细胞凋亡机制及其表现.doc

细胞凋亡机制及其在机体中的表现摘要：细胞凋亡这一概念最早由 Kerr等提出的，认为该种细胞死 亡像秋天的树叶凋谢一样， 故称谓“ Apoptosis ”，希腊文即凋亡之意.细胞凋亡是维持神经系统正常发育，维持其免疫系统正常功能所必 需过程目前，对细胞凋亡的研究已经成为生命科学领域研究的热 点细胞凋亡主要通过受 体介导的信号途径诱导细胞凋亡因子或刺激 因素通过第二信使系统传递信号，信号传递途径决定了细胞的命运 本文就细胞凋亡的发生机制、及其在机体中的表现等方面作一综述关键词：细胞凋亡；机制；表现引言：细胞凋亡在形态学和生化改变方面具有特征性1）形态学改变包括细胞皱缩，染色质浓缩，核裂解成碎片，最终 细胞膜及内质网膜将完整细胞器及碎片包裹成多个分散的凋亡小体2）生化改变以往认为内源性核酸内切酶活性增加染色质核小体间 DNA断裂是引起凋亡的一个启动因子，但有些具有细胞凋亡特征性改 变的却没有染色质核小体间 DNA断裂，有的甚至缺乏细胞核，看来仅仅以此酶活性增加作为凋亡的启动因子，不能得到满意的解释目前 许多学者都着重于对细胞内蛋白酶的研究， 认为这些蛋白酶可能在细胞凋亡的启动方面起着关键性作用。

研究依据为：（1）在细胞凋亡早期已发现特异的、 可复制的细胞内蛋白的降解（2）某些蛋白酶抑制剂可抑制细胞凋亡的发生（ 3）部分病毒蛋白质作用类似蛋白酶抑制剂，可以抑制细胞凋亡（ 4）基因删除实验证明某些蛋白酶在细胞凋亡中起着主要作用正文：1 凋亡因子 (TRAIL) 对癌细胞凋亡的机制研究凋亡因子TRAIL能诱导肿瘤和转化细胞凋亡而不伤害正常细胞.TRAIL与细胞膜上死亡受体结合，引发受体蛋白构象变化，经胞 膜内受体死亡域(death domain，DD)募集接头蛋白FADD再经过FADD 的死亡效应域与凋亡蛋白解酶原一 8/ 10的DED目互结合，形成DISC ,引起凋亡蛋白解酶 (caspase) 级联反应，促使癌细胞凋亡．目前，可 溶性重组人性化 TRAIL(rhTRAIL) 和抗 D R4/ 5单克隆抗体已进 AIl~, 床 I /H期实验阶段.但绝大部分癌细胞对 TRAIL有耐受或引起耐受，耐受机制主要是由于IAP , Bel — 2及eFLIP ,家族蛋白的过表达而产生. 因此，为了克服TRAIL的耐受，已有多种小分子IAP和Bel 一2拮抗剂在研发并进行临床实验．至今尚无 eFLIP 拮抗剂的报导．2 钙激活蛋白酶与蛋白酶体抑制剂诱导细胞凋亡的机制探讨蛋白酶体抑制剂诱导 PC12细胞凋亡的作用通路，为深入研究泛 素一蛋白酶体系统(UPS)功能障碍诱发细胞凋亡发病机制提供新线 索。

方法建立PSI诱导的PC12细胞模型，在48h提取蛋白，应用荧光差 异凝胶电泳(DIGE)系统获得差异蛋白点， 运用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱仪(MALDI—TOF Pro MS)鉴定出差异蛋白结果实验 组与对照组比较，在 48 h 看到细胞凋亡 (细胞核呈固缩状或碎裂状 )， 凋亡率达 14．86％ 实验组钙激活蛋白酶 (ealpain) 与对照组比较表达量显著增高，有统计学意义 （P<0． 05） 结论首次发现在蛋白酶体抑制 PC123 病毒感染调控细胞凋亡的机制一般来说， 病毒调节靶细胞凋亡的途径主要有两种： 经免疫系统介 导或病毒本身具有凋亡调节基因； 病毒凋亡调节基因通过模仿或调节 细胞凋亡途径中某些保守成份而发挥作用 细胞调亡调对于这一系统 的研究现己取得了很大进展1经免疫系统介导细胞凋亡病毒感染可激活 CTL介导细胞凋亡，CTL对清除动物体内病毒具有重要意义 CTL主要通过两条途径杀死已被病毒感染的细胞（1）通过分泌穿孔素和颗粒酶在 MHC I类抗原诱导之下， CTL与被病毒感染2）通过上调Fas/ FasL基因表达，激活磷酸酯酶， 合成神经酰胺，神经？一步激活丝/苏蛋白激酶， 通过信号转导激活细胞凋亡病毒直接调节凋 亡2 抑制细胞凋亡的病毒蛋白目前已发现 20 种以上病毒蛋白能抑制 细胞这些病毒蛋白来源不同，调控机制各异。

