细胞凋亡范文
时间：2023-03-12 08:17:20
细胞凋亡范文第1篇
论文摘要: 细胞凋亡又叫细胞程序性死亡，是植物正常发育中必不可少的一部分,目前已成为植物细胞生物学研究的一个热点。本文对植物凋亡的一般特征、植物营养和生殖生长中的细胞凋亡以及植物-病原物互作中的细胞凋亡进行了综合评述,并对植物细胞凋亡研究的现实意义进行了探讨。
细胞凋亡是多细胞生物体在生理或病理条件下部分细胞所采取的一种由内在基因编程调节,通过主动的生化过程而自杀死亡的方式[1 ]。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以常常又称为细胞编程性死亡。细胞凋亡的现象最早是kree在1965年观察到的，经过进一步深入研究之后，他于1972年将其重新命名为细胞凋亡。之后近20年，细胞凋亡的研究主要集中在动物，人们越来越认识到细胞调亡在动物生长发育中、尤其在维持动物体内细胞和组织平衡、特化、形态建成和防病、抗病过程中的重要作用。同动物一样，在植物生长发育中也存在着细胞凋亡现象。但由于植物生长发育和细胞结构的特殊性，有关植物细胞凋亡的研究起步较晚。近年来，随着植物细胞凋亡的研究进展，人们逐渐认识到细胞凋亡是高等植物生长发育的必要组成部分，同时也是植物体度过不良环境的重要手段。目前,植物细胞凋亡的研究已成为近年来植物细胞生物学的新兴研究领域和热点之一。本文就植物细胞凋亡的一般特征、检测方法、在植物中的存在及意义作一综合阐述。
1 植物细胞凋亡的一般特征
经历细胞凋亡过程的细胞呈现一些典型的形态学变化,光学显微镜或 电子 显微镜观察可见:细胞体积缩小,染色质凝集、断裂、趋边化,细胞器解体、消失,细胞膜发泡形成凋亡小体(其中包含有凝集的细胞核断片和细胞器) [3.4]。随着研究的深入,分子生物学证据也逐步被阐明:细胞染色质dna 在核小体连接部位断裂,其片段大小为200bp的倍数,经琼脂糖凝胶电泳可见到特征性的dna 梯度(dna ladder) ,此特征还可以通过超速离心、末端标记电泳以及原位缺口翻译技术等进行定性、定量测定。细胞形态学和分子生物学的变化是细胞凋亡的重要诊断依据。
2 细胞凋亡的检测方法
2. 1 细胞形态学观察法
苏木素- 伊红(he) 染色法: 石蜡切片的he 染色是组织形态学检测的常规方法, 光学显微镜下细胞核呈蓝黑色, 胞浆呈淡红色。凋亡细胞在组织中单个散在分布, 表现在核染色质致密浓缩, 核碎裂等。
(1)电子显微镜。电镜观察,凋亡细胞染色质固缩,常聚集于核膜上呈境界分明的块状或新月形小体, 初期细胞可见完整的细胞器, 细胞膜完整, 凋亡小体形成。目前一致认为, 电镜下获得凋亡细胞特征性的形态学改变是判断细胞凋亡的最可靠依据。
(2) 荧光显微镜。对体外培养的活细胞经荧光色素处理, 可在荧光显微镜下观察细胞形态改变。常用荧光色素有吖啶橙、hoech st 33258或hoech st 33342、碘化丙啶(p i)、溴乙锭(eb)。前两种可分别进入活细胞和死细胞, 而后两种荧光素仅能进入死细胞。不同的荧光素使核着染不同颜色的荧光, 正常细胞呈均匀荧光染色, 而凋亡细胞呈致密浓染的颗粒状或块状荧光。
2. 2 反映凋亡细胞膜改变的方法：染料排斥法。
除了电镜能反映细胞膜完整性外, 还可用染料排斥法, 如台盼蓝、p i 等。坏死细胞膜破损, 被染料着染。而凋亡细胞细胞膜完整, 不被着染。但在体外培养的细胞最终也会发生继发性坏死。因此, 此法不能单独用来判断凋亡细胞。另一种方法是判断胞质膜的不对称性。在正常细胞膜上, 磷脂酰丝氨酸基团(ps) 位于胞内侧, 而在细胞凋亡早期膜上此基团则转向胞外侧, 以利于被吞噬。因此, 磷脂酰丝氨酸基团位置的改变, 可作为凋亡细胞的一个标志。
2. 3 反映脱氧核糖核酸有 规律 断裂的方法
细胞凋亡过程中,dna有规律地断裂可以通过下述几种方法检测出来。
(1) 琼脂糖凝胶电泳法。细胞悬液经裂解消化按常规法提取dna后, 于含eb 的琼脂糖凝胶中进行电泳,正常细胞dna呈单一条带。细胞凋亡时呈典型的梯状条带,系180～ 200 bp 左右的及多聚核小体的梯状dna条带。坏死时则呈现模糊的弥散状条带。dna电泳法是判断细胞凋亡的经典方法. peg6000 诱导的小麦叶片[7] 、羟自由基诱导的烟草细胞[8] 、细胞色素c诱导的胡萝卜和烟草原生质体[9] 和乙烯诱导的胡萝卜原生质体[10]发生pcd 时均检测到dna 梯状条带。
(2) 流式细胞仪检测法。细胞发生凋亡时, 其细胞膜的通透性增加, 但其程度介于正常细胞和坏死细胞之间, 利用这一特点, 被检测细胞悬液用萤光素染色利用流式细胞仪测量细胞悬液中细胞萤光强度来区分正常细胞、坏死细胞和凋亡细胞。
( 3 ) 原位末端标记法( in situ end2l abeling,isel )。通过dna 多聚酶i 把已标记的核苷酸结合到dna 的单链断裂处, 以寻找有无ap 发生。标记的方法有同位素标记、荧光素标记、地高辛或生物素标记等。
(4) 原位切口平移法( in situ n ick t ran slat ion, is2n t )。利用dna 多聚酶将核苷酸整合到ap 细胞内断裂的dna 3′羟基末端, 同时水解5′末端,以修复dna。若用已标记的核苷酸, 即可显示出有断裂dna 的细胞。该法同样也可用于细胞悬液中ap 的观察。
( 5) 末端转移酶介导的缺口末端标记法(tdt 2m e2diated x2du tp n ick end labeling, tun el )。末端转移酶(tdt ) 介导的x2du tp 缺口标记法是目标原位检测ap 最为敏感、快速、特异的方法, 其具有广泛的应用前景。末端转移酶(tdt ) 可催化在dna 片段的3′羟基末端合成多核苷酸聚合物的反应, 即dna 片段加尾。利用末端转移酶(tdt ) 将标记的脱氧核苷酸转移到dna 缺口或3′羟基末端上, 通常所用的核苷酸为du tp, 标记物为地戈辛、生物素、荧光素等。
(6) el isa 法。对ap 细胞内dna 片段的检测还可用el isa 法。悬浮细胞经裂解, 高速离心去除核的成分后, 取上清加入已包被有抗组蛋白抗体的反应板, 反应后再加酶标抗dna 抗体, 若上清中含断裂的dna片段, 则可通过此双抗体夹心法得以检出[11]。
3 植物发育过程中的细胞凋亡
萌发的种子中的糊粉层、维管束的木质部、生殖器官的组织(如花药和子房)及根冠等组织中均有细胞凋亡的发生[12]。虽然在细胞水平上, 与细胞凋亡相关联的水解酶的激活、一些蛋白的失活以及核dna的断裂都可以经常观察到, 但是这些现象的发生机制到近来才有所了解。
3.1 导管的形成
导管是由排列有序的死亡的导管分子(tracheary elements, tes)构成。王雅清和崔克明[ 13 ]对杜仲木质部导管分化的研究证明,其分化过程也发生了细胞凋亡。所有这些研究都表明木质部导管分化与细胞凋亡有密切关系。玉米生长过程中在一定条件下根部皮层细胞崩溃死亡形成通气组织, 而通气组织与植物的同化、呼吸、蒸腾作用都有密切关系[14 ].
3.2 单性花的形成
许多单性花植物在花原基分化时存在雌蕊和雄蕊原基细胞,在后期发育的特定阶段雌蕊或雄蕊原基细胞出现细胞凋亡,从而最终形成单性花。
3.3 大、小孢子的形成和发育
大多数种子植物中, 大孢子母细胞减数分裂形成4 个大孢子。仅有1 个能发育成雌配子体, 其余的3个大孢子退化。例如, 蕨类植物大孢子母细胞减数分裂产生4个大孢子, 这4个大孢子通常呈线型或t型排列, 仅有1个能继续发育成雌配子体, 其余3个都死亡。对其超微结构的研究表明,其退化解体过程也符合细胞凋亡的基本特征[15] 。
3．3 雌雄配子体的发育
植物中雌雄配子体的发育有细胞凋亡参与其中。裸子植物雄配子体发育过程中, 原叶细胞的退化和雌配子中颈细胞、腹沟细胞的消失及珠心细胞的衰退也是细胞凋亡的结果。在被子植物雌配子体(胚囊)发育过程中,珠心组织被作为营养物质吸收而退化的过程是细胞凋亡[16].
3．4 胚的发育
在胚性细胞分化和发育过程中,存在着细胞凋亡[17]。植物的胚由受精卵发育而成, 在胚的形成过程中,助细胞、反足细胞和胚柄细胞都因发生细胞凋亡而消失。胚柄由受精卵第一次分裂形成,当胚发育到一定阶段,胚柄发生细胞凋亡, 形态上表现为质壁分离, 原生质体固缩。单子叶植物的种子中, 在胚和胚乳之间有一层或几层排列整齐的糊粉层细胞, 含大量糊粉粒。胚胎发育早期由胚柄提供营养形成种子, 后期则通过糊粉层细胞形成分泌组织, 分泌水解酶, 水解胚乳成分, 种子萌发后, 糊粉层功能完成, 便开始凋亡,是典型的细胞凋亡。在种子萌发过程中,其他胚乳和无胚乳种子子叶中一些贮藏细胞也会发生类似的细胞凋亡, 没有这些细胞凋亡,幼苗就不能正常生长发育, 会因饥饿而死亡。
3.5 根冠细胞的死亡
根冠位于根尖的顶部,是由许多薄壁细胞组成的冠状结构。在根的发育过程中,根冠细胞不断脱落,并由顶端分生组织不断产生新的细胞,从内侧补充使根冠细胞得以保持定数。对根冠细胞脱落的研究证明,其脱落过程是典型的细胞凋亡。正是这些细胞的主动死亡,才保证了根顶端分生组织在生长过程中避免与土壤磨擦而受伤,进而保证了根的正常发育。对玉米根尖进行低温胁迫或用细胞毒素类药物如放线菌d、秋水仙碱处理后,这些根尖分生组织细胞同样具有dna ladder、染色质和细胞核浓缩等特征,说明环境因子和药物也可诱导根尖细胞发生凋亡[19.20] 。
3. 6 叶发育过程中的细胞凋亡
在叶子的发育过程中,叶缘的各种裂、齿和叶片中的空洞(如龟背竹叶片) 的形成等都是由于相关部位细胞的凋亡所造成的。此外,对叶片衰老过程的研究发现,衰老起始时,叶绿体首先被自体吞噬,此后水解酶、rna 酶等活性上升,而且以液泡内半胱氨酸蛋白酶活性最为显著[21 ] ,这些都是细胞凋亡的特征。因此,叶子脱落前叶片的衰老过程也是pcd。
4 环境胁迫诱导的植物pcd
4. 1 植物超敏反应中的pcd
超敏反应(hypersensitive response hr) 是植物被病原物侵染后所引起的适应性反应,其中的细胞死亡被证明是细胞凋亡。在植物超敏反应中,dna 片段化,特征性切割核小体的核酸酶被激活等生理生化特征和凋亡小体等形态特征都被证实。
4. 2 盐胁迫诱导的pcd
无机盐kcn、nacl 、cacl2 和一些重金属离子等在一定条件下均可诱导植物细胞出现与动物细胞凋亡类似的特征。宁顺斌[22]等人的实验证明烟草、玉米的根尖在高盐(nacl 500mmol/ l)处理后,出现明显的dna 梯状电泳图谱。林久生和王根轩[23]用20%peg溶液(-0.63 mpa)对小麦根系进行渗透胁迫，在小麦叶片dna琼脂糖凝胶电泳图谱上观察到明显的梯状dna 条带，表明peg处理诱发了dna核小体间的断裂，末端脱氧核糖核酸转移酶介导的3’oh末端标记法(tunel)检测出现阳性结果。
4. 3 活性氧与植物细胞凋亡
活性氧是一类具有强氧化能力的物质,主要包括超氧化物、过氧化氢、羟自由基等,各种逆境条件,包括冷害、渗透胁迫、低氧、臭氧、紫外线等导致的植物细胞凋亡最终都与活性氧的产生有关。当细胞外一些信息如辐射、高温等通过细胞活性氧传入细胞引起其脂质过氧化或与细胞凋亡有关基因的表达时，细胞也会凋亡[24]。陈明等[25]研究发现以一氧化氮(no)供体硝普钠(snp)处理小麦可以明显提高ros 清除酶，如过氧化物酶、超氧化物歧化酶、抗坏血酸氧化酶等活性，从而清除因盐胁迫产生的氧自由基或活性氧ros，或直接清除ros来保持细胞处于还原状态。
5 研究植物细胞凋亡的意义及展望
导管细胞的退化死亡、筛管细胞原生质的自溶,形成了植物体的输导组织;这些细胞死亡之前,细胞内物质可被其他细胞回收利用,这是植物能够独立营养的一个特性,叶片衰老死亡即是适应营养重新分配的结果,但这个过程却影响了农产品的产量。因此,要搞清植物细胞凋亡的发生程序,对粮食生产及作物储藏技术改良都具有重要的现实意义。在超敏反应中,被病原体感染的宿主细胞采取主动死亡的方式,从而限制感染部位病原菌的生长,阻止病原菌的传播,以达到防病抗病的目的。这种植物自身的主动抗病反应,若在植物抗病育种中加以应用,使植物能够自动、有效地抵抗病原物的侵染,就可以减少农药的使用,避免环境污染,从而提高人类生活质量。
由于植物细胞凋亡的同步性很低、凋亡时间很短,同时由于细胞内各种因子相互作用,调控机制及其复杂,使分子生物学技术应用于细胞水平的研究存在很大困难。近年来,利用非细胞体系来研究细胞凋亡的模式的建立和应用弥补了上述不足。有研究表明[26],利用非细胞体系研究细胞内复杂的生化活动具有独特的优越性,在细胞周期调控、dna 复制、核小体与染色质构建等研究中发挥了重要作用。非细胞凋亡体系的建立与利用,在很大程度上促进了人们对植物细胞凋亡生化和分子机制的研究,为植物细胞凋亡研究开辟了新途径。
随着植物细胞凋亡的研究的逐步深入,发现植物细胞凋亡需要研究的方面还很多。植物体发生细胞凋亡的机理还不清楚,植物细胞中与细胞凋亡有关的基因研究还远没有动物深入。尽管许多实验表明植物细胞凋亡与动物是相似的,但分子水平共同特征少,目前仅发现少数几个基因参与植物细胞凋亡的过程[27] 。研究过程中常局限于某一特定现象,很少有将这些现象和植物发育的具体过程联系起来,加上植物生长周期较长,给研究带来一定困难。植物细胞凋亡的研究如果能与植物的 经济 利用联系起来,将具有重要实践价值。如能发现诱导果实发育中细胞凋亡发生的因子,通过人为调控,改变生长发育期,提高果品产量和品质,则将会极大地推动果树 现代 化生产的 发展 。
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细胞凋亡范文第2篇
关键词：细胞凋亡；肿瘤发生；Warburg效应；癌基因
中图分类号：Q784文献标识码：A文章编号：1007-7847（2015）01-0001-05
Transformation of Apoptotic Pathway：Development-Biological Concept of Tumor Formation
XIAO Jing-ping
（College of Life Sciences，South China Agricultural University，Guangzhou510642，Guangdong，China）
Abstract：Oncology directed by oncogene regime has been progressing rapidly，yet cancers have been becoming the first place killers of human beings.It is not technology backward but the direction of research that contributes to such a paradox.In 1950s，Otto Warburg carried out pioneer works about the latency period of cancer from the stand point of metabolism，discovering the well known aerobie glycolysis.Since the establishment of oncogene regime in 1970s，the emphasis of research has been turned to blown cancers.The rapid development of molecular oncology has explained in depth the standard point of view of this regime，resulting in an concept of fatalism that everybody bears on cogenes，contradicting to the evolution principle of natural selection.Recent discoveries that some apoptosis promoting factors，or the tumorsuppressors，promoted tumor formation，taking to get her with some featuress hared by bothearly apoptosis and tumorigenesis，and two-faced nature（promoting both apoptosis and on cogenesis）of certaing rowth factors，led to an ewconcep to the latencyperiod of cancetrans form ation of apoptotic pathway in to on cogenesis.It is concluded that if the majorresea rchresources could be redistributed to the exploration of latency period on the basis of the achievement of molecular oncology.an effective strategy of cure and prevention might be developed so that malignant cancers could be effectively detected and treated while they still are cancer precursors.
