n T 3、VG AT、VA MP 2、v GL U T1 [64 ]、Cl C- 3 [ 65 ] AP-3
溶酶体 LAM P1、C D6 3、P I4 KI I AP-3[13]
BLOC-1[9]
L A M P 2 AP-3[66]
1143第11期 郝振华，等：内体—溶酶体运输及其细胞功能
WPB 的成熟。其中 P- 选择素除 TGN 新合成以外，
还有部分来自质膜内吞，而这一过程又可能由AP-2
来介导[25]。
货物经衔接蛋白招募后，如何向下游运输呢？
研究表明，在黑色素体的成熟过程中AP-1可与驱动
蛋白KIF13A 相互作用介导Tyrp1 向黑色素体的运
输。AP-1 敲降的细胞中，Tyrp1 不能正确运输到
黑色素体，与此相似，KI F 1 3 A 功能缺失的细胞
中，Tyrp1 阻滞在内体中，成熟的黑色素体及黑色
素均减少。两者功能的缺失可能影响循环内体的正
确定位，从而导致Tyrp1 无法从内体转运到黑色素
体。用活细胞成像的方法显示循环内体上产生的管
状结构不断伸展回缩与黑色素体发生交流。电镜结
果表明，一些管状结构与黑色素体膜相连，内腔相
通，说明细胞器正确的定位对其功能的正常完成是
非常重要的，同时也提示两者之间的货物运输并非
传统认为的中间囊泡运输的方式。当然，关于黑色
素体货物的转运还有很多的问题并不明确。比如
TGN 新合成的蛋白质是否也是类似的运输方式；在
内体与黑色素体进行物质交换的过程中，其他货物
如何被特异识别而不能进入黑色素体；内体的管状
结构与黑色素体之间的锚定和融合是如何实现的；
有哪些 BLOCs 和 SNARE 蛋白参与此过程[26]等。
神经元突触小泡(synaptic vesicles, SVs)以及肾
上腺嗜铬细胞中的大致密核心颗粒(large dense core
vesicles, LDCVs)内部呈酸性，且具有LROs的共
性，近些年有学者将其归为LROs。我们以BLOC-1
中dysbindin亚基突变的sdy小鼠为材料，对海马CA1
区放射层不对称突触用透射电镜进行观察统计，发
现当dysbindin缺失后，sdy小鼠突触小泡的平均直
径较野生型增大10%，单位面积内突触小泡的数量
减少。同时，我们还发现sdy小鼠肾上腺嗜铬细胞
中LDCV 直径增大，数量变少，提示 BLOC-1 复合
体也参与突触小泡以及LDCVs 的发生过程[27]。
5　内体—溶酶体运输系统与细胞分泌
溶酶体可进一步区分为分泌性溶酶体(secretory
lysosome)这样的亚类，与许多LRO一样，具有分泌
(secretion)的功能，包括涉及小泡的生成(biogenesis)、
转运(translocation)、栓系(tethering)、锚定(docking)、
启动(priming)和融合(fusion)等一系列复杂而精密的
事件，这些分泌性溶酶体或LRO可参与小泡内容物
释放、质膜损伤修复、膜蛋白运输等过程。
我们以前述sdy小鼠肾上腺嗜铬细胞和海马神
经元为研究对象，观察缺失dysbindin蛋白对小泡分
泌的影响。去极化刺激肾上腺嗜铬细胞，利用全细
胞膜片钳记录刺激后膜电容的增加，我们发现sdy
明显少于野生型。由于膜电容记录的融合事件包括
胞吞和胞吐(exocytosis)，而碳纤电极可专一记录胞
吐并可分析小泡的量子释放。我们用全细胞膜片钳
和碳纤电极安培联合记录法进一步发现sdy嗜铬细胞
去极化后释放事件明显减少，儿茶酚胺释放总量降
低，说明dysbindin 参与了嗜铬细胞LDCVs 的胞吐
过程。利用双脉冲注入嗜铬细胞内Ca2+ 激发小泡释
放递质，进一步证实sdy小鼠嗜铬细胞中LDCVs 释
放池明显减少。目前技术还不能用碳纤电极直接记
录海马神经元谷氨酸的释放，我们记录突触后兴奋
性电流(EPSCs)来间接反应突触前递质释放情况，
发现sdy突触前释放池较野生型明显减少，这与嗜
铬细胞中结果一致。同时，用碳纤电极安培法研究
sdy 嗜铬细胞中单个 LDCV 融合事件动力学，发现
sdy 细胞中LDCVs 单个小泡的释放总量增大，释放
动力学减慢。用纯化的dysbindin全长重组蛋白进行
补救实验，5 min 后基本能将sdy细胞中单个LDCV
的释放动力学恢复到野生型水平，而热变性的
dysbindin并不能补救，说明sdy细胞释放动力学的
改变是由于dysbindin缺失引起的特异性改变。以上
结果提示dysbindin在LDCVs和突触小泡胞吐的启动
和融合等突触前多个环节中起重要调节作用[27]。
6　内体—溶酶体运输障碍与疾病发生
细胞通过内吞作用摄入营养、质膜、配体—受
体复合物、损伤蛋白以及病原体等货物调节自身稳
