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【关键词】细胞凋亡;中毒
【中文图书号】d919.4
【文献标识码】b
【文章编号】1007—9297(20__)03—0232—03
自1972年由kerr等提出细胞凋-l~?(apoptosis)的
概念后。人们对细胞凋亡现象进行了广泛深入研究。
随着医学分子生物学的不断发展,细胞凋亡已成为
医学界研究的热点之一。现已证实,在缺血一再灌注
摘要 Bcl-2基因是一原癌基因,能抑制细胞凋亡。但近年研究发现,存在有Bcl-2敏感和不敏感的细胞凋亡现象。Bcl-2抑制细胞调亡的机制目前仍然不清,大多认为与Bcl-2的细胞内抗氧化作用及抑制钙离子的跨膜运动有关。最近,Reed提出Bcl-2具有离子通道蛋白和吸附/锚定蛋白的双重特性,并阐述了Bcl-2抑制细胞凋亡的某些机制。
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:
论文 关键词: 植物;细胞凋亡;
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。
Alzheimer病(AD)是伴有常染色体1(1q31-42/STM22)、14(14q24.3/S182)、19(ApoE)及21(App21m位点)缺陷和神经元丧失的神经退行性病变。由于缺乏有效的治疗方法,在发达国家AD已成为继心脏病、癌症和中风之后人类第四位的死因。该病的临床特点是近期记忆和智力功能进行性恶化。神经病理学特点是在大脑皮层和海马出现大量的老年炎斑(senileplaque,SP)和神经纤维缠结(neurofibrilarytangle,NFT),并伴随出现神经元丧失。就发病的机理而言,AD似乎是一种多原因引起、涉及多种病理机制和出现多种病理表现的“多因异质性疾病”。近年来许多资料表明,免疫炎症机制在AD的发生发展中起着重要作用[1~3]。McGeer和Rodgers首先提出AD的神经慢性退行性变可能是脑内免疫和炎症反应不适当激活的结果,超强的免疫反应可“方向错误”性地攻击神经组织,造成细胞损伤和死亡[4]。目前认为,细胞死亡可分为两大类,一类是由各种突发的、意外的事件所致的细胞死亡,即病理性细胞死亡,形态学上表现为细胞坏死(necrosis);另一类为生理性细胞死亡,又称为编程性细胞死亡(programmedcelldeath,PCD),形态学上表现为细胞凋亡(apoptosis)。一般说来细胞凋亡过多,会引起退行性变或早衰。AD患者的海马神经元中有TRPM-2RNA表达,是神经细胞凋亡的一种表现。晚近实验证据提示:细胞凋亡为衰老及AD等神经退行性疾病神经元丧失的原因之一,内外因素激活细胞自身基因程序而引起神经元凋亡。
1神经元凋亡的慢性炎症学说
近年的免疫组织化学研究表明,许多神经疾病尤其AD患者脑内有强烈的局灶性炎症反应,组织培养及分子生物学方法也证明脑细胞可产生许多炎性细胞因子(如IL-1β、IL-6、TNF-α、TGF-β等)、补体蛋白及其他免疫分子。这些炎性蛋白质及小胶质细胞(microglia,Mi)活化同AD病变间的密切关系,使人们提出了神经元退化的炎症学说。近年来有关β-淀粉样蛋白(amyloidproteinβ,Aβ)激活免疫炎症过程而间接造成神经退行性病变的假说获得了不少新的证据。AD患者脑内的Aβ类不溶性大分子以及胞外的NFTs,极易被吞噬细胞发现,因而作为慢性刺激物质而逐渐积累,并刺激炎症反应不断加强,造成AD的慢性炎症状况。