Keywords：apoptosis；oncogenesis；Warburgeffect；oncogene
当今在肿瘤学领域里，癌基因理论研究迅猛发展，各类信息呈爆炸式累积。然而，反观临床方面，癌症却日益增长为人类的头号杀手。我们认为，形成这种严峻局面的原因主要不在先进的分子水平的技术层而上。而是指导癌症研究的方向出了问题。为此，首先检讨了癌基因论的得失；然后重温了Warburg关于癌潜伏期的开创性研究；接下来讨论了基于发育生物学的细胞凋亡途径转向假说（下文简称凋亡转向apoptosis transformation）及其实验依据；最后，提出关于在代谢论和癌基因论成就的基础上，将主要研究资源重新配置到癌潜伏期的建议。
1癌基因论
1.1癌基因论的贡献和矛盾
20世纪70年代，随着分子生物学的迅猛发展。在癌细胞中发现了基因变异。在这个突破性的发现引领下，以原癌基因（prooncogene）为基石的癌基因论建立了起来，成为发展分子肿瘤学的里程碑[1]。概括来说。癌基因论有两大贡献：
1）在分子水平上深入揭示了癌细胞的本质。癌基因论的成熟概念认为，癌是一种基因病，由体细胞突变引发而无序增长的单细胞克隆所构成，值得注意的是，这种体细胞突变是随机地发生在整个基因组内的只有在偶然情况下，突变发生在一系列而不只是单个有关基因时，DNA受损细胞才可能逐渐发展成癌[2]，因此，并不存在单一的致癌基因变异（cancer causing alteration），而只有一系列的涉癌基因变异（cancer contributing alteration）。由此可见，从一个DNA受损细胞蜕变为癌的概率实际上是较低的。这就是为何估计癌变会有一个长达十几年，乃至数十年漫长潜伏期[3、4]。这是一个重大的理论上的突破，给人们带来了从分子水平上早期诊断，以及通过细胞操作根治癌症的期望。在临床上也出现了一些高科技治疗方法
2）在分子水平上推动了发育生物学的发展。事实上，许多在发育上的重要生长因子，首先是作为癌基因被发现的。例如，首批定性为抑癌因子的p53。最初被认为是癌基因。后续的实验才发现。当初合成供试p53的cDNA，其模板mRNA是从肿瘤细胞中提取的[3]。另外，同为首批定性为抑癌因子的Rb其最初被发现时也认为是癌基因[3]。另一个有意思的例子则是cMyc的行为。这个众所周知的癌基因，后来证明它的发育生物学功能是促进细胞分裂，而且在DNA受损细胞修复失败后，立即扩增促进p53依赖的细胞凋亡途径。它的促癌功能只有在p53或抗细胞凋亡因子，如Bim，失效时，才会表现出来[4]。
1.2发育生物学上的视角错位
这里所谓的视角错位，指的是癌本位观点。即：在观察肿瘤发生时，单从癌体而不是从整体出发；在分析理解累积的信息时，只从癌细胞而不是从肿瘤发育的全过程着眼。癌本位视角在研究方向上的偏差，主要表现在以下两个方面：
1）不符合系统发育学，也就是进化论的原理。众所周知，肿瘤发生是高度分化细胞朝着低分化胚性细胞的退化过程。然而进化论的基本法则是物竞天择，适者生存。因此人们不禁要问，在严酷的自然选择压力下进化生存过来的高等动物。其基因组中为何会出现导致细胞退化，并可能威胁生命的原癌基因？其实，大量事实已经证明，所谓原癌基因无一不是细胞高度分化所必须的生长调节基因。由于在癌细胞中发现了它们的偶然性变异。便倒过来将它们称之为原癌基因（甚至癌基因），无疑是出于癌本位视角。这种错位阻碍了对癌症起源的深入探索，并在人们心理上造成极大危害，产生了某种宿命的恐癌症。如前所述。即便是某个调节基因偶然发生了变异使细胞进入癌潜伏期，但要蜕变为癌细胞尚需经历一系列基因变异，其概率是不高的，而且即便是漫长的潜伏期也始终是处于良性状态。并不可怕。癌症之所以成为第一杀手。主要是人们把主要的研究资源投入到了癌细胞出现以后，令研究者竞相去发现新的所谓癌基因，以致等到难以对付的癌细胞形成后，才去研究其治疗方法。尽管这样做也是十分必要的。却给了一系列调节基因的涉癌变异以充分的时问，错过了容易防治的，漫长的良性潜伏阶段。
2）对大量分子信息缺乏发育生物学的整合。癌基因论已从初始的“一种原癌基因诱发一种癌”发展为“致癌变异（alteration）通过阶联式信号转导途径（signaling cascade）传导致癌信息”：再进一步发展为“诸多涉癌变异途径形成了线路网络（Circuit network），通过彼此之间对话确定癌变结果[3]。这是肿瘤学的重大发展。然而问题是，致癌信息累积越来越多，网络也越来越复杂，而研究者面对这种局面已经显得有些束手无策了。借用Weinberg的形象的表述，研究者几乎被淹没在难以消化的海量信息之中了[3]。这表明，如果不跳出分子水平，就无法深入理解分子信息的整体意义。如同生态学，在了解不同类型植物群落内物种间的关系后，还需将不同群落整合起来，才能发现从分化的岩石表而形成的低等植物物群落，逐步发展为雨林群落顶级社会（climax）的原理――植物演替规律（plant succession）。同理，任何高等动物的生长发育也都是分阶段进行的，细胞癌变也不例外。通过漫长的潜伏期的不同阶段，癌体的出现便是这个过程的顶级、癌基因论虽然在顶级成癌阶段获得了大量突破性信息，但是如果放弃了潜伏期的研究，便无法真正理解诸多信息对癌细胞起源的意义，对成癌阶段的理解也是有限的。不幸的是。Warburg对潜伏期的开创性研究方向已完全被癌基因论所取代？一提起这位大师，人们就从有氧糖酵解一词的字面上认为他的贡献是，发现了癌细胞在有氧条件下却运行糖酵解途径其实，这并非是他的原意。
2重温Warburg对癌潜伏期的开创性研究
1956年。Warburg在SCIECE上发表了一篇题为《On the Origin of Cancer Cells》（《论癌细胞的起源》）的著名论文[5]。他在概括了有关研究后，得出了一个开创性的结论：癌细胞的漫长潜伏期，在代谢上是受损伤的有氧呼吸（aerobic respiration）途径被无氧发酵（anerobic fermentation）途径逐步取代的过程、习惯上被称为aerobic glycolysis（有氧糖酵解）。现在这个词已被广泛理解为癌细胞在充分的有氧环境下却运行糖酵解途径，并认作癌细胞的代谢标志：这虽然并不算错，却偏离了Warburg对癌症潜伏期的开创性研究。重温这篇经典论文的价值，可概括它有以下几层意义。
1）癌潜伏期有两个阶段：第一阶段是，机体细胞的有氧呼吸途径受到不可逆转的胁迫性损伤；第二阶段是，受伤细胞在长期生存竞争中，其中一部分因能量匮乏而消亡。另一部分则因发酵途径的增长弥补了能量损失而生存下来。他给予此潜伏期的代谢特征一个肿瘤学术语――有氧糖酵解，并定义为，受胁迫伤害的有氧呼吸和增长的替补无氧发酵相互作用的过程。
2）由于发酵是低等生物的呼吸途径，它促进高度分化的细胞退化为低等生物细胞形态，也就是自由生长的癌细胆：有氧呼吸受损细胞的癌变速度取决于其发酵代谢增长的速度，这正是老鼠的癌变速度快于人类的原因。事实上，癌细胞的发酵呼吸值非常接近野生繁殖的酵母菌Torula。
3）多数癌细胞潜伏期都存在一个“休眠癌（sleeping cancer）”阶段。它们在形态上接近于癌细胞，但发酵速率尚未完全补偿ATP的损失，是最容易接受治疗的时期，可以把这个状态理解为癌前体（cancer precursor）。
4）Warburg强调，细胞癌变过程的有氧发酵是毋容置疑的。因此，只有理解了有氧呼吸为何受损，以及大量增长的发酵从何而来。我们才能了解癌细胞的起源。任何对生命过程的解释如果能还原为物理和化学过程，这种解释就是不可替代的。因此，他认为任何致癌剂的突变如果不能理解其代谢机理，就只是一句“空话”而已。显然。彼时的Warburg尚未领会到分子生物学的威力。他的这番道理现在应该倒过来说：如果没有分子生物学的深入研究，他的有氧糖酵解之谜是无法揭露的。现在已经充分证明，生长因子p53的一个重要功能是调控呼吸链和糖酵解的运行。它的突变正是Warburg效应的分子机制[6、7]。
尽管癌基因论的发展已彻底淡化了Warburg关于癌潜伏期的研究，然而分子肿瘤学的蓬勃发展却将其重新引进研究者的视野：因为人们不仅逐渐意识到所谓癌基因不过是生长调节基因的偶然性涉癌变异，而且还进一步发现所渭的癌基因和抑癌基因大都具有双刃性（two face function）：既能促进细胞凋亡，又可在不同条件下促进肿瘤发生。然而究竟是什么条件使得这些因子的抑癌功能转向为促癌呢？这个问题引导研究者重新思考细胞癌变的早期，也就是潜伏期的特征，并且启发他们用发育生物学观点去整合代谢和分子的广泛信息。
3细胞凋亡转向（apoptosis transformation）假说
基于对细胞凋亡与肿瘤发生的关系分析，我们于2009年在本刊上提出了一个关于肿瘤发生的细胞凋亡转向假说[8]。认为肿瘤并非源于所谓原癌基因变异产生的癌基因，而是由于细胞凋亡途径前期发生了导致发生肿瘤的转向的变异。这个看似匪夷所思的推测，却在各个层次陆续找到了重要支持。
3.1形态发生的证据
细胞凋亡与肿瘤发生都源于不能修复的DNA受损细胞癌基因论的一个基本原理是：由抑癌基因产物所引发的细胞凋亡和致癌基因诱导的肿瘤发生。是两个完全相互拮抗的途径，细胞凋亡功能的抑制是肿瘤发生的必要条件。然而这个原理却屡屡被肿瘤学各个层次发现的矛盾事实所动摇。主要表现在肿瘤发生与细胞凋亡前期有诸多相似之处。必须特别强调的是，尽管凋亡途径与肿瘤发生均源于DNA受损细胞。但对受损细胞的命运来说，两者完全不是等价的选项。细胞凋亡是保证高度分化动物正常发育必要的本能。没有细胞凋亡机制，就不可能有高度分化的高等动物。因为，及时清除那些基因组不正常的细胞，保护机体细胞DNA的完整性并按照其蓝图增殖和分化，对高等动物的正常生长发育是不可或缺的。因此。一旦DNA修复失败，受伤害细胞就会立即启动细胞凋亡途径，令反常细胞自尽。至于肿瘤发生，则只是偶然性的病变过程：只有在凋亡途径初期，某些调控因子，主要是既能促凋亡又能促癌变的双刃因子，偶然发生了涉癌变异，阻挡了凋亡过程的继续发展，方有可能发生癌变。这便是细胞凋亡转向假说提出的基本依据。
3.2代谢类型的证据
细胞凋亡和癌变细胞线粒体内均出现不同程度的Ca2+离子超载和氧化磷酸化功能受阻。有趣的是，细胞凋亡是一个消耗ATP的途径。在呼吸链的细胞色素C被剥离，有氧呼吸受阻后，其ATP只能依靠糖酵解供应[9、10]。显然，这很类似肿瘤发生过程的Warburg效应：其实早在60年前。Warburg就曾强调，如果细胞的呼吸代谢受到强烈的破坏而被杀死，就不可能发生被有氧糖酵解驱动的细胞癌变。只有在细胞的有氧呼吸受到一定程度的伤害但不致死时，才可能运行有氧糖酵解[5]。由于当时尚不知细胞凋亡一事。Warburg将有氧糖酵解现象归因于细胞外环境较弱的胁迫强度。其实。从细胞内环境来看，有氧呼吸受到强伤害而致死，更可能是细胞凋亡效应，而不致死的有氧呼吸伤害，则发生在因前期细胞凋亡途径发生了转向。得以幸存的线粒体之中。
3.3分子肿瘤学的证据
2011年。Chen等在一个关于CD95的实验中，意外地发现这个众所周知的促细胞凋亡的抑肿瘤因子，却促进了肿瘤发生[11]。无独有偶，紧接着Tang也发现另一个抑肿瘤因子，p53也有同样的反常行为[12]。对这种与传统基因论完全矛盾的现象，细胞凋亡转向假说却能给以预测。这表明，这些意外发现并非偶然性个案，而是有其机理基础的事件：它反过来也支持了凋亡转向假说二这种似非而是观象（paraclox），它的分子基础乃是不断发现的，既促细胞凋亡又促癌变的双刃生长因子。众所周知的，cMyc[4]、p53[13]、APC（adenomatous polyposiscoli）[14、15]、EGFR（epidermal grouthfactor receptor）[16]等等，都具有这种双刃性：我们推测，癌潜伏期基本上就是p53一类双刃因子从启动细胞凋亡到发生突变转而促进癌变的过程。这是个长期复杂且有反复的过程。受一系列双刃囚子变异的调控。现仅选几个常见的双刃因子。对它们作为细胞凋亡途径转向枢纽可能的作用方式，进行简要的归纳，并示于图1。1）发生凋亡途径转向的关键是防止氧化磷酸化已经受损的线粒体破碎，以阻止凋亡程序的继续发展。线粒体的命运决定于其下游中来自同一家族的促凋亡因子Bax等和抑凋亡因子Bcl-2等的相互作用[5、7]；2）当DNA受损细胞的修复失败后，cMyc便扩增，并激活依赖p53的凋亡途径（图1a），正常情况下。APC增进线粒体膜的通透性，释放促凋亡因子，使线粒体解体和凋亡程序继续进行（图1b），3）然而，在偶然情况下，APC基因被截短，此变异体便反过来促进Bcl-2的抑凋亡功能。阻止了线粒体的解体[14、15]；另一方面，扩增的cMyc虽可激活依赖p53的凋亡途径，但在凋亡途径受阻后，又可反过来束缚住促凋亡因子Bax的作用，协同APC变异体阻止线粒体的解体，并使处于细胞凋亡前期的细胞（pro-apoptotic cell）存活下来并恢复增殖（图1c）[1、4]，产生异常的克隆群体.自此，前期细胞凋亡途径便转向进入了漫长的癌潜伏期；4）最终，促凋亡基因p53发生了点突变，成为促癌因子[14]，自此，癌细胞的出现便只是个累积必要的致癌变异所需的时间问题了。