4 凋亡机制 - 信号传递机制凋亡一般由细胞外的调节因素与其在细胞表面的受体结合而启动 经活化的受体又启动胞内第二信号系统，激活核酸内切酶，引起 DNA裂解，进而引发细胞凋亡细胞外的调节因素包括生理活性因子：如 肿瘤坏死因子、转化生长因子及表皮生长因子等；非生理因素：如射线、紫外线、一氧化氮、毒素及化疗药物等；感染因素：如 EB病毒、腺病毒及 HIV 病毒等有学者认为，细胞凋亡的信号传导能使用 或部分利用细胞增殖和分化过程中的传统信号途径 传统信号途径包 括 G 结合蛋白信号途径和酶蛋白信号途径，前者可以调节第二信使 cAMP和钙离子的生成，细胞内 cAMP和钙离子浓度的变化可以对细胞凋亡产生影响；后者可通过酪氨酸蛋白激酶( PTK)Ras-MAPK或JaK-STAT等途径参与凋亡信号的传导但众多研究表明可直接启动细胞凋亡的信号途径或死亡信号途径是两种死亡因子， 即肿瘤坏死因子和Fas配体与细胞膜表面的相应受体 TNF受体和37?结合以后所发生的凋亡反应目前对 TNF和FasL与相应受体结合所介导的细胞凋亡信号途径及其机制已取得了突破性进展5 细胞凋亡机制 - 酶学机制胱冬蛋白酶 ( caspases )是近几年研究的热点之一， 属于 ICE/CED3 蛋白酶家族成员，目前发现至少有 14 种之多 , 分别命名为 caspases1-caspases14 。

与细胞凋亡密切相关，它是通过级联反应， 最终激活核酸内切酶来实现的也有人认为凋亡并不总是引起 caspases 的释放，而 caspases 的释放也并不总是引起凋亡，很可能 还与细胞的迁移和分化有关 .蛋白酶前体可在天冬氨酸位点上被切 断成3部分，H2N端是抑制区域被移去， 另一端C00端断裂成一大一 小亚单位称为死亡区域，二大二小亚单位结合成活化酶，可以作用于下游效应 caspases ，这种级联反应的进行有赖于 caspases 的调节蛋白、辅助因子、反馈关系和阈限等控制当凋亡外界信号只作用于前 体 caspases ，前体可活化蛋白酶激发因子， 激发因子可以活化蛋白酶 效应因子，然后作用于底物蛋白，其作用包括以下 3 个方面：凋亡信号传导级联反应过程的一个关键环节； " 可直接破坏细胞结构，如核 层蛋白和凝胶蛋白等，使蛋白分解引起凋亡；对蛋白酶的调节功能， 如灭活细胞凋亡的抑制剂作用、激活下游的核酸内切酶等总的来说，在蛋白酶级联切割过程中， caspases-3 处于核心位置， 不同的蛋白酶分别切割其酶原，使其激活，活化的 caspases-3 又进 一步切割不同的底物，最终使细胞走向凋亡。

6 细胞凋亡机制 - 核酸内切酶 核酸内切酶是凋亡的最终执行者， 各种凋亡刺激因素通过不同的信 号途径，最后激活核酸内切酶，引起 DNA裂解为180-200bp及其整倍数的片段，在凝胶电泳中显示为 “DNA梯形带”目前所知核酸内切 酶至少有4种以上包括核酸内切酶-1、核酸内切酶-2、DUC18和NUC1 等核酸内切酶经 caspases-3 激活后，对核小体进行消化切割并产 生特征性的“DNA梯形带”，有人认为在凋亡过程中只有一种核酸内切 酶参与切割，如核酸切内酶-1家族中的核酸内切酶 gamma有人根据 DNA片段有高分子量和低分子量两种，提出可能有不同的核酸内切酶 参与，如核酸内切酶 -1 和核酸内切酶 -2其它参与凋亡过程的蛋白 酶还包括丝氨酸蛋白酶、 纤溶酶原激活物以及由泛素介导的蛋白酶反应等7 线粒体促凋亡机制线粒体是真核细胞的重要细胞器，是动物细胞生成 ATP的主要地点有学者认为线粒体在细胞凋亡中处于中心地位，并认为 Bcl-2 家 族是增殖和凋亡信号的中心调节剂凋亡信号需经线粒体放大，线粒 体再释放CytoC凋亡诱导因子、核酸内切酶 G Smac/DIABLO和丝氨酸蛋白酶 Omi/HtrA2 ，激活 caspases 级联反应， 最终引起凋亡， 线粒 体改变引起细胞死亡已知有三种机制：电子传递、氧化磷酸化和 ATP产生的破坏； " 释放促凋亡因子，如 AIF/Cytoc 等；改变细胞氧化还 原潜能。