AD的许多促发因素如遗传、年龄、环境因素等均可诱发初始病变(如AD的SP及NFT),这些病变即使引起某些神经元死亡,也是较为轻微的,因而病变进展缓慢;然而这些初始病变可激发炎症反应,后者发展至一定程度则导致更多神经元死亡,造成更多的病变,进而激发更严重的炎症反应,如此形成一个不断加强的自身毒性环路(autotoxicloop)。这个正反馈环路导致了临床所观察到的AD及其类似疾病在起始阶段进展较缓,到某个时期病情才急剧恶化。由此可见,慢性炎症可能是AD发病机制的必要因素。AD是一种由Aβ沉积,通过激活周围Mi产生细胞因子和神经系统免疫炎症应答,加速神经细胞死亡,而致记忆减退和认知障碍的疾病。而记忆与颞叶海马CA1区神经元活性有关,提示AD发病机制之一可能是Aβ等启动CA1区神经元细胞凋亡。
2神经元凋亡的诱导
细胞凋亡(PCD)是由细胞基因控制的一种主动死亡过程,特定基因由于种种原因编码自杀性蛋白而致DNA裂解。愈来愈多的证据表明,大多数动物细胞皆能自我致死,而且这种普遍性的自杀程序能由发自其他细胞的信号所激活或抑制。例如许多发育中的脊椎动物神经元的生存依赖于与其连接的靶细胞分泌的神经营养因子(NTF),若NTF缺乏可致神经元发生PCD。细胞的PCD也受外源性因素的影响,但诱导PCD的内源性与外源性因素都必须通过特定基因而发挥作用。
2.1淀粉样蛋白与神经毒越来越多的证据表明,Aβ是各种原因诱发AD的共同通路,是AD形成和发展的关键因素[5]。分子克隆研究证明,Aβ来自一分子量更大的β-淀粉样前体蛋白(β-amyloidprecursorprotein,APP)。目前多数学者认为,Aβ在大脑皮层内的蓄积是AD病理发生过程中的一个早期必然事件,超前于其他脑区损伤和临床症状数年[6]。在发生顺序上,Aβ的出现早于神经纤维缠结、轴索缺乏营养等病理变化以及临床症状。最为直接的证据是Aβ在一定条件下能表现出神经毒性。90年代初,Yankner等首先观察到较高浓度的Aβ能引起神经元退化和死亡,并证实引起毒性的必需结构是其25~35位的氨基酸序列(Aβ25~35)。最近发现,Aβ的神经毒性包括两个方面[7],一是增强或放大各种伤害性刺激如低糖、兴奋毒素、自由基等的细胞损伤效应,一是直接的细胞毒性。实验发现,多数细胞与Aβ接触后就能表现出细胞肿胀、染色质浓缩、核内DNA断裂等细胞凋亡典型的形态和生化特征[8],仅在少数细胞内或与兴奋毒素共存时才表现出神经元肿胀、膜溶解、乳酸脱氢酶释放等坏死(necrosis)的特征[9]。Aβ的神经毒性涉及到复杂的分子机制,主要包括促进自由基的形成、破坏细胞内的Ca2+稳态[7],降低K+通道的功能[10],增强致炎细胞因子(cytokine)引起的炎症反应[11]。由于多种因素相互影响给研究带来了相当大的难度。
2.2炎性细胞因子和神经毒
摘要:细胞死亡是生命过程中的一个组成部分, 它有两种不同的方式, 即坏死(necro sis) 和细胞凋亡(apop to sis) 。近年来, 随着分子生物学研究的进展,生物学家逐渐认识到细胞凋亡具有特殊的生物学意义,由此形成了新的研究热点。本文介绍了细胞凋亡的分子机制,即细胞凋亡的基因调控, 着重就细胞凋亡的相关基因及其作用作了综述。
关键词:基因 细胞凋亡 基因调节
中图分类号:G632 文献标识码: C 文章编号:1672-1578(2012)05-0162-02
1 细胞凋亡的基本问题
1972 年,Kerr等首先用“细胞凋亡”这一术语描述了一种不同于坏死的“生理性细胞”死亡的方式,他们强调指出,细胞凋亡不是一种随机的过程,它具有严格的形态学特征。细胞凋亡又称程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD),但目前普遍认为,二者在概念上是有区别的,前者是形态学上的概念,后者是功能上的概念。
1.1细胞凋亡的形态学变化