应该指出，细胞凋亡转向是个多因子参与的复杂过程，不止一种作用方式。以上方式是根据常见因子的行为所做的某种推测性的归纳。只是提出一个值得进一步实验研究的课题
4结束语
综上所述，我们初步得出以下结论：
1）当今肿瘤防治之忧不在先进的技术层面。而在研究方向。由癌基因论推动的分子肿瘤学的迅猛发展，反过来却暴露出癌本位视角的错位问题。回顾从代谢观发展到癌基因论的历史，现在站到了必须用发育生物学原理整合两者的成就的起点上了。研究重点也应从潜伏期到成癌期又回到深层次的潜伏期。
2）初步认为，癌潜伏期是DNA受损细胞蜕变为癌前体的漫长过程。其实质在发育生物学上是细胞凋亡途径转向。在代谢上则是有氧糖酵解。由于能同时调控此二过程，多功能因子p53的行为是潜伏期发展的决定因素。p53的累积和下游途径由于分别受到cMyc、APC、EGFR等双刃因子变异的控制。可令DNA受损细胞得以生存并进行克隆增殖。其中个别细胞的p53基因突变，使之不可逆转地通向恶性肿瘤。此后，癌细胞的蜕变只是累积足够的致癌变异和ATP补偿所需的时间问题了。这是个随机的，或快或慢的过程。不过，以上讨论还只是从大量累积的信息中可以粗略窥见的，潜伏期的某种可能的分子作用力方式。并不排除由CD95[12]、Wnt[14]和HIF[17]等所诱导的，其他凋亡途径转向方式。
3）毋庸置疑，成癌细胞的治疗研究必须坚持，但是应把资源主要投在长期的、良性的潜伏期的研究上来。这样，就有希望发展出某种新防治策略，当威胁生命的癌症尚处于潜伏期癌前体阶段，就进行诊断和处理，
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细胞凋亡范文第3篇
论文摘要：就近年来中药抑制细胞调亡的文献进行整理，从中药调控细胞凋亡途径、影响凋亡信号传导、调控凋亡相关基因表达、调控细胞因子4个方面进行系统综述。认为中药在抑制细胞凋亡方面有较好的作用。
细胞凋亡(apoptosis)是一种细胞生理性死亡的形式，是多细胞有机体为保持身体组织稳定、调控自身细胞增殖和死亡之间的平衡、由基因控制的细胞自动性死亡过程，在机体的生长发育、衰老、免疫调节、内环境稳定以及肿瘤、感染、自身免疫性疾病等生理病理过程中均有重要意义。机体通过凋亡过程来清除体内不需要或有害细胞，或通过抗凋亡过程维持细胞功能。抑制凋亡在维护生命个体的稳定、抗衰老等过程中有很重要的作用。近年来有关中药抑制细胞凋亡的研究日渐增多，研究涉及缺氧、缺血等因素导致的神经系统、心脑血管、胃肠功能损伤的保护、肿瘤治疗(放、化疗)后骨髓、免疫功能损伤的防治等方面。中医药可对细胞凋亡过程的不同环节进行调节，进而抑制细胞凋亡，维持机体内平衡，阻止组织病理过程的恶化。
1通过调控细胞凋亡途径抑制凋亡
机体内存在多条细胞凋亡的信号转导途径，其中内源性的线粒体细胞色素C途径和外源性的死亡受体途径所介导细胞凋亡是目前研究较多的途径。
1．1通过调控线粒体细胞色素C途径抑制凋亡许多研究结果均表明，线粒体在细胞凋亡过程中起着“主开关”作用，是最重要的途径之一，其通过Cyt－C途径诱导细胞凋亡。在细胞凋亡信号的刺激下，会使caspases激活，胞质Ca2+水平升高，产生ceramide，诸如此类的改变会直接或间接地引发线粒体通透性转变孔道(PTP)开放，使能量产生中断，线粒体内膜跨膜电位(ψm)的下降，并导致外膜破裂，释放出Cyt－C等各种活性蛋白，Cyt－C从线粒体内释放是关键的一步。胞浆内的Cyt－C在dA7P存在下，与凋亡蛋白酶活化因子－1(Apaf－1)结合，诱导caspase－9前体的寡聚化，并形成凋亡体。凋亡体的形成可激活caspase－9，继而活化Caspase－3，启动Caspase的级联反应，引起细胞凋亡。
有研究以缺氧／缺糖再给氧为模型，观察清开灵注射液对神经细胞线粒体膜电位的保护作用。结果发现清开灵注射液能显著降低细胞内Ca2+浓度，抑制细胞凋亡，提高线粒体膜电位和活性，认为清开灵注射液可抑制缺氧一缺糖再给氧损伤所致的线粒体膜电位的降低、抑制神经细胞内钙超载与抑制细胞凋亡有关。
1．2通过调控死亡受体途径抑制凋亡凋亡还可以通过死亡受体通路介导，现知死亡受体途径主要包括Fas／FasL途径和TNFa／TNFR途径。死亡受体家族成员包括7NFRl、TNFR2、Fas／CD95、TRAlL－Rs等，当死亡受体与其相应的配基(死亡配体)特异性结合后，将凋亡信号由胞外传人胞内，在连接分子的媒介下，激活Caspase，导致细胞凋亡。1．2．1通过调控Fas／FasL途径抑制凋亡中药可以通过调控Fas／FasL的表达，抑制受损细胞的凋亡。参附注射液对培养的乳鼠心肌细胞缺氧及缺氧／复氧时凋亡相关基因Fas／FasL蛋白表达影响研究发现，结果缺氧4.5h及10.5h后，心肌细胞Fas／FasL蛋白的阳性表达指数(positiveexpressionindex，PEI)参附注射液组明显低于缺氧组；参附注射液可通过下调Fas／FasL蛋白表达，参附注射液组还见到caspase-3活性下降，提示参附注射液抑制乳鼠心肌细胞凋亡是通过Fas／FasL-caspase-3途径实现的。
1．2．2通过调控TNFa／TNFR途径抑制凋亡研究还发现中药通过调控7NFa／TNFR途径抑制细胞凋亡。枸杞多糖对老年大鼠T细胞过度凋亡及相关基因表达研究发现，枸杞多糖可以下调促凋亡的TNFRl基因mRNA表达并上调抗凋亡的Bcl-2基因mRNA表达，降低老年大鼠T细胞的过度凋亡，从而改善老年大鼠T细胞过度凋亡的状态。
2通过影响凋亡信号传导抑制凋亡
细胞抗凋亡的信号转导是在内外生存因子的刺激下，激活多种信号偶联途径的信号转导过程。常见的凋亡信号传导途径有磷脂酰肌醇－3－激酶(P13K)／蛋白激酶B(PKB或称为AKT)途径，RAS－MAPK途径，NF－κB途径，N()途径等。2．1P13K／PKB途径P13K是一种胞内磷脂酰肌醇激酶，PKB是P13K的靶蛋白之一，P13K与PKB是促进凋亡作用的重要调节因子；其过量表达可抑制细胞的凋亡。黄芪多糖(APS)对2型糖尿病大鼠肾组织胰岛素信号分子表达的研究发现，认为黄芪多糖降低2型糖尿病大鼠血糖水平的机制可能与提高糖尿病大鼠肾组织中胰岛素受体(InsR)、胰岛素受体底物－1(IRS－1)、P13K水平，增加组织对胰岛素的敏感性，改善胰岛素信号转导有关。
2．2RAS－MAPK途径丝裂原活化蛋白激酶家族(MAPKS)参与细胞凋亡的信号转导过程。MAPKS级联反应包括MAPKKK，MAPKK与MAPK等3个顺序的活化过程。每一种激酶又由不同成分组成。MAPK包括ERK，jNK／SAPK，P38。有研究探讨肝星状细胞丝裂原活化蛋白激酶(HSCsMAPK)通路中ERK、JNK的活化情况，以及丹参药物血清对磷酸化细胞外信号调节蛋白激酶(P－ERK)、磷酸化氨基末端蛋白激酶(P－JNK)表达，肝纤维化大鼠经丹参药物血清干预后较对照组均显著降低，正常大鼠经丹参药物血清干预后较正常大鼠对照组也均显著减少。表明活化的HSCs中ERK、JNK保持着较高的磷酸化水平，两者介导的信号转导通路是HSCs活化和增殖的重要途径之一；阻断MAPK信号通路可能是丹参治疗肝纤维化的重要作用途径之一。
2．3NF－κB途径在大多数细胞类型中，NF－κB在胞浆中与抑制亚单位lκB结合形成无活性的复合物。在TNF诱导的细胞凋亡过程中，可刺激lκB的磷酸化作用及降解作用。使NF－κB能从复合物中释放并活化，活化的NF-κB迅速转位进入胞核，继而作用于靶基因，诱导基因表达，编码前炎性蛋白，如IFN，细胞因子，生长因子，细胞黏附因子，红细胞生成素与MHC－I类分子等，抑制NOS的生成，并诱导编码凋亡抑制蛋白C－IAPl，C－IAP2基因表达，诱导抗凋亡基因Bcl－2，Bcl－x1的表达。探讨人参皂甙对心血管疾病的保健和防治机制的研究发现，结果显示内毒素脂多糖(LPS)促使HUVECNF－κB向细胞核内转移，人参皂甙则能阻止LPS诱导的NF－κB核内转移；能完全阻止LPS致内皮细胞核提取物NF－κBDNA结合活性；IJs能使HUVl3CPAl－1蛋白及mRNA表达显著增强，人参皂甙则使LPS的这种作用明显减弱。认为人参皂甙对心血管疾病的防治机制之一可能是通过NF－κB途径拮抗LPS致HUVECPAI－1的表达。
2．4NO途径NO对细胞的增殖与存活有双重效应。它可以通过多种机制诱导细胞的凋亡，但在一些特定环境中，NO又可在一些细胞类型中作为凋亡的潜在抑制剂。川芎嗪对多巴胺诱导PCI2细胞凋亡的保护作用的研究发现，认为川芎嗪可抑制DA引起的PCI2细胞凋亡，此作用可能与降低NO生成有关。NO的抗凋亡作用还与caspase水平有关。在死亡配体依赖与配体非依赖的凋亡中，NO均能抑制caspase的活性。黄芪、当归注射液可通过促进NO的生成、诱导caspase3表达促进体外培养的血管平滑肌细胞凋亡。同时还可通过上调bcl－2表达而抑制其阻止氧自由基破坏细胞结构，起抗细胞凋亡作用，通过抑制粘着斑激酶的表达，调节其对细胞增殖和凋亡的影响。已发现，NO在某些细胞类型的线粒体中起抗凋亡作用。如在鼠肝线粒体中，生理浓度的NO能可逆性的抑制PTP的开放，机制是通过膜的去极化与Ca2+的积聚作用。2．5其他胞浆中游离的Ca2+作为第二信使在凋亡信号传递过程中起关键作用；细胞核内钙离子浓度的持续升高是导致细胞凋亡的主要原因。细胞凋亡时最显著的变化是DNA的断裂，钙离子可直接激活核酸内切酶促进DNA断裂，也可通过激活蛋白酶、磷酸酶和磷脂酶，导致染色质结构完整性的丧失。葛根素及由红参和麦冬有效成分制成的参麦注射液对脑缺血／再灌注中神经细胞均有一定的抑制作用。作用机制可能是阻断Ca2+内流和／或胞内钙库的释放。从抑制神经细胞内钙超载。
目前发现在某些细胞中，cAMP是引起细胞凋亡的信号。细胞内cAMP浓度的上升可激活cAMP依赖性蛋白激酶，使靶细胞上某些丝氨酸和苏氨酸磷酸化，从而影响这些蛋白的生物学功能，引起细胞凋亡。黄精多糖对正常小鼠血糖水平无明显影响；但可显著降低肾上腺素诱发的高血糖小鼠的血糖值；其机制可能是降低肾上腺素模型小鼠肝脏中cAMP的含量，通过抑制凋亡减轻高血糖肝脏的损害。
3通过调控凋亡相关基因表达抑制凋亡
Bcl－2基因家族是最重要的细胞凋亡调控基因。抗凋亡基因bcl－2和bcl－xL是Bcl－2家族蛋白成员中主要的抗凋亡分子。bax基因是Bcl－2家族中重要的促凋亡基因。另外，p53、c－myc、Fas、c－fos等基因均是参与调控细胞凋亡的重要基因。有研究用黄芪注射液进行治疗贫血小鼠，提示黄芪注射液可通过上调抗凋亡蛋白Bcl－XL表达减轻骨髓有核细胞的凋亡，并促进红系、巨核系造血。丹参对持续性非卧床式腹膜透析(CAPD)相关性腹膜硬化模型大鼠腹膜间皮细胞凋亡有抑制作用，其机理是下调Fas基因的蛋白表达，上调Bcl－2基因的蛋白表达。c－los是一种转录调节因子，正常情况下在脑内水平极低。c－fos不适当的过度表达可干预细胞核的修复功能，导致细胞凋亡。有实验表明。c－fos可能诱导脑缺血一再灌流时海马CAl区细胞晚期促凋亡基因的表达，共同调控细胞凋亡，而中药有效成分葛根素可通过下调凋亡相关基因c－fos的表达，减少神经细胞的凋亡，从而具有保护神经的作用。
4通过调控细胞因子抑制凋亡
细胞因子(cytokine，CK)是机体细胞分泌调节细胞增殖、分化与死亡的一大类因子。与凋亡有关的细胞因子有氧自由基、氧化低密度脂蛋白(OX2LDL)及某些细胞因子等。清热解毒方泻心汤可显著降低实验性AS大鼠血清MAD水平，增强SOD活性，降低OX2LDL及N()水平等，从而抑制血管细胞过度凋亡。细胞因子如TNF(Tumomecrotiefactor)具有多种生物学功能，TNF在体外可诱导肿瘤细胞、树突状细胞及大鼠肝细胞出现凋亡，其中TNF-α与凋亡的关系更为密切，能与TNF受体结合，引起细胞内贮存Ca释放，引起细胞内游离Ca2+浓度升高，从而激活Ca2+依赖性核酸内切酶，引起DN段断裂和细胞凋亡。此外，与凋亡有关的细胞因子还有IL-2、IFN-γ、TGFβ1，NK细胞、IL-3、IL-4、IL-6、LAF-1(白细胞黏附因子)、CAM-1(细胞内黏附分子)、GM-CSF(粒细胞－巨噬细胞集落刺激因子)、NGF(神经生长因子)、SCF(干细胞因子)、IGF-1(胰岛素样生长因子)、核转录因子xu等。黄芪对脂多糖(LPS)致大鼠急性肺损伤(AIJ)后大鼠肺组织细胞有保护作用，其机制是减少促炎因子TNF-α、IL-1β的释放，抑制肺泡上皮细胞凋亡。地黄饮子对阿尔茨海默病动物模型细胞凋亡抑制的机制，与上调核转录因子κB、hsp70mRNA的表达，抑制线粒体释放细胞色素C，控制半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3的激活有关。
5结语
细胞凋亡范文第4篇
摘 要 生物体内各种组织细胞通过增殖与凋亡来维持数量的平衡。一旦这种平衡被打破就会导致一些疾病的产生，如癌症。细胞凋亡与癌症之间的关系为癌症的治疗提供了新思路。