死亡类型(凋亡和坏死)不同决定于线粒体的改变例如， 当激发因子如钙离子、神经酰胺刺激线粒体，结果有两种：一是渗透 性不平衡使线粒体肿胀、外膜破裂、电化学梯度破坏和 ATP减少使细胞坏死；二是线粒体外膜透性增加，释放 CytoC, 激发 caspases 蛋白溶解酶，产生细胞凋亡8 AIF 在细胞凋亡中的作用AIF位于线粒体膜间隙， 有研究表明，AIF可以作为非caspases依赖性细胞死亡效应剂，在凋亡信号的作用下，线粒体释放 AIFAIF属于旧黄素蛋白类，分子量为57ku，它能与FAD稳定结合，显示NAD(p)H 氧化酶活性在死亡信号作用下， AIF发生转移，通过胞浆到达细胞核，和DNA吉合，弓I起非caspases依赖性染色质浓缩也有人认为 AIF很可能是caspases中的一种在很多层面上， AIF和caspases配体之间都有交叉，在凋亡早期，当 caspases活性发生时，例如在CD95^|起细胞凋亡时，caspases-8被激活后出现AIF的释放同样，在鬼臼乙 叉甙诱导凋亡时 caspases-8 的活化处于线粒体膜电位的上游， 也处于 AIF的上游活化的caspases和caspases激活蛋白可以引起 AIF从线 粒体内释放；相反，AIF在体外可以引起细胞色素 c从纯化线粒体内释 放。

在一些细胞死亡诱导的范例中， AIF的释放早于细胞色素c，并且中和AIF能阻止细胞的死亡，阻止细胞色素 A释放也能起到同样的效果这表明，至少在一些情况下，细胞色素 c依赖性caspases活化时需要AIF的参与然而，在另外一些细胞凋亡的例子中，线粒体中 AIF的释放晚于细胞色素c，这表明在凋亡中线粒体膜电位可以有不同模 式 AIF 与 Hsp70 的另一水平的交叉存在与热休克蛋白 70水平 AIF与Hsp70相互作用，Hsp70是Apaf-1依赖性caspases阻滞剂理论上 说，AIF能够间接通过抑制Hsp70激活caspases级联反应 9诱导HepG细胞凋亡的机制研究探讨乙型肝炎病毒x蛋白结合蛋白抑制阿霉素诱导 HepG2干癌细胞凋亡的作用及可能的分子机制，为研究肝细胞癌的临床耐药性奠定基础方法以建立的稳定高表达 HBXIP基因的HepG细胞系 为研究对象，分别用不同浓度的DOX处理高表达HBXIP组及对照组细 胞，M1rr法检测细胞的生存率， DAPI染色及Annexin V . FITC/ PI 染色检测细胞凋亡，免疫印迹法检测蛋白表达水平结果 MTY结果表明，DOX能够抑制HepG2细胞的存活，但HBXIP寸DOX诱导的HepG细胞凋亡作用具有明显的拮 抗效应，并抑制 DOX诱导的caspase . 3、caspase 一9及其底物PARP勺 活化，同时促进Bcl-2蛋白的表达。

结论HBX1PE白能够抑制化疗药物 DOX^导的HepG2田胞凋亡，其机制可能与调节胱天蛋白酶家族关键因 子的活性相关系统化疗是临床常用的治疗方法之一 虽然一些新型药物的应用使 肝癌的化疗呈现出新局面， 但肿瘤耐药性的存在使得化疗寸肝细胞癌 的有效性大乙肝病毒 X蛋白结合蛋白)由于能够与乙肝病毒 x蛋白(HBx)的c末端结合而被命名，其在肿瘤组织中高表达，可分别与 HBx、survivin 和hSuv3p蛋白结合而参与调控 HBV复制、细。