态并与外界环境进行通讯。内吞—溶酶体运输复合
体在细胞内共同组成一套精确调控分选运输过程的指
令，一旦这些复合体的成分发生缺陷，将直接导致
货物的运输异常，引起降解或积聚，导致不同疾病
的发生，如白化病、神经变性病、精神分裂症、
肿瘤、感染与免疫缺陷、糖尿病与代谢综合征等。
内体系统缺陷引起肿瘤相关蛋白的异常表达或
定位，与肿瘤的发生发展密切相关。EGFR 是研究
的最为详尽的酪氨酸激酶受体(receptor tyrosine
kinases)，过量的EGFR信号参与人类多种癌症的发
展。ESCRT-0 和 ESCRT-I 缺陷的细胞无法正常地从
M V B 形成 I L V，活化的 E G F R 滞留在内体膜上，
EGFR 信号延长。然而，ESCRT-III 缺失的细胞中
虽然EGFR 降解延缓，受体信号的终止却不受影响，
提示ESCRT-III 可能在受体信号终止以后调控受体
1144 生命科学 第22卷
从 MVB 到溶酶体的传递，并不参与ILV 的形成[5]。
传统认为ESCRT-I 的亚基TSG101 是肿瘤抑制基因，
TSG101的剪切错误引起人类乳腺癌的发生[28]。2001
年，Li等[29]发现 TSG101 介导细胞周期负调控因子
p53 到溶酶体的降解，TSG101 的缺陷引起 p53 聚
积，TSG101 似乎又有维持肿瘤生长的功能。可能
的解释是内体系统既通过溶酶体途径参与肿瘤相关
蛋白的下调，又经信号内体和再循环途径防止货物
进入溶酶体降解。内吞系统对肿瘤的发生到底是正
调控还是负调控，内体系统对不同肿瘤的调控方式
是否相同，这些问题的解决还需要更多的临床证据。
阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种
中枢神经系统的神经元退行性疾病。目前普遍认为
AD的产生源于β淀粉样蛋白(β-amyloid peptide, Aβ)
的生成与清除失衡，具有神经毒性的 Aβ 在脑实质
沉积导致广泛的神经元变性。Aβ 由其前体蛋白APP
(amyloid β precursor protein)经水解酶剪切而来。已
发现一些蛋白直接或间接调节APP与水解酶在不同
细胞器间的运输，包括 TGN 上 GGA 衔接蛋白；内
体上的retromer复合体；介导APP的内吞和循环的
FE65 和 SNX17、调节APP 基底膜运输的AP-1 复合
体以及最新发现的介导 APP 从 TGN 到内体转运的
AP-4[11]。细胞内Aβ 的多少主要取决于APP 及其水
解酶的蛋白水平以及两者在时空上的一致性，抑制
APP 的内化，Aβ 生成速度减慢；反之，刺激细胞
内吞时，会加速 A β 的生成，AD 患者中也检测到
Aβ 定位于异常增大的内体，可能内化后 APP 与水
解酶的共定位增多[30]。
BLOCs 和 AP-3 复合体的缺陷所引起的内体溶
酶体系统障碍还会导致以白化病为主要特征的
Hermansky-Pudlak 综合征(HPS)[10]。由于黑色素体
和血小板致密颗粒等LRO 的生成缺陷，HPS 患者表
现为不同程度的色素降低和流血倾向。最近几年对
HPS 动物模型的分析发现，某些HPS 小鼠还具有精
神分裂的症状。我们对成年sdy小鼠进行了系统的
认知和行为学测试，发现 sdy 小鼠社交活动减少，
表现为类似人类精神分裂症的社交退缩以及长时间
识别记忆受损，提示编码dysbindin的DTNBP1基因
是精神分裂症的易感基因[31]。
此外，内吞系统还参与机体免疫反应[32 ]、细
胞凋亡[33]、病毒入侵[34,35]和新陈代谢[36-38]等多项生
理过程，对机体的正常生长极其重要。其运输紊乱
被认为与相关疾病的发生密切相关。目前蛋白质转
运异常疾病已成为一大研究热点。
7　小结
内体—溶酶体运输系统是一个复杂的网络，已
有的研究表明，该运输系统与内吞作用、溶酶体及
相关细胞器的发生、胞吐作用等多种重要的细胞
功能紧密相连，调节众多分子的信号转导通路，该
运输系统的紊乱参与多种重要疾病的发生发展。近
年来，细胞自吞噬作用(autophagy)及吞噬作用
(phagocytosis)的发生中，涉及到溶酶体的融合环
节，其中内体- 溶酶体运输系统可能在其中发挥重
要的作用。尽管目前对该运输系统组成成分还只是
初步的了解，分选复合物与货物的特异性识别机制
还不甚明了，新的运输复合物有待分离鉴定，模式
动物遗传学、生物化学和细胞生物学等多种方法的
结合以及更多的临床资料的积累将使我们对内体—
溶酶体运输系统及其细胞功能的认识更加深入。
[参　考　文　献]
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