抗癌药物的研究经历了一个漫长的发展过程，尽管已对许多抗肿瘤药物的细胞目标有了一定了解，但对于药物与肿瘤作用后如何导致细胞死亡的确切机制尚不清楚。近年来的研究发现细胞凋亡是各种抗癌药物引发细胞死亡的主要方式，从而使得细胞凋亡与癌症之间的关系及细胞凋亡在癌症治疗中的作用成为抗肿瘤研究的新焦点。
1 细胞凋亡
细胞死亡一般有两种方式，即细胞坏死(necrosis)和细胞凋亡(apoptosis)。细胞坏死通常发生在一群接触的细胞中，是由各种非生理因素，如局部缺血等引起的难以控制的一种破坏现象。它通过干扰细胞能量代谢，引起细胞渗透压不平衡，细胞质肿胀，最终由溶酶体酶导致细胞结构的不可逆性破坏并诱发局部的炎症反应。细胞凋亡这一概念是1972年由Kerr和Wyllie等提出的。它是一种主动的、固有的程序化现象，故又称程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD)。
许多生理性、非生理性的因素都可以引起细胞凋亡，如射线、高温、毒素及各种抗癌药物等。而坏死实质上是由于细胞周
围环境产生严重的损伤性变化所诱发的，所以这两种过程在发生机制、形态学和生物化学等诸方面都不相同。
凋亡的细胞由于失去细胞间相互联系而与邻近细胞分离，随后细胞表面释放出信号分子被吞噬细胞识别，因此凋亡不损伤周围的细胞。凋亡一般伴有明显的形态学特征，以细胞核的变化为主，表现为核浓缩、细胞浆中细胞器密集、胞膜突出、体积缩小、DNA断裂及形成凋亡小体。
在生物体的每种细胞中，细胞数量的控制都是通过增殖与死亡之间的平衡来完成的，细胞增殖是受到高度调控的。但是直至最近人们才认识到细胞死亡的调控与细胞增殖的调控一样复杂，而且多细胞组织中不同细胞似乎都是通过活化一种内部编程的自杀程序而导致凋亡的［1］。尽管不同的细胞之间有共同的死亡机制，但各种细胞发生凋亡的诱导信号各不相同。各种不同细胞甚至同一细胞不同阶段对凋亡诱导的难易程度、速度也各不相同，如静止期的T细胞在X光照射后迅速凋亡，而活化后的T细胞则不同，与胸腺中蛋白质紧密结合的未成熟T细胞株对凋亡更为敏感［2］。
是什么导致了这些不同?越来越多的工作表明对凋亡的敏感性主要由Bcl-2、p53两种基因调控。p53基因位于17号染色体短臂上，长14～24 kb，编码一个由393个氨基酸组成的53 kD的蛋白质。p 53蛋白是细胞周期的“分子警察”，也是在DNA损伤后诱导凋亡的因子。p 53蛋白通过上调p 21蛋白来介导细胞周期停滞，p 21蛋白是各种细胞周期蛋白、CDK5(细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶)及细胞周期蛋白-CDK5复合物的抑制剂，细胞周期停滞可以为DNA修复赢得时间，另一方面，如果细胞内损伤已无法修复，则p 53蛋白促进细胞凋亡。Bcl-2基因发现于人类滤泡性淋巴瘤的14、18位染色体转换点，它可以阻断细胞的凋亡而不影响细胞增殖。它是Bcl-2家族中的一员，该家族中一些成员促进凋亡，如Bax基因；另一些则阻碍凋亡，如Bcl-2基因［3］。体内细胞凋亡与增殖的不平衡与许多疾病有关［4］。
2 肿瘤的产生
30万亿正常细胞是一个复杂和相互依赖的共同管理、相互调控对方的大环境。一个细胞只有当收到附近其它细胞的生长刺激信号时才会增殖，收到抑制信号时则停止生长。这种相互作用使每一种组织得以维持一定的大小和形状，以适应机体需要。
癌细胞则与之截然相反，它们对于正常控制增殖的信号不加理会，只遵循它们自己内在的增殖标准。它们甚至可以移动、入侵邻近组织。由于这种恶性肿瘤细胞组成的肿瘤会入侵越来越多的组织，所以当它们干扰了机体生存所需的器官和组织后就导致机体死亡。
癌细胞是如何产生的呢?许多原癌基因正常时的作用是把外界生长刺激信号传入细胞内。当一种原癌基因突变后影响一个重要的生长刺激信号时，就会使本该沉默的基因活化。有的原癌基因突变后会干扰细胞中的部分信号级联途径，如Ras蛋白，从而在没有受到外界生长刺激信号的情况下，体内基因也被激活。外界的抑制信号也由于信号级联途径受到干扰而无法传入胞内。此外，癌细胞的细胞周期也受到干扰。1/2肿瘤细胞中的p 53基因都缺失或丧失功能，使p 21蛋白失去了抑制细胞周期蛋白、CDK5以及两者复合物的能力，从而使细胞周期失去了限制。组织一般有两种控制增殖并避免癌症的方法：一个是当细胞内重要成分受损或控制系统失调时导致细胞凋亡；另一个系统是细胞增殖倍数的限制。
细胞是如何控制自身增殖倍数的呢?染色体末端的端粒充当了计数器，并在一定时期开始启动衰老和危机。当每次增殖后进入S期时端粒都会微微变短，当长度低于一定阈值它们就启动细胞进入衰老。若细胞仍未经历衰老，进一步的缩短将最终导致危机，即过分短的端粒会导致细胞中的染色体融合或断裂，给细胞造成致命性打击，从而限制细胞增殖能力。端粒酶在正常细胞中几乎不存在，而几乎所有的癌细胞都有该酶，该酶编码的端粒代替了每次细胞周期中被缩短的端粒片段，从而保持了端粒的长度以不受增殖限制。
癌细胞也有几种逃避凋亡的方式。大多数癌细胞p 53基因丢失或无功能，而有一些癌细胞中产生过多Bcl-2蛋白，这些都可以有效避免凋亡［5］。当癌细胞突破这最后两道防线时它们就获得了永生。这不仅使肿瘤可以无限制生长，而且给了原癌细胞或癌细胞以足够长的时间来进行突变以增加复制和扩散能力［2，6］。
3 细胞凋亡与癌症治疗
在最近的30～50年中，癌症治疗主要依赖于各种细胞毒放疗和化疗，这些措施对许多血液恶性肿瘤和一些实体瘤，特别是对生殖细胞和一些儿童的恶性肿瘤有一定的治疗作用。但恶性肿瘤对这些措施有一定抗性，使用大剂量化疗会使抗性反应有一定好转但不会有所突破，而且正常组织和细胞也受到这些细胞毒的杀伤。
长期以来，人们认为肿瘤治疗是选择性地以快速分裂的细胞为靶细胞，但在临床上这种解释并不令人满意。因为可治疗的癌症有时生长缓慢而有抗药性的癌症中也可能快速分裂。更多的事实表明，治疗可能是在肿瘤细胞中诱导凋亡，而各种细胞凋亡的阈值不同造成了对治疗的反应不同［7］。
放疗的基础理论是体外的剂量依赖性模型与临床反应相关，DNA修复在放疗敏感性中扮演重要角色。从而人们推论敏感细胞与抗性细胞相比可能是修复能力差些。但近来的发现与这个观点相矛盾，如p 53基因损伤的肿瘤细胞对放疗有抗性，但是DNA的修复能力却很差。这与预计的结果不符合，暗示放疗可能并不是通过破坏DNA而是直接杀死肿瘤细胞的。凋亡提供了一个令人信服的解释——肿瘤并非死于DNA损伤而是诱发了凋亡程序，DNA损伤在凋亡诱导中也许十分重要，但是不可能直接杀死细胞，因此凋亡可能是放疗诱导的肿瘤死亡的机制［4］。
在研究表臼亚乙苷(拓扑异构酶Ⅱ抑制剂)和其它化疗药物时发现表臼亚乙苷诱导核内DNA断裂，这意味着它可能是通过凋亡来导致细胞死亡。从那以后，诱导凋亡的化疗药物的范围不断扩大，支持凋亡在化疗活性中的作用的事实不断积累。现已知通过凋亡的化疗药物有表臼亚乙苷、5-氟尿嘧啶、顺铂、长春新碱等。
这些化疗药物在许多细胞株的组织培养物中都可诱发凋亡，包括正常的胸腺细胞、淋巴瘤细胞、卵巢癌上皮细胞、白血病细胞、腺瘤细胞等。凋亡的产生可以用形态学观察，琼脂糖凝胶电泳，流式细胞仪来检测DNA含量或用其它标准来判定。
已有研究表明化疗药物在体内同样诱导细胞凋亡。例如在体内用视黄酸处理后T淋巴细胞凋亡；体内对食道癌细胞放疗和化疗(5-氟尿嘧啶、顺铂，博来霉素)处理后诱导细胞凋亡。
化疗诱发细胞凋亡的机制与凋亡调节密切相关。例如，许多化疗药物(如表鬼臼毒素吡喃葡糖苷)都是通过活化ICE或相关蛋白酶而引发最终的凋亡执行阶段。Bcl-2基因的过度表达也可以对抗一些化疗药物(如表鬼臼毒素吡喃葡糖苷、地塞米松、喜树碱、放线菌素 D)引起的细胞凋亡。Bax基因的少量表达也与癌症对联合化疗不良的反应及癌扩散有关。其它的凋亡调节剂也显出与化疗诱导的细胞死亡相作用。如破坏p 53基因可以保护乳腺细胞免遭顺铂诱导的凋亡；Epstein-Barr病毒蛋白BHRF 1(与Bcl-2在结构和功能上都类似)可以使细胞不受表鬼臼毒素吡喃葡糖苷和顺铂诱导的凋亡；Safingol(一种蛋白激酶C抑制剂)可以增加丝裂霉素C杀伤肠癌细胞的能力。
由于凋亡的诱发及调节机制十分复杂，所以各种肿瘤药物诱发细胞凋亡的机制也不尽相同。博来霉素(BLD)引起细胞凋亡机制与进入胞浆中的BLD数目有关。当数千个BLD进入胞浆后，细胞周期停滞在G2/M期，同时伴有细胞肿胀，核多形性改变并逐渐死亡；而当数百万个BLD分子进入胞浆后，细胞很快凋亡并伴有特征性DNA降解［8］。紫杉醇对同步在G0/G1期和G1/G2期的细胞均可在20 h内诱发凋亡。它是通过使Bcl-2表达下降且磷酸化灭活并同时激活Bax基因而诱发凋亡的，p 53基因在其中并无影响。阿霉素是通过升高二脂酰甘油的水平导致PKC激活，PKC可通过拓扑异构酶Ⅱ的磷酸化而直接作用DNA，导致DNA损伤和细胞凋亡［9］。阿糖胞苷(Ara-c)通过下降c-myc,Bcl-2基因表达而导致细胞凋亡，小剂量的Arg-c是S期特异性药物，而中大剂量则不限于S期［10］。顺铂在低剂量时使细胞生长停滞于G2期而不凋亡，高剂理时则诱发凋亡［8］。VP-16主要是引起聚(ADP-核糖)多聚酶活性提高，而该酶可直接激活钙/镁性依赖核酸内切酶，并且不被蛋白合成抑制剂所抑制［11］。
4 细胞凋亡与抗药性
放疗与化疗对癌症都有显著疗效，主要的障碍是许多肿瘤细胞对各种治疗都有抗性，所以细胞的抗药性成为研究的焦点。对凋亡的抗性成是抗药性的主要机制之一，许多其它抗药性机制已在体外肿瘤细胞中得到证实，包括药物代谢水平升高、药物积累改变、药物靶目标扩增、修复受损目标、多药抗性与MDR编码的p-糖蛋白、多药抗性蛋白、p450活性增加、多种药物靶目标——拓扑异构酶Ⅱ突变等。对凋亡的抗性是抗药性中新发现的机制，可以解释相当一部分治疗失败的原因［12，13］。
实际上不存在绝对的对抗化疗和放疗诱发的凋亡，只是相对于正常组织细胞的难易程度而已。许多肿瘤细胞都比正常细胞的抗凋亡能力强，故几乎不存在可以选择性杀伤肿瘤细胞而不杀伤正常宿主细胞的治疗方法［14，15］。
尽管我们对凋亡的产生及调控已有了初步的认识，但如何把它们应用于临床实践仍是一个大问题。但我们相信，随着基础研究的进一步深入，将为肿瘤治疗的成功或失败提供科学依据，并可为发掘新的抗癌药物拓宽研究领域。
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细胞凋亡范文第5篇
1900年，Regand首次认识到发生过程中存在着生殖细胞的退化。对大鼠等啮齿目动物的研究表明，生精过程中实际产生的数量比理论预测减少25%～75%［1］。20世纪70年代，Kerr等提出细胞凋亡（apoptosis）的概念，包括程序化细胞死亡（programmedcelldeath,PCD）和非程序化细胞死亡（nonprogrammedcelldeath,NPCD），提示细胞凋亡在男性生殖中具有重要影响［2］。现已证实，生殖细胞退化是通过细胞凋亡实现的。在发生各个阶段，都存在自发性的生精细胞凋亡。但不同时期凋亡细胞数目有很大差异，原位检测表明，在发生过程中主要是精原细胞和精母细胞发生凋亡，而细胞凋亡很少发生。精原细胞特别是A精原细胞凋亡是导致数少的主要原因，其凋亡均发生在有丝分裂期间。精母细胞凋亡发生在减数分裂过程中的细线前期、偶线期，特别是粗线期。就是通过精原细胞不断增殖，同时过量的受到损伤的生精细胞不断凋亡，来控制细胞数目，维持发生的动态平衡。本文就生殖细胞凋亡的生理意义、机制和影响因素作一综述。
1生精细胞凋亡及其生理意义
生精过程是指精原细胞经过多次有丝分裂，最后发育成，其中存在精细复杂的调节机制。生精细胞凋亡主要发生在三个阶段：首先是在A型精原细胞的有丝分裂；其次是精母细胞的减数分裂；最后是发生的过程［3］。生精细胞的凋亡还与生精上皮处于生精周期阶段有关，不同发育阶段的生精细胞对相同刺激因素反应性不同，由此推测生精细胞凋亡有多种调节机制。现研究较多的是在激素和局部加热诱导下，生精细胞凋亡的调控机制，着也是目前较有希望的男性节育调节手段［4］。生精细胞凋亡具有重要生理意义，参与维持发生过程的动态平衡，维持支持细胞与生精细胞的最佳比例，清除基因异常生殖细胞，调节生精过程中数量和质量，是机体保持生殖遗传稳定的重要防御机制。在病理状态下，细胞凋亡则导致少精或无症发生［5，6］。
2生精细胞凋亡机制
2.1Bcl-2蛋白家族它包括促凋亡的蛋白（Bax、BAD、Bak、Bik、Bok、Diov、Hrk、BID和抑制凋亡的蛋白（Bcl-2、Bcl-xlr、Mcl-1、Bcl-w、Bfl-1/A1）。他们分别控制着细胞死亡通路的各个阶段。Furuchi和Rodriguez发现［7，8］，过分表达Bcl-2的转基因大鼠，会出现精原细胞增生，并且生精细胞凋亡的机会也减少。Bax缺失的大鼠会导致减数分裂前期生精细胞不正常积累，从而造成生精过程紊乱，以致没有生育能力。另外一些Bcl-w缺失的大鼠也没有生育能力［9］。这些资料都证实了Bcl-2蛋白家族的选择性表达对生精过程异常重要。
