胞吞作用(Endocytosis)

发布日期:2021-01-20  浏览次数:2022

胞吞作用(Endocytosis)是指细胞通过其质膜内陷或者质膜向外伸出伪足,包裹住细胞外的溶液、大分子,甚至颗粒性物质,从细胞质膜脱落形成内吞体(endosome)而进入细胞内的摄取胞外物质的跨膜运输方式。这种运输方式常常可同时转运一种或一种以上数量不等的大分子甚至颗粒性物质,因此又称为批量运输。

根据胞吞作用所摄取的颗粒大小以及内吞体形成机制,胞吞作用通常可分为两大类:吞噬作用(Phagocytosis)与胞饮作用(Pinocytosis)。通常,吞噬作用所摄取的胞外颗粒更大,其内吞体的形成机制往往依赖于质膜下微丝的装配,导致质膜向外凸起形成伪足,从而将胞外颗粒性物质包裹起来形成内吞体。这种内吞体又叫做吞噬体。吞噬作用通常发生在单细胞的原生生物以及高等动物特定类型的细胞,比如巨噬细胞、树突细胞以及中性粒细胞。原生生物通过吞噬作用摄取营养物,而巨噬细胞等细胞通过吞噬作用实现清除病原体或者衰老死亡的细胞等。与吞噬作用不同,胞饮作用几乎发生于所有的真核细胞,摄取的胞外物质也没有吞噬作用摄取的颗粒直径大。此外,在胞饮过程中,细胞质膜内陷的分子机制与质膜下微丝的组装关系不大,主要依赖质膜下网格蛋白(clathrin)或胞膜窖蛋白(caveolin)的组装。此外,还可通过质膜皱褶等方式包裹内吞物,从而完成胞吞作用。在胞饮作用中,了解很多的一类胞饮作用是受体介导的胞吞作用。比如动物细胞通过这种方式摄取血液中的胆固醇、鸟类卵细胞摄取卵黄蛋白、肝细胞摄取转铁蛋白等。受体介导的胞吞作用还可被某些病毒所利用,比如流感病毒、艾滋病病毒以及新冠病毒等。这些大分子、颗粒或病毒通过与细胞膜上的相应受体结合后,引发网格蛋白在质膜下装配,质膜内陷,从而被摄取到细胞内。

通常,不管是吞噬作用还是胞吞作用,物质被摄取到内吞体后,通过内吞体与溶酶体的融合而进入溶酶体。由于溶酶体含有大量酸性水解酶,内吞物进入溶酶体后被水解,从而清除病原体或被细胞利用。

但在有些情况下,比如流感病毒被细胞以胞吞作用方式进入内吞体后,由于内吞体的酸性环境刺激,引起病毒膜与内吞体膜融合,病毒核酸逃逸内吞体而进入细胞质,从而免遭溶酶体降解。乳鼠肠上皮细胞通过胞饮作用摄取母乳中的抗体也不进入溶酶体,而是通过胞吐作用的方式,从上皮细胞的另一侧释放进入血液,从而将抗体摄入到乳鼠体内。通过这种方式直接获得母乳中的抗体,有利于增强乳鼠的抗病能力。

此外,胞吞作用还参与了细胞信号终止或信号激活的调控,调控细胞生长、发育、代谢以及增殖等过程。如表皮生长因子与其受体结合,引发细胞产生相应的应答后,细胞可通过受体介导的胞吞作用方式,将表皮生长因子连同其受体一道内吞入细胞内,最后进入溶酶体被降解,从而终止表皮生长因子引发的细胞信号传递。

参考文献:
[1] 丁明孝, 王喜忠, 张传茂, 陈建国. 细胞生物学. 北京: 高等教育出版社[M], 2020:68-72.