2.2肿瘤抑制蛋白P53P53蛋白和Bcl-2蛋白家族一样调控着细胞内的死亡信号途径。许多研究报告证明P53在生精细胞的凋亡中起着关键的作用，包括自发性的和损伤诱使的生精细胞的凋亡［10］。缺P53基因的大鼠虽然生长发育正常，也有生育能力，但是在射线作用或实验睾后表现出生精细胞凋亡的滞后，并且凋亡数目也减少［11，12］。尽管大多数的资料表明P53仅调节有丝分裂的生精细胞的活性来控制细胞凋亡，近来也有资料表明它也在生精细胞的减数分裂和减数分裂后期起着关键的作用，从而影响细胞凋亡。
2.3caspase-3蛋白酶caspase-3是一种活化胞浆的蛋白酶，它是一种死亡蛋白酶，凋亡细胞通过它的数目的增多从而启动凋亡的级联反应。Kumi-Diaka用5，7，45-三羟异黄铜（genistein）作用于TM4细胞株后［13］，同时发现了细胞的凋亡和坏死并且caspase-3的酶活性提高，因此表明在用genistein引起的内生精细胞和支持细胞的凋亡可能包括启动caspase-3蛋白激酶这一信号通路的作用。
2.4Fas/CD95系统Fas信号系统由相互作用的蛋白Fas（CD95/APO-1）和FasL（CD95L/APO-1L）组成。Fas是属于TNF受体家族的一种I型跨膜蛋白，它广泛存在于各种组织中。FasL是II型的膜蛋白，它以跨膜和可溶性的分泌形式（sFasL）存在［14，15］。sFasL可以在远距离范围内调控表达Fas蛋白的细胞凋亡。免疫组化的结果证明，支持细胞在它们的质膜上表达FasL，而生精细胞则选择表达Fas［16］。现在已有多种证据证明Fas信号系统启动生精细胞的凋亡：（1）在混合培养的支持细胞和生精细胞中加入FasL的反义核苷酸（阻断了FasL的翻译），明显看到生精细胞凋亡数目的减少；（2）Fas和FasL的mRNA的表达量随着动物年龄的不同而不同，在大鼠中是16～33天最多，而此时刚好是大鼠生精细胞凋亡的高峰；（3）加入模拟FasL功能的Fas的激动剂（一种抗Fas的抗体，Jo-2），生精细胞的数目大大减少。此外，在一些有害化合物引起的损伤中，Fas系统也与生精细胞的凋亡密切相关。Boekelheide［17］用MEHP诱使损伤的实验表明，随着生精细胞凋亡数目的增多，Fas和FasL的表达量也提高，并相应达到峰值。而且，Fas的活性部分RIP和FAP-1的表达也增多。因此，Fas/FasL是一个重要的旁分泌系统，它不仅影响生精细胞生理条件的凋亡，控制着生精过程的稳态，而且也在有毒物质诱使的损伤中极大地影响了生精细胞数目。
3生精细胞凋亡与激素
3.1睾酮（testosterone,T）又称生精激素，由间质细胞合成、分泌。大量研究表明，睾酮水平的降低是生精凋亡的重要原因。利用间质细胞毒性物质——乙基二甲基磺酸盐（EDS）处理大鼠，2天后中检测不到3β-羟类固醇脱氢酶，8天后凋亡指数增加，长时间EDS处理，粗线期精母细胞和细胞的凋亡明显增加［18］。睾酮是通过与支持细胞合成的雄激素受体（AR）特异结合发挥其生物学效应的。睾酮在精原细胞、精母细胞的发育及细胞的变态过程起作用，较高水平的睾酮对精原细胞的发育是必须的。睾酮有选择地在生精周期VII-VIII阶段起调节作用。抑制睾酮分泌、VII-VIII期的生精细胞首先发生凋亡［19］。另有研究结果显示，切除大鼠垂体后，体积明显缩小，发生停滞在初级精母细胞阶段，给予大剂量的外源睾酮可重新诱导发生。给予成年大鼠甲氧乙酸选择性破坏间质细胞，睾酮血清水平降低，生精细胞凋亡明显增加［20］。
3.2促卵泡激素正常发生过程需要促卵泡激素（folliclestimulatinghormone,FSH）存在。大量研究表明，FSH是灵长类发生启动的主要调节者之一，促卵泡激素被拮抗或其水平降低，都能使生殖细胞发生凋亡。FSH通过支持细胞上其唯一的受体FSHR发挥其作用。陈雪雁等［21］提取RNA进行斑点杂交发现FSHRmRNA的杂交信号全部位于支持细胞，于XIII-I期最强，VII-VIII期最弱，在II-VII期处于中等水平。可推测FSH主要作用于XII-I期，调节精原细胞的分裂和精母细胞的减数分裂过程，决定进入形成期的圆形细胞的数量。缺乏FSH导致粗线期精母细胞凋亡。Tesarik等［22］体外培养生殖细胞和支持细胞发现FSH和睾酮有作用的交叉点，睾酮可增强FSH对生殖细胞凋亡的调控作用，二者协同作用，共同维持正常的发生过程。
3.3促性腺激素释放激素丘脑下部分泌的促性腺激素释放激素（gonaditrophin-releasinghormone,GnRH）使垂体释放FSH和LH，FSH、LH分别刺激支持细胞和间质细胞做出应答，为发生创造微环境。用GnRH拮抗剂处理大鼠，生精周期特异阶段生殖细胞凋亡明显增加。Sinha-Hikin等［23］发现，给成年大鼠-GnRH拮抗剂后5天（VII-VIII阶段）和7天（VII-VIII和IX-XI阶段）生精细胞凋亡DN段明显增加，14天（I、II-IV、V-VI和VII-XIV阶段）达最高值。
3.4催乳素关于催乳素（prolactin，PRL）对生精细胞凋亡的研究相对较少，Yazawa等［24］对日本红腹蝾螈的研究发现，PRL水平提高只会导致生精周期中倒数第2期凋亡发生，推测可能是时间和细胞类型的特殊性引起的，也可能是PRL受体（PRLR）只在倒数第2期表达，或者PRLR全程都表达，只不过在倒数第2期细胞信号系统的组成跟其他期不同所致。他凋亡作用，这主要取决于FSH/PRL的比例。在分子水平上对PRL促进生精细胞凋亡的研究相当匮乏。用PRL类似物质（CHX）处理后，内caspase活性有高表达，并且可能由一种新的未经确定的caspase来介导［25］。PRL的许多功能表现为促进增生，但其促进凋亡的机制还有待进一步深入研究。
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7FuruchiT,MasukoK,NishimuneY，etal.Development,1996,122:1703-1709.
细胞凋亡范文第6篇
关键词：Bcl-2；细胞凋亡
自从1972年Kerr提出细胞凋亡（appoptosis）的概念至今，人们对细胞凋亡现象进行了广泛、深入的研究。但是，凋亡的分子和生化机制迄今尚未彻底明了；而已形成的初步认识大多源于对Bcl-2基因家族的研究。已知，调亡进程可分为三个时相：诱导期，效应期和降解期。在诱导期，细胞接受各种信号从而引发各种不同的效应：进入效应期后，经过一些决定细胞命运（存活/死亡）的分子调控点，细胞进入不可逆的程序化死亡，这些调控分子包括一系列原癌基因和抑制癌基因的产生，其中Bcl-2家族起着决定性的作用；降解期则产生可见的凋亡现象[1]。
Bcl-2基因（即B细胞淋巴瘤/白血病-2基因）是一种原癌基因，它具有抑制凋亡的作用，并用近年来的一些研究已开始揭示这一作用的机制。目前已经发现的Bcl-2蛋白家族按功能可分为两类，一类是象Bcl-2一样具有抑制凋亡作用，如哺乳动物的Bcl-X1、Bcl-W、Mcl-1、A1、线虫Ced-9、牛痘病毒E1B119kD等，而另一类具有促进凋亡作用，如Bax、Bcl-Xs、Bad、Bak、Bik/Nbk、Bid和Harakiri[2]。
最初在血液淋巴细胞中发现Bcl-2能抑制细胞死亡，随后陆续在其它一些细胞中也发现Bcl-2的这种作用。但近年来研究发现，除些之外尚存在Bcl-2不敏感的凋亡途径。本文拟就凋亡与Bcl-2的关系及其研究进展作一综述。
1 Bcl-2敏感的凋亡途径
Bcl-2可以抑制由多种细胞毒因素所引起的细胞死亡。Bcl-2的过度表达能增强所观察细胞对大多数细胞毒因素的抵抗性。这一发现使人们认识到凋亡的各种信号转导途径有一个共同的通路或交汇点，而该通路或交汇点受Bcl-2调节。实验表明，Bcl-2可增强细胞对大多数DNA损伤因子的抵抗性，抑制大多数化疗药物所引起的靶细胞凋亡，但其本身并不能抑制这些因素对细胞的损伤；同样地，它也不能促进DNA修复。p53蛋白是DNA损伤的一个分子传感器，已证实Bcl-2能抑制p53介导的凋亡，但不能抑制p53向核内转位或者p53介导的生长停滞，可能Bcl-2的作用是在DNA损伤后，阻止激活凋亡机制的信号到达其靶分子；在细胞毒性T细胞中，由颗粒酶B激活Caspases家族的一个或多个半胱氨酸蛋白酶所诱导的凋亡不依赖于Bcl-2，颗粒酶B可能仅作用于凋亡路径中Bcl-2调节位点的下游。以上结果表明在凋亡途径中Bcl-2的作用位点在信号分子和效应蛋白酶之间的位置[2]。
Bcl-2抑制细胞凋亡可能与其以下几种作用有关：
1.1 细胞催抗氧化作用[3] 以往研究表明，在去除生长因子所诱发的凋亡中，活性氧损伤（ROS）是促发细胞死亡的主要诱因：Bcl-2的过度表达可减少氧自由基产生和脂质过氧化物的形成。提示Cai等[4]的实验表明Bcl-2的抗氧化作用是间接的，即可能在于抑制超氧阴离子的产生而不是直接清除活性氧。细胞色素c（cytochrome c, Cyt c）作为呼吸链中重要的电子传递体，它从线粒体内膜上的释放会阻断电子向下游传递体，它从线粒体内膜上的释放会阻断电子向下游的传递，危及呼吸链的功能并导致超氧阴离子的加速产生；而Bcl-2可以抑制Cyt c的释放，从而抑制了超氧阴离子的产生。此外，Bcl-2还可以增加胞内的谷胱甘肽（GSH）等抗氧化剂，升高NAD+/NADH的比值，抑制和凋亡相联系的GSH降低，促进GSH进入核内，从而影响细胞的氧化还原状态。但也有证据表明，在没有自由基的情况下Bcl-2也能抑制凋亡。因此，Bcl-2的性质远非仅仅是一种抗氧化剂。
1.2 抑制钙离子跨膜流动 Lam等曾报道钙泵特异性抑制剂Thapsigargen（TG）诱导的WEH17.2等细胞的凋亡可被Bcl-2所抑制，其原因是Bcl-2抑制了Ca2+的跨膜流动，提 示Bcl-2可通过调节胞内钙离子浓度来调节凋亡。然而Wei等[5]在神经元细胞GT1-7中发现Bcl-2中发现Bcl-2可抑制由TG所诱导的凋亡，但并不能抑制TG诱导的胞内钙离子浓度升高；同时Jason等[6]在中国仓鼠卵巢细胞5AHSmyc中去除细胞内贮存Ca2+后发现过度表达的Bcl-2仍可抑制凋亡，提示Bcl-2对胞内Ca2+浓度的调节作用也只能是其抑制凋亡的机制之一。
1.3 离子通道蛋白和吸附/锚定蛋白 最近Reed[7]提出Bcl-2蛋白可能具有双重功能：离子通道蛋白和吸附/锚定蛋白，提出Bcl-2抑制凋亡的部分新机制。
1.3.1 离子通道蛋白 体外实验证实，Bcl-2、Bcl-X1和Bax能在线粒体上形成离子通道，提示它们可能参与调节一些与凋亡有关的细胞现象，如线粒体通透性改变（巨孔形成）和线粒体释放凋亡蛋白本科激活因子——Cyt c和凋亡诱导因子（AIF）。过度表达的Bcl-2能抑制线粒体通透性改变，并影响巨孔的形成，从而抑制凋亡。但也有实验发现即使线粒体通透性未改变，Cyt c等凋亡激蛋白也可以释放到胞液中从而诱发细胞凋亡，因此这种观点还有待进一步证实。
在所观察的细胞系及多种情况下，凋亡的发生都伴有Cyt c从线粒体释放，继而伴有Caspases激活，而活化的Caspases降解底物后，其蛋白降解产物又引起线粒体通透性改变，并最终导致凋亡发生[8]。Yang等[9]与Kluck等[10]发现Bcl-2可以通过抑制线粒体释放Cyt c来抑制凋亡，继而Rosse等[11]和Zhivotovsky等[12]用两种不同的方法证明了即使Cyt c已经释放入胞浆，Bcl-2仍能延迟细胞死亡，这是由于Bcl-2抑制了活化的Caspases对线粒体释放的上游和下游都有Bcl-2调节凋亡的作用点。
AIF作为一种线粒体来源的效应蛋白酶，在分离在胞核中能诱导凋亡，同时还能激发线粒体通透性改变，诱导线粒体释放Cyt c和Caspase-9，并在体外切割和激活其底物——半胱氨酸蛋白酶CPP32。体外研究发现，Bcl-2过度表达可能阻止AIF从分离的线粒体上释放，但它并能影响AIF的产生，同时也不能影响AIF促凋亡的功能[13]。
1.3.2 吸附/锚定蛋白 在正常情况下Bcl-2通过其C端疏水残基的伸展而锚定在细胞内膜上，作为吸附/锚定蛋白，可把胞液蛋白固定在膜边，或是引导胞液蛋白与别的膜蛋白相互作用。
Bcl-2可与Bcl-2家族的Bcl-2家族的Bcl-X1、Bcl-Xs、Bax、Bcl-2、Bad和Mc1-1形成同源的蛋白二聚体，而特定的蛋白二聚体则可作为在细胞死亡信号通路上的分子开关。例如，Bcl-2可与促凋亡Bax形成二聚体，如果Bax相对量高于Bcl-2，则Bax同二聚体的数量增多，从而促进细胞死亡；而如果Bcl-2相对量高于Bax，则促进形成Bcl-2/Bax异二聚体，并使Bcl-2同二聚体的量增多，从而抑制细胞死亡；而促凋亡分子和Bad和Bcl-Ss则竞争结合细胞死亡抑制分子如Bcl-X1或Bcl-2，由此替换了Bax并促进Bax同二聚体形成，诱导凋亡。
另外，Bcl-2还可与Bcl-2家族外的11种蛋白质结合，包括蛋白激酶Raf-1、蛋白磷酸酶Calcineurin、GTP酶、R-Ras和H-Ras、p53-BP2、朊蛋白Pr-1、Ced-4、BAG-1、Nip-1、Nip-2和Nip-3，并由此实现其抗凋亡作用。
2 Bcl-2不敏感的凋亡途径[14]
Bcl-2抑制凋亡的作用并不是万能的，例如在细胞毒T细胞杀伤作用中，特定的淋巴因子撤离以及某些TNF受体家族介导的凋亡途径中Bcl-2不能抑制凋亡，其原因右能是这些凋亡诱导剂作用于Bcl-2下游或是独立于Bcl-2的其它凋亡路径。最近Scaffidi等[15]发现，Jurkat等细胞（Ⅱ型细胞）中Bcl-2可抑制TNF受体家族中的CD95（Apo-1/Fas）信号通路介导的凋亡，而在SKW6.4等细胞（Ⅰ型细胞）中Bcl-2则不能抑制这种信号通路介导的凋亡。其结果表明，凋亡途径对Bcl-2敏感与否可能与细胞类型有关。进一步研究发现，这种差异取决于线粒体是否参与这种凋亡途径，在Ⅰ型 细胞中线粒体则未参与该凋亡途径。因此，Bcl-2可能只抑制依赖于线粒体的凋亡途径。
更进一步研究发现，来源于牛痘病毒的细胞因子应答修饰体A（crmA）是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpin）类分子，能抑制一些Caspases的功能。而来源于杆状病毒的P35蛋白也能抑制一些Caspases的功能，而且它比CrmA具有更广泛的Caspases抑制特性。在组织培养体系中或转基因鼠的T淋巴细胞中CrmA表达能抑制CD95（Fas/Apo-1）和p55TNF受体Ⅰ诱发的凋亡，但对另一些诸如生长因子撤除，DNA损伤等细胞毒因素引起的凋亡则无能为力，而这些由细胞毒因素引起的凋亡现象则可被Bcl-2及其同系物所抑制，但是Bcl-2又不能抑制由CD95（Fas/Apo-1）和TNF受体介导的凋亡。由细胞毒因素及TNF受体家族介导的凋亡都可有效地被p35所抑制，提示这些通路都依赖于Caspases的激活。上述结果表明，在细胞中不同的凋亡激活途径同时存在，其一是需要对CrmA敏感的Caspases参与但又不能被Bcl-2所抑制；而另一个则是Bcl-2可抑制的凋亡途径，其中Caspases对p35敏感，但对CrmA则不敏感。
3 结语
目前Bcl-2是凋亡分子机制研究的主要靶分子。随着对Bcl-2以及凋亡本身研究的日渐深入，Bcl-2是作用机制和凋亡的分子机制最终被阐明，从而提高对与凋亡有关的疾病的认识和诊治水平。
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细胞凋亡范文第7篇
关键词：凋亡；中药；综述
中图分类号：R2－03 文献标识码：A
文章编号：1007－2349(2007)11－0046－03
细胞凋亡(apoptosis)是一种细胞生理性死亡的形式，是多细胞有机体为保持身体组织稳定、调控自身细胞增殖和死亡之间的平衡、由基因控制的细胞自动性死亡过程，在机体的生长发育、衰老、免疫调节、内环境稳定以及肿瘤、感染、自身免疫性疾病等生理病理过程中均有重要意义。机体通过凋亡过程来清除体内不需要或有害细胞，或通过抗凋亡过程维持细胞功能。抑制凋亡在维护生命个体的稳定、抗衰老等过程中有很重要的作用。近年来有关中药抑制细胞凋亡的研究日渐增多，研究涉及缺氧、缺血等因素导致的神经系统、心脑血管、胃肠功能损伤的保护、肿瘤治疗(放、化疗)后骨髓、免疫功能损伤的防治等方面。中医药可对细胞凋亡过程的不同环节进行调节，进而抑制细胞凋亡，维持机体内平衡，阻止组织病理过程的恶化。
1 通过调控细胞凋亡途径抑制凋亡
机体内存在多条细胞凋亡的信号转导途径，其中内源性的线粒体细胞色素C途径和外源性的死亡受体途径所介导细胞凋亡是目前研究较多的途径。
1．1 通过调控线粒体细胞色素C途径抑制凋亡 许多研究结果均表明，线粒体在细胞凋亡过程中起着“主开关”作用，是最重要的途径之一，其通过Cyt－C途径诱导细胞凋亡。在细胞凋亡信号的刺激下，会使caspases激活，胞质Ca2+水平升高，产生ceramide，诸如此类的改变会直接或间接地引发线粒体通透性转变孔道(PTP)开放，使能量产生中断，线粒体内膜跨膜电位(ψm)的下降，并导致外膜破裂，释放出Cyt－C等各种活性蛋白，Cyt－C从线粒体内释放是关键的一步。胞浆内的Cyt－C在dA7P存在下，与凋亡蛋白酶活化因子－1(Apaf－1)结合，诱导caspase－9前体的寡聚化，并形成凋亡体。凋亡体的形成可激活caspase－9，继而活化Caspase－3，启动Caspase的级联反应，引起细胞凋亡。
有研究以缺氧／缺糖再给氧为模型，观察清开灵注射液对神经细胞线粒体膜电位的保护作用。结果发现清开灵注射液能显著降低细胞内Ca2+浓度，抑制细胞凋亡，提高线粒体膜电位和活性，认为清开灵注射液可抑制缺氧一缺糖再给氧损伤所致的线粒体膜电位的降低、抑制神经细胞内钙超载与抑制细胞凋亡有关。
1．2 通过调控死亡受体途径抑制凋亡 凋亡还可以通过死亡受体通路介导，现知死亡受体途径主要包括Fas／FasL途径和TNFa／TNFR途径。死亡受体家族成员包括7NFRl、TNFR2、Fas／CD95、TRAlL－Rs等，当死亡受体与其相应的配基(死亡配体)特异性结合后，将凋亡信号由胞外传人胞内，在连接分子的媒介下，激活Caspase，导致细胞凋亡。
1．2．1 通过调控Fas／FasL途径抑制凋亡 中药可以通过调控Fas／FasL的表达，抑制受损细胞的凋亡。参附注射液对培养的乳鼠心肌细胞缺氧及缺氧／复氧时凋亡相关基因Fas／FasL蛋白表达影响研究发现，结果缺氧4.5h及10.5h后，心肌细胞Fas／FasL蛋白的阳性表达指数(positive expressionindex，PEI)参附注射液组明显低于缺氧组；参附注射液可通过下调Fas／FasL蛋白表达，参附注射液组还见到caspase-3活性下降，提示参附注射液抑制乳鼠心肌细胞凋亡是通过Fas／FasL-caspase-3途径实现的。
1．2．2 通过调控TNFa／TNFR途径抑制凋亡 研究还发现中药通过调控7NFa／TNFR途径抑制细胞凋亡。枸杞多糖对老年大鼠T细胞过度凋亡及相关基因表达研究发现，枸杞多糖可以下调促凋亡的TNFRl基因mRNA表达并上调抗凋亡的Bcl-2基因mRNA表达，降低老年大鼠T细胞的过度凋亡，从而改善老年大鼠T细胞过度凋亡的状态。
2 通过影响凋亡信号传导抑制凋亡
细胞抗凋亡的信号转导是在内外生存因子的刺激下，激活多种信号偶联途径的信号转导过程。常见的凋亡信号传导途径有磷脂酰肌醇－3－激酶(P13K)／蛋白激酶B(PKB或称为AKT)途径，RAS－MAPK途径，NF－κB途径，N()途径等。
2．1 P13K／PKB途径 P13K是一种胞内磷脂酰肌醇激酶，PKB是P13K的靶蛋白之一，P13K与PKB是促进凋亡作用的重要调节因子；其过量表达可抑制细胞的凋亡。黄芪多糖(APS)对2型糖尿病大鼠肾组织胰岛素信号分子表达的研究发现，认为黄芪多糖降低2型糖尿病大鼠血糖水平的机制可能与提高糖尿病大鼠肾组织中胰岛素受体(InsR)、胰岛素受体底物－1(IRS－1)、P13K水平，增加组织对胰岛素的敏感性，改善胰岛素信号转导有关。
2．2 RAS－MAPK途径 丝裂原活化蛋白激酶家族(MAPKS)参与细胞凋亡的信号转导过程。MAPKS级联反应包括MAPKKK，MAPKK与MAPK等3个顺序的活化过程。每一种激酶又由不同成分组成。MAPK包括ERK，jNK／SAPK，P38。有研究探讨肝星状细胞丝裂原活化蛋白激酶(HSCs MAPK)通路中ERK、JNK的活化情况，以及丹参药物血清对磷酸化细胞外信号调节蛋白激酶(P－ERK)、磷酸化氨基末端蛋白激酶(P－JNK)表达，肝纤维化大鼠经丹参药物血清干预后较对照组均显著降低，正常大鼠经丹参药物血清干预后较正常大鼠对照组也均显著减少。表明活化的HSCs中ERK、JNK保持着较高的磷酸化水平，两者介导的信号转导通路是HSCs活化和增殖的重要途径之一；阻断MAPK信号通路可能是丹参治疗肝纤维化的重要作用途径之一。
2．3 NF－κB途径 在大多数细胞类型中，NF－κB在胞浆中与抑制亚单位lκB结合形成无活性的复合物。在TNF诱导的细胞凋亡过程中，可刺激lκB的磷酸化作用及降解作用。使NF－κB能从复合物中释放并活化，活化的NF-κB迅速转位进入胞核，继而作用于靶基因，诱导基因表达，编码前炎性蛋白，如IFN，细胞因子，生长因子，细胞黏附因子，红细胞生成素与MHC－I类分子等，抑制NOS的生成，并诱导编码凋亡抑制蛋白C－IAPl，C－IAP2基因表达，诱导抗凋亡基因Bcl－2，Bcl－x1的表达。探讨人参皂甙对心血管疾病的保健和防治机制的研究发现，结果显示内毒素脂多糖(LPS)促使HUVEC NF－κB向细胞核内转移，人参皂甙则能阻止
LPS诱导的NF－κB核内转移；能完全阻止LPS致内皮细胞核提取物NF－κB DNA结合活性；IJs能使HUVl3C PAl－1蛋白及mRNA表达显著增强，人参皂甙则使LPS的这种作用明显减弱。认为人参皂甙对心血管疾病的防治机制之一可能是通过NF－κB途径拮抗LPS致HUVEC PAI－1的表达。
2．4 NO途径 NO对细胞的增殖与存活有双重效应。它可以通过多种机制诱导细胞的凋亡，但在一些特定环境中，NO又可在一些细胞类型中作为凋亡的潜在抑制剂。川芎嗪对多巴胺诱导PCI2细胞凋亡的保护作用的研究发现，认为川芎嗪可抑制DA引起的PCI2细胞凋亡，此作用可能与降低NO生成有关。NO的抗凋亡作用还与caspase水平有关。在死亡配体依赖与配体非依赖的凋亡中，NO均能抑制caspase的活性。黄芪、当归注射液可通过促进NO的生成、诱导caspase3表达促进体外培养的血管平滑肌细胞凋亡。同时还可通过上调bcl－2表达而抑制其阻止氧自由基破坏细胞结构，起抗细胞凋亡作用，通过抑制粘着斑激酶的表达，调节其对细胞增殖和凋亡的影响。已发现，NO在某些细胞类型的线粒体中起抗凋亡作用。如在鼠肝线粒体中，生理浓度的NO能可逆性的抑制PTP的开放，机制是通过膜的去极化与Ca2+的积聚作用。
2．5 其他 胞浆中游离的Ca2+作为第二信使在凋亡信号传递过程中起关键作用；细胞核内钙离子浓度的持续升高是导致细胞凋亡的主要原因。细胞凋亡时最显著的变化是DNA的断裂，钙离子可直接激活核酸内切酶促进DNA断裂，也可通过激活蛋白酶、磷酸酶和磷脂酶，导致染色质结构完整性的丧失。葛根素及由红参和麦冬有效成分制成的参麦注射液对脑缺血／再灌注中神经细胞均有一定的抑制作用。作用机制可能是阻断Ca2+内流和／或胞内钙库的释放。从抑制神经细胞内钙超载。
目前发现在某些细胞中，cAMP是引起细胞凋亡的信号。细胞内cAMP浓度的上升可激活cAMP依赖性蛋白激酶，使靶细胞上某些丝氨酸和苏氨酸磷酸化，从而影响这些蛋白的生物学功能，引起细胞凋亡。黄精多糖对正常小鼠血糖水平无明显影响；但可显著降低肾上腺素诱发的高血糖小鼠的血糖值；其机制可能是降低肾上腺素模型小鼠肝脏中cAMP的含量，通过抑制凋亡减轻高血糖肝脏的损害。
3 通过调控凋亡相关基因表达抑制凋亡
Bcl－2基因家族是最重要的细胞凋亡调控基因。抗凋亡基因bcl－2和bcl－xL是Bcl－2家族蛋白成员中主要的抗凋亡分子。bax基因是Bcl－2家族中重要的促凋亡基因。另外，p53、c－myc、Fas、c－fos等基因均是参与调控细胞凋亡的重要基因。有研究用黄芪注射液进行治疗贫血小鼠，提示黄芪注射液可通过上调抗凋亡蛋白Bcl－XL表达减轻骨髓有核细胞的凋亡，并促进红系、巨核系造血。丹参对持续性非卧床式腹膜透析(CAPD)相关性腹膜硬化模型大鼠腹膜间皮细胞凋亡有抑制作用，其机理是下调Fas基因的蛋白表达，上调Bcl－2基因的蛋白表达。c－los是一种转录调节因子，正常情况下在脑内水平极低。c－fos不适当的过度表达可干预细胞核的修复功能，导致细胞凋亡。有实验表明。c－fos可能诱导脑缺血一再灌流时海马CAl区细胞晚期促凋亡基因的表达，共同调控细胞凋亡，而中药有效成分葛根素可通过下调凋亡相关基因c－fos的表达，减少神经细胞的凋亡，从而具有保护神经的作用。
4 通过调控细胞因子抑制凋亡
细胞因子(cytokine，CK)是机体细胞分泌调节细胞增殖、分化与死亡的一大类因子。与凋亡有关的细胞因子有氧自由基、氧化低密度脂蛋白(OX2LDL)及某些细胞因子等。清热解毒方泻心汤可显著降低实验性AS大鼠血清MAD水平，增强SOD活性，降低OX2LDL及N()水平等，从而抑制血管细胞过度凋亡。细胞因子如TNF(Tumomecrotiefactor)具有多种生物学功能，TNF在体外可诱导肿瘤细胞、树突状细胞及大鼠肝细胞出现凋亡，其中TNF-α与凋亡的关系更为密切，能与TNF受体结合，引起细胞内贮存Ca释放，引起细胞内游离Ca2+浓度升高，从而激活Ca2+依赖性核酸内切酶，引起DN段断裂和细胞凋亡。此外，与凋亡有关的细胞因子还有IL-2、IFN-γ、TGFβ1，NK细胞、IL-3、IL-4、IL-6、LAF-1(白细胞黏附因子)、CAM-1(细胞内黏附分子)、GM-CSF(粒细胞－巨噬细胞集落刺激因子)、NGF(神经生长因子)、SCF(干细胞因子)、IGF-1(胰岛素样生长因子)、核转录因子xu等。黄芪对脂多糖(LPS)致大鼠急性肺损伤(AIJ)后大鼠肺组织细胞有保护作用，其机制是减少促炎因子TNF-α、IL-1β的释放，抑制肺泡上皮细胞凋亡。地黄饮子对阿尔茨海默病动物模型细胞凋亡抑制的机制，与上调核转录因子κB、hsp70mRNA的表达，抑制线粒体释放细胞色素C，控制半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3的激活有关。
5 结语
细胞凋亡范文第8篇
1 ROS和凋亡细胞的线粒体功能变化的关系
细胞游离系统(cell－freesystem)为认识细胞凋亡机制提供了良好的模型。该系统通过分离细胞核和细胞浆，制备去核细胞(cytoplast)和无浆细胞，可以独立分析细胞浆和细胞核在细胞凋亡中的作用。以此为基础的两大发现强力地揭示线粒体在细胞凋亡中的重要性：①细胞自发的受Bcl-2抑制的核固缩和DNA裂解依赖线粒体的存在；②caspase的活化依赖细胞色素C自线粒体释放。随后的研究显示各种因素诱导的细胞凋亡均出现线粒体功能紊乱，尤其是线粒体跨膜电位(ψm)的破坏。业已清楚，造成ψm下降的主要原因是线粒体膜通透性转运孔(MPT)的开放。MPT位于线粒体内、外膜之间，由一组蛋白复合体构成。许多因素可影响MPT的开关。其中，定位于线粒体内膜的腺嘌呤核苷酸转位蛋白(ANT)发挥重要作用。ANT分子的构象改变，尤其是其相邻巯基的氧化还原状态明显影响MPT的开关。当相邻巯基氧化为二硫键或类似于二硫键的交联复合物时，MPT开放。反之，MPT关闭〔1〕。因此，MPT的开放及ψm的破坏与细胞的氧化还原状态，如巯基氧化、细胞GSH缺少和ROS的堆积密切相关。Macho等〔2〕在研究胸腺细胞凋亡机制中发现，早期凋亡细胞胞内GSH下降和ROS含量轻度升高。后者进一步引起NADH和NADPH下降，产生大量超氧阴离子自由基。因此，在凋亡过程中，ROS既是促发和加速MPT开放重要效应分子，又是MPT开放的产物。这种正反馈机制使MPT开放具有自我放大效应和“全”或“无”的特点，使线粒体ψm的下降进入不可逆过程，细胞发生凋亡。
2 ROS和凋亡信号传导分子Ca2＋的关系
自从Kaiser等发现糖皮质激素诱导的胸腺细胞凋亡与Ca2＋离子内流增加有关以来，越来越多的直接或间接证据表明胞浆Ca2＋浓度上升是细胞凋亡的一个重要事件。Ca2＋作为第二信使或死亡信号传导分子，通过参与某些和细胞凋亡相关的蛋白激酶和核酸酶的活化介导细胞凋亡。实际上，在细胞凋亡过程中胞内Ca2＋浓度上升和ROS的产生、堆积之间也存在密切联系，而且后者往往先于胞内Ca2＋浓度的上升。例如，Tan等〔3〕发现神经细胞系HT22凋亡过程中，ROS的大量产生先于胞内Ca2＋浓度的持续上升。进一步地，ROS的产生被FCCP(一种能够抑制线粒体呼吸链产生ROS的芳香族化合物)阻断后，胞内Ca2＋水平升高不明显。反之，当Ca2＋的内流被钴阻断时，胞内ROS的产生和堆积也受到抑制。因此，他们认为在凋亡早期贮存于内质网或线粒体的Ca2＋释放引起胞内Ca2＋水平轻度升高，并协同其它因素(如GSH的下降等)引发线粒体大量产生ROS，而ROS进一步促进胞内Ca2＋浓度持续升高。David〔4〕等发现抗氧化剂和MPT抑制剂能够抑制糖皮质激素诱导的胸腺细胞内Ca2＋水平的升高，进而抑制凋亡。他们认为凋亡中产生的ROS可能引起细胞内贮存Ca2＋的细胞器如内质网、线粒体膜和胞膜的破坏，导致胞内Ca2＋重分布和胞外Ca2＋的内流，从而引起细胞内持续的Ca2＋水平升高。总之，ROS的产生堆积和Ca2＋水平的升高都是细胞凋亡中的重要事件，且两者相互促进，在细胞凋亡中发挥重要作用。
3 ROS与调亡调控蛋白Bcl-2关系
Bcl-2基因所编码的蛋白质属于胞内膜整合蛋白。它对大多数因素诱导的细胞凋亡具有负性调节作用。Bcl-2家族则包括诱导凋亡和抑制凋亡两大亚家族。前者如Bax、Bcl-xs、Bik、Bak等，后者除Bcl-2外，还有Bcl-XL、Ced-9等。Bcl-2家族成员大多数由C端跨膜结构域(TM)和1－4个BH(Bcl-2Homology)结构域构成。近来在对Bcl-2作用机制研究中发现Bcl- 2抑制细胞凋亡作用可能涉及Bcl-2对凋亡过程中ROS产生的影响。Hochman〔5〕等发现敲除Bcl-2基因的小鼠神经细胞内氧化蛋白含量明显升高，而且对各种氧应激特别敏，表明失去Bcl-2导致细胞氧化损伤增加和抗氧化能力的下降。Kane〔6〕等发现表达Bcl-2的GT1－7神经细胞在去除GSH时，胞膜脂质过氧化等氧化损伤无明显增加，而且胞内ROS水平也无明显升高。Hochman等认为Bcl-2蛋白是一种ROS清除剂，能有效清除超氧阴离子等氧自由基，抑制过氧化物产生及ROS对细胞的损伤。同时，Bcl-2蛋白能够调节并维持细胞内抗氧化剂的活性，并根据Bcl-2蛋白主要位于细胞内ROS产生的部位，如线粒体膜，内质网膜，核膜等，推测Bcl-2蛋白能够调节细胞尤其是线粒体内ROS的产生。此外，Bcl-2蛋白可能阻断ROS对线粒体膜通诱性的影响及由于膜通透性下降引起的细胞色素C、凋亡诱导因子(AIF)等释放。但是，Satho等〔7〕发现在PC12细胞，Bcl-2并不能降低氧应激引起的ROS产生，但能阻止线粒体ψm的下降。Motyl等〔8〕报道TGF-β1诱导小鼠淋巴细胞性白血病细胞系L1210胞内Bcl-2水平下降和胞内ROS水平升高，且出现于TGF-β1加入后24～48小时，但在此之前胞内已有一次ROS含量的增加。显然，第一次ROS升高与Bcl-2下降无关。综上所述，Bcl-2作为凋亡负性调控基因，可能并不能抑制凋亡诱导因子引起的细胞内初次ROS的产生，但Bcl-2能够阻断第二次大量ROS的产生(主要是由线粒体功能改变引起的ROS产生)。
4 ROS与FAS/FAS配体、TNFα及其它细胞毒性分子诱导凋亡的关系
FAS/APO-1(CD95)是一种Ⅰ型跨膜受体蛋白，由胞外结合区、跨膜区、及胞内区域构成，属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)家庭。FAS通过与其拮抗剂和天然配体(FASL)相互结合，引起FADD，Caspases等一系列复合物、酶的链级活化，最终诱导细胞凋亡。近来研究发现，在FAS/FAS配体(FASL)诱导的细胞凋亡过程中，FAS和FASL交联能够引起细胞内ROS含量增加和细胞氧化还原状态的改变。Suzuki等〔9〕用化学荧光指示剂Chemluminescence(该指示剂能与包括O－2、OH·、单线氧等各种ROS反应)观察B淋巴瘤细胞株BJAB和Ramos以及T淋巴细胞性白血病细胞株Jurkat在FAS/FASL交联后胞内ROS含量变化，发现FAS/FASL交联引起细胞内迅速和特异性ROS的产生，而且这此细胞内ROS产生过程基本相同。ROS大都在FAS/FASL交联后20秒内产生，5分钟后达到高峰，然后缓慢下降，但ROS水平升高至少维持40分钟，而FAS引起的ROS增加可被DPⅠ(dipenylene iodonium chloride,NADPH氧化酶抑制剂)所抑制，提示FAS介导的ROS增加可能主要通过NADPH氧化酶系统产生。当FAS/FASL交联引起的胞内ROS产生被各种抗氧化剂(如GSH、NAC、疏基还原剂等)所阻断时，FAS介导的细胞凋亡也被抑制，如提高外周活化T细胞内GSH含量，能够降低T细胞对FAS介导凋亡的敏感性。有研究表明H2O2能够激活蛋白酪氨酸激酶(PTK)，而PTK的活化是FAS介导细胞凋亡必要步骤，可以推测，FAS/FASL交联后引起胞内产生的ROS激活PTK，然后在PTK作用下促发一系列凋亡链级反应。因此，ROS不仅是FAS/FASL交联后的产物，而且在FAS/FASL诱导的细胞凋亡中发挥了重要作用。
ROS在α-TNF诱导的细胞凋亡中也起着重要的介导作用。Gotoh等〔10〕发现α-TNF作用于“293”细胞，引起胞内凋亡信号调控激酶1(ASK1)的活化和细胞凋亡。ASK1的激活可被抗氧化剂所阻断，而过氧化氢可导致ASK1的活化。作者认为α-TNF诱导的凋亡中ASK1活化是通过ROS介导的。具体地，ROS可能通过促使ASK1形成二聚体而激活ASK1。但是，Sidoti〔11〕等认为α-TNF诱导Hala细胞凋亡至少存在二条独立的凋亡途径，其中一条途径需要ROS参与，而另一途径则无需ROS的介导。
细菌生物碱staurosporine能够诱导包括神经细胞在内的许多细胞发生凋亡。Kruman〔12〕等在研究staurosporine诱导PC12细胞凋亡机制中发现，staurosporine作用于细胞，首先引起胞内Ca2＋水平的上升和线粒体产生ROS增多和堆积，然后出现 胞膜脂质过氧化，线粒体ψm下降，以及细胞核凋亡特征性的改变，而Ca2＋的鏊合剂BAPTA和ROS清除剂尿酸均能抑制staurosporine诱导的细胞凋亡，提示胞内Ca2＋水平的上升和ROS的堆积是staurosporine诱导细胞凋亡所必须的。近来，Ahlemeyer〔13〕等发现雏鸡胚胎神经细胞经staurosporine处理后4小时，细胞内ROS水平增高4倍，60％细胞凋亡，而在加入10mmol全反式维甲酸(RA)后，同样经staurosporine处理，细胞内ROS增高幅度降至2倍，而凋亡细胞也降至38％，这可能是RA抑制胞内ROS产生和堆积有关。
最近，Rollet-Labelle〔14〕等发现黄嘌呤氧化酶(XO)和葡萄糖氧化酶(GO)作用于中性粒细胞，引起细胞内H2O2及OH。含量增加，加速细胞凋亡。这种效应可被OH。鏊合剂HBED所抑制，提示OH。可能是中性粒细胞凋亡的介导因子。此外，Lee等〔15〕发现KIT(一种酪氨酸激酶受体，属于血小板生长因子受体家族)通过阻止小鼠DP16Friend红白血病细胞株内ROS的产生而抑制p53诱导的凋亡。ROS诱导或介导的T细胞凋亡也参与HIV病毒感染患者的T淋巴细胞减少〔16〕。
5 ROS和药物诱导细胞凋亡的关系
随着对细胞凋亡机制研究深入，具有凋亡诱导作用的药物不断被发现。ROS在这些药物诱导的细胞凋亡中可能发挥了重要作用。首先，ROS在多种抗肿瘤药物诱导凋亡过程中起着介导和调节作用，例如，化疗药物去甲氧柔红霉素(doxorubicin)诱导白血病和神经母细胞瘤凋亡与肿瘤细胞内ROS的产生密切相关，而抗氧化剂(如谷胱甘肽等)阻断细胞内ROS的产生，并明显抑制去甲氧柔红霉素诱导的肿瘤细胞凋亡，相应地，对该药不敏感的肿瘤细胞有较高的胞内GSH水平，降低这些细胞内GSH含量可使胞内ROS大量产生并可恢复耐药肿瘤细胞对去甲氧柔红霉素的敏感性〔17〕。无独有偶，三氧化二砷(As2O3)诱导肿瘤细胞凋亡过程中，细胞内ROS的产生一旦被阻断则As2O3诱导的细胞凋亡也明显受抑，而且对As2O3敏感的肿瘤细胞内GSH含量明显低于对As2O3耐药的肿瘤细胞，说明ROS的产生可能是As2O3诱导肿瘤细胞凋亡所必须的〔18〕。此外，ROS的产生在一些抗肿瘤新药(如新合成的维甲类药物4?羟苯维甲胺、雌激素受体拮抗剂ZM1832780，阿霉素类衍生物和治疗前列腺癌新药BMD188)诱导凋亡发挥了重要作用，降低肿瘤细胞内拮抗ROS产生的抗氧化剂水平以促进胞内ROS的大量产生可能是提高这些药物诱导肿瘤细胞凋亡效率的有效方法之一〔19～22〕。近来研究发现非甾体类抗炎药(NSAIDS)能通过加速转化细胞的凋亡而有效抑制直肠癌进展，在对NSAIDS类药物(消炎痛、水杨酸)诱导HT?29细胞(人类直肠癌细胞株)凋亡机制中发现：NSAIDS类药物能增加HT?29细胞内过氧化物(ROS)含量，从而加速肿瘤细胞凋亡，并认为NSAIDS类药物改变肿瘤细胞内ROS代谢的能力与其抗肿瘤效应密切相关〔23〕。不仅抗肿瘤药物诱导凋亡与ROS有关，而且其它一些抗炎药物作用也与ROS相关，如近来发现Bucillamine(BUC)，一种治疗类风湿关节炎(RA)药物是通过促进RA患者关节腔滑液细胞的凋亡、抑制滑液细胞过度增殖从而治疗RA，而BUC的诱发滑液细胞凋亡作用依赖于其促进胞内ROS产生，一旦ROS产生被阻断，其促凋亡及治疗作用亦被终止〔24〕。
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细胞凋亡范文第9篇
【关键词】骨关节炎；软骨细胞；细胞凋亡；综述
Abstract：CartilageapoptosisfunctionsalotinOAoccurrence.ItsapoptosishastwowaysofNOandFas,mainlycontrolledbyBcl2genefamily,Bax,P53,ICEandcmycgenefamily;thedegenerationofcartilagecellbasecaninduceapoptosis.ItshowscartilageapoptosisfunctioninOAoccurrence,helpfultopreventionandtreatmentofOA.
Keywords：OA;cartilagecell;apoptosis;review
骨性关节炎（osteoarthritis,OA）是一种以关节软骨退行性变和继发性骨质增生为主要病理特征的慢性骨关节疾病,临床上以缓慢性关节疼痛、僵硬、肿大伴关节功能障碍为主要表现。细胞凋亡（apoptosis）是一种由基因控制并依赖ATP供能的细胞自主性死亡方式。随着细胞分子生物学的发展，国内外许多学者研究发现软骨细胞凋亡在OA的发生发展中起到关键作用［12］。本文就近年来骨关节炎关节软骨细胞凋亡的研究综述如下。
1软骨细胞凋亡的分布及比例
细胞凋亡即程序性细胞死亡，于1972年首次被Kerr描述，通常认为导致细胞凋亡的程序在机体内、外因素作用下被启动，导致细胞凋亡的发生。研究表明多种因素可引起关节软骨细胞的凋亡，关节软骨细胞凋亡参与了骨关节炎的发病［3］。Kim等［4］应用TUNEL法分析，结果显示OA组软骨细胞凋亡明显高于正常组，细胞凋亡在OA病变区高于非病变区。而对关节软骨细胞凋亡进行观察，发现OA关节软骨细胞凋亡位于软骨表层和中层，而正常关节软骨细胞也可出现凋亡，但检出率低，且主要位于表层［5］。OA软骨的表面有许多类似溶酶体和基质小泡样空的腔隙，是软骨细胞破碎及细胞核固缩所致。Pellettier和Herard的研究也表明，大部分凋亡软骨细胞位于OA软骨受损区的浅表层和中层［67］。此外，对连续切片观察发现关节软骨细胞凋亡表现为病灶性。Blanco等［8］研究也表明软骨细胞凋亡主要位于浅层和中层，但发现细胞凋亡并不是在所有的软骨细胞中同时发生，且发生率并不是很高，这和OA软骨退化是一个缓慢的过程相符合。软骨细胞凋亡的比例各家报道不太一样。Hashimoto用流式细胞仪检测到OA软骨细胞22.3%发生凋亡，而正常软骨细胞为4.8%［5］。胡建华等［9］发现OA病人软骨细胞凋亡发生率为4%～14%，而正常对照组则为0%～2%。Heraud等［6］发现，OA软骨细胞中有18%～21%软骨细胞表现出凋亡特征，而正常关节软骨中只有2%～5%凋亡细胞。在家兔膝关节OA模型中同样发现软骨细胞凋亡增加，OA侧关节软骨有28.7%的软骨细胞凋亡，而非OA侧正常软骨只有6.7%软骨细胞凋亡［10］。
2软骨细胞凋亡的途径
2.1NO途径Pelletier等给予实验性骨性关节炎狗服用N-亚氨基L赖氨酸（LNIL，一氧化氮合酶抑制剂），发现服用LNIL组骨关节炎的病理表现明显低于对照组。LNIL显著降低IL1β及基质金属蛋白酶（MMP）水平，降低Caspase3的活性，减少软骨细胞的凋亡数量［6］。由于NO可诱导软骨细胞的凋亡，故应用NO供体硝普钠（SNP）诱导建立软骨细胞凋亡模型已成为一种常用的实验手段。有研究发现前列腺素E2（PGE2）是一种软骨细胞生长抑制剂,如将其加入培养的牛关节软骨中，可诱发软骨细胞的凋亡。然而PGE2并不诱生NO，其生成也不需要NO的诱生,而硝酸钠可诱生高水平的PGE2，L单甲基精氨酸可减少PGE2的水平，提示PGE2可能为NO诱发软骨细胞凋亡级联反应中的下一激活物［11］。
2.2Fas途径Kim对比正常人及OA患者的关节软骨，发现正常人的软骨几乎看不到凋亡细胞，而在OA患者中，受损区软骨细胞的凋亡比例明显高于未受损区，Fas表达的结果与其相符。Fas及FasL在细胞表面的表达受细胞密度的影响，低密度区细胞（细胞处于未融合状态）Fas及FasL的表达，要高于高密度区细胞（细胞处于融合状态），但后者被主动性抗体诱导而凋亡的软骨细胞数目却是前者的15倍［12］，提示在低密度培养时，保护性的抗凋亡机制被激活，使得软骨细胞对Fas途径介导的凋亡敏感性下降，但其具体机制尚不清楚。
3关节软骨细胞凋亡相关癌基因表达
3.1Bcl2基因家族Erlacher等［13］在转录和蛋白水平研究OA患者及健康成人关节软骨中Bcl2的表达发现，OA患者Bcl2mRNA表达水平较高，邻近软骨缺损区的软骨细胞高表达Bcl2蛋白。这反映了机体对凋亡的调控，通过上调Bcl2表达保护软骨细胞免遭凋亡。Kim等也发现，OA患者Bcl2在软骨受损区表达增加，而Bcl2在正常软骨中有更高程度的表达。Bax为编码Bcl2相关蛋白X的基因,它具有诱导细胞凋亡的功能。同其他细胞一样,软骨细胞的存活依赖于癌基因之间的平衡,如Bax过量,形成Bax二聚体,细胞即趋于凋亡。Bax在正常软骨、OA软骨受损区与未受损区中表达并无差异，提示软骨细胞的凋亡主要通过Bcl2调控。
3.2P53基因Okazaki等［14］发现p53mRNA水平、凋亡细胞数量在兔膝OA组中明显高于正常组，从而提示p53在关节软骨细胞凋亡中发挥了重要作用。野生型p53基因可促进NO诱导的软骨细胞的凋亡，其机制可能在于p53基因表达产物的聚集使Bax的表达增加，进而释放细胞色素C并激活Caspase，导致细胞发生凋亡［15］。
3.3cmyc基因Yatsugi等［18］对正常人关节软骨与OA关节软骨细胞比较发现，OA关节软骨细胞凋亡的程度与软骨退变的程度呈正相关，且cmyc参与了软骨细胞凋亡的全过程。cmyc引起细胞凋亡的机理可能是由于正常细胞周期不平衡，在细胞生长受到抑制的情况下，cmyc不成比例的表达导致细胞凋亡。
4软骨细胞凋亡与基质崩解的关系
细胞外基质（extracellularmatrix,ECM）各成分平衡是维持各层软骨细胞活性的重要条件，凋亡与基质崩解密切相关。连续切片显示，OA患者关节软骨富含凋亡细胞的区域伴有大量蛋白多糖降解，表层软骨细胞凋亡最多，且基质降解最严重［19］。Ⅱ型胶原缺陷的转基因小鼠内可见关节软骨细胞大量凋亡，推测Ⅱ型胶原缺乏的软骨细胞间基质不能供养软骨细胞，而促进其凋亡。Gibson等认为肥大细胞表型X型胶原的表达是引起软骨细胞凋亡的原因。而骨关节炎时X型胶原的表达增加。这可能是软骨细胞凋亡增加的发病机制之一。
在骨性关节炎中，软骨细胞外基质的降解,可使细胞生存环境及生存信号丧失而导致软骨细胞凋亡，而细胞结构的破坏可使基质合成减少，增殖细胞随之发生的凋亡，也限制了基质的修复。ECM的降解产物亦可影响凋亡，蛋白多糖聚合物的降解产物之一G1结构域由于与透明质酸的结合不易进入循环系统，易在滑液中及软骨中积累,通过降低细胞间粘附诱导软骨细胞凋亡［20］。另外，一些物质具有诱发凋亡和激活基质降解的双重作用，如IL1既可诱导前列腺素、NO的合成，又可抑制、X胶原、蛋白多糖的合成。
5总结
近年来从分子水平乃至基因水平研究显示,骨关节炎关节软骨降解的发生除因软骨基质降解和（或）基质合成受到抑制外,软骨细胞凋亡异常也是一个重要原因。随着对软骨细胞凋亡研究的深入,发现细胞凋亡和骨关节炎的发生发展较为密切，其发生机制以及各种因素之间相互作用的关系仍不十分清楚，所以对这些问题的进一步探讨将会对OA的发病机制更加明确，同时为临床治疗OA提供了新的理论依据。
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细胞凋亡范文第10篇
【论文摘要】细胞凋亡是通过正常的方式在多细胞生物中消除不需要的、衰老的和受损的细胞，使机体细胞有丝分裂的速度与凋亡的速度相平衡。认识肝病发生、发展中细胞的异常凋亡有重要作用。
细胞凋亡是一个主动过程，是机体在生理或病理条件下受到刺激后，导致细胞产生一系列形态和生化方面的改变而引起的程序性细胞死亡（programmedcelldeath，PCD）。
一、细胞凋亡机制与检测方法
1.凋亡机制
细胞凋亡的生化特点包括质膜磷脂排列方向改变、细胞内离子环境自稳改变、蛋白酶和核酸内切酶激活分别致细胞蛋白质裂解和DNA断裂、细胞内产生神经酰胺、线粒体功能障碍、谷胱甘肽耗竭以及转谷氨酰胺酶激活。参与引发细胞凋亡的蛋白酶有多种，包括半胱氨酰天门冬氨酸特异蛋白酶家族成员和组织蛋白酶等。特别是caspase家族成员与细胞凋亡关系最为密切，至少有14种哺乳动物caspase已获克隆，但仅对caspase-3和caspase-8的功能有所了解。caspase-8在细胞凋亡中发挥启动作用；caspase-3在细胞凋亡中发挥效应作用。由于各caspase可相互激活，所以caspase蛋白酶级联反应是导致细胞凋亡结构改变的主要环节。线粒体功能障碍在细胞凋亡发生机制中起关键作用，能促进线粒体功能障碍的因素很多，包括各种有害刺激和信号传递过程，其中某些配体/受体相互作用最为重要。配体与靶细胞表面受体相结合，就导致复杂的多蛋白复合物形成，即将凋亡信号传递给效应蛋白酶FLICE，FLICE与caspase-8相互反应可激活caspase-8，caspase-8激活后就通过某些不明的机制引发线粒体功能障碍。线粒体功能障碍导致细胞色素C释放，细胞色素C与凋亡激活因子-2相结合，使caspase-3激活。caspase-3又激活DNA断裂因子，导致静息状态的核酸内切酶激活，最终引起DNA断裂。从线粒体功能障碍到DNA断裂，是细胞凋亡生化途径的共同途径。在肝细胞凋亡发生机制中，以Fas配体/Fas受体引发凋亡信号级联反应研究得最多。此外，转化生长因子β1及其受体、肿瘤坏死因子及其受体在肝细胞凋亡发生机制中均起重要作用。细胞凋亡的主要调节因子是B细胞淋巴瘤/白血病-2蛋白家族的成员。Bcl-2，通过抑制凋亡以延长细胞存活时间，是哺乳类动物细胞凋亡的一种强大抑制因子。与Bcl-2关系密切的同源物是Bcl-x，有两个RNA拼接变种，长Bcl-X是较大的拼接变种，短Bcl-X是短拼接变种。
2.检查方法
（1）对细胞凋亡形态学的观察有HE染色光镜观察以及电子显微镜、相差显微镜、共聚焦激光扫描显微镜检查。
（2）对DNA降解片段的分析有琼脂糖凝胶电泳检测DNA以及SouthernBlotting方法。
（3）荧光标记膜蛋白V的检测。
（4）流式细胞技术（FCM）可以对活体或已固定的凋亡细胞进行定量分析。（5）末端脱氧核苷酸转移酶介导的脱氧尿苷三磷酸缺口末端标记术（TUNEL）。（6）免疫组化。
二、肝中的细胞凋亡
近年来研究表明：肝细胞的死亡方式包括坏死和凋亡两种。凋亡在肝脏疾病发展过程中的重要作用得到了人们的重视，现将有代表性的几种肝脏疾病中的凋亡现象分述如下1.病毒性肝炎。Fas系统介导的细胞凋亡在肝炎发生发展过程中起着重要作用，在不同条件下，穿孔素、颗粒酶、TNF-α、TGF-β等也参与了肝细胞的凋亡。1998年Galle等报道乙型肝炎时肝细胞Fas表达增强，致敏的细胞毒性T细胞（CTL）表达Fas配基（FasL），CTL经过免疫途径介导肝细胞凋亡，参与病毒的清理和肝炎的病理生理过程。若该反应过强，则可能诱发暴发性肝功能衰竭。
2.肝纤维化。肝纤维化是慢性肝病共有的病理改变，有研究表明各种类型的肝纤维化中都存在凋亡。肝星状细胞（HSC）的激活是肝纤维化发生的中心环节。1998年Gong等报道HSC向肌成纤维细胞（MFB）的转变与sFasL介导的凋亡增强相平行，Bcl-2和Bcl-XL在早期HSC上的表达高于晚期HSC和MFB，Bax则相反。这说明调节HSC的凋亡易感性在肝纤维化发生机制中起重要作用。
3.肝硬变。凋亡现象在肝硬变病例的肝细胞、胆管细胞、单核细胞中普遍存在。1999年Frommel等对照研究了正常肝组织、丙型肝炎和肝硬变标本，发现对Bcl-2的表达逐渐增强，肝硬变患者中表达最强，提出了一种解释肝硬变患者中肝癌高发生率的新机制。
4.肝癌。肝细胞癌形成过程中，不仅癌细胞异常增生，而且突变的细胞凋亡减少，肝癌细胞对凋亡诱导反应明显缺陷，1998年Jodo等报道肝癌血清中sFas水平升高，切除肿瘤后，sFas水平即下降。一些抑癌剂如:硒、类维生素A、化疗药物等可促进鼠肝的潜在恶性细胞的凋亡，从而降低肝癌的发病率，这从一个侧面反映了凋亡在肝癌发病机制中的地位。1997年CrasL等报道在非基因毒性致癌物nafenopin所致的原发性肝癌中，正常肝细胞和肝肿瘤细胞都会受到抑制。当nafenopin的作用消失后，二者的凋亡都增加。后者的增殖率和凋亡率都高于前者。
5.自身免疫性肝病。细胞凋亡对于清除潜在的自身反应性淋巴细胞以及免疫应答后剩余的效应细胞或突变细胞具有重要意义。若该机制发生障碍，则可能导致自身免疫性疾病的发生。自身免疫性肝病中具有代表性的是原发性胆汁性肝硬变（PBC），它是一种免疫介导的肝内小胆管进行性损害为特征的自身免疫病。1997年Harada等报道PBC受损胆管上皮细胞高表达CD95L，CD95/CD95L途径的凋亡导致了胆管上皮细胞的破坏。