细胞凋亡的形态学是,细胞核浓缩,染色质密度增高并凝聚在核膜周边;细胞胞浆浓缩,细胞体积变小,内质网膨胀,形成膨胀小泡,线粒体和溶酶体等细胞器聚积,但结构无明显变化;随后,浓缩的细胞核内的染色质片断化,细胞膜逐渐内陷,将细胞分割为多个具有膜包裹的、可迅速被临近的实质细胞或巨噬细胞所吞噬的细胞凋亡小体。细胞凋亡通常存在于单个细胞,巨噬细胞对它的吞噬以及凋亡细胞的迁移并不引起炎症反应,这是它区别于坏死的最重要的特征。
1.2细胞凋亡的生化改变
论文关键词:凋亡;中药;综述
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。
进入九十年代以来,越来越多的肿瘤、发育和神经生物学家、免疫学家和其他生物学工作者以极大的热情致力于细胞凋亡(apoptosis)或称细胞程序化死亡的研究,使之成为当今生命科学研究中最引人注目的领域之一。许多研究显示活性氧(reactiveosygenspecies,ROS),即氧自由基及其衍生物与细胞凋亡密切相关。例如,低浓度的H2O2能诱导某些类型的细胞(如血管内皮细胞、HL60细胞)凋亡,氧化的低密度脂蛋白可诱导淋巴细胞凋亡,过氧亚硝基自由基可诱导胸腺细胞凋亡,等。本文拟就ROS和细胞凋亡的关系作进一步综述。
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
【论文关键词】肺病;细胞凋亡;凋亡机制;检测
【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。
【摘要】中性粒细胞凋亡(PMN)与烧伤后组织进一步损伤等病理改变关系密切,严重烧伤后产生大量炎性介质、细胞因子同时引起PMN基因表达异常导致PMN凋亡的延迟,从而使全身和局部炎症反应加重。减轻对PMN凋亡的抑制可能对控制炎症、减轻病情有一定的作用。
【关键词】中性粒细胞;凋亡;烧伤
严重烧伤后体内激活的炎性细胞生成和释放大量细胞因子,机体炎症反应失控,机体代谢增加,免疫功能紊乱,被认为是导致伤后SIRS的重要发病基础,也是当前烧伤死亡的主要原因,PMN凋亡和功能的改变,在细胞、组织和器官的损伤中及MODS中发挥重要作用[1]。中性粒细胞(PMN)凋亡的异常可加剧或延长炎症过程和持续的组织损伤,成为烧伤后炎症损伤的重要环节之一。临床上对炎症反应的治疗开始扩大到一系列对炎症介质的调控和拮抗,如对PMN的活性进行调控可能改善炎症反应。本文就PMN凋亡与烧伤关系的近年来研究进展做一综述。
1PMN凋亡的概念及病理生理意义
细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程,其发生需要基因的表达和蛋白质的合成,整个过程受由遗传机制决定的程序化调控,又称为程序性细胞死亡。正常的细胞凋亡是一种生理现象,如果受到破坏,将引起一系列病理改变。PMN是主要的炎症细胞,在炎症过程中无论是数量上还是功能上都处于重要地位。一般情况下,PMN寿命很短,凋亡是使PMN失活的重要途径,其自发凋亡对急性炎症的消退、继发组织损伤的预防起重要作用。在凋亡过程中,PMN丧失原有的生物学功能并在包膜完整状态下被吞噬细胞清除掉,此时不但可避免大量细胞内毒性物质的释放,而且释放抑制炎症反应的因子,如TGF-β,PGE2等,炎症得以收敛[2]。若PMN凋亡延长,则其在清除病原微生物的同时会继续发挥生物学功能,释放一些生物活性物质,吸引更多的炎症细胞和炎性介质,增强炎症反应并造成自身组织的损伤。许多报道证实烧伤、重症感染、全身炎症反应综合征和再灌注损伤的病人均伴有外周血PMN凋亡延迟。由于PMN可通过多种途径损伤机体,粒细胞的凋亡延迟就意味着持续的炎症反应,并进一步可导致多脏器功能衰竭。
2PMN凋亡的基因调控
Bcl-2及其家族基因有抑制细胞凋亡和促进细胞凋亡两组基因,它们相互作用从而对细胞凋亡进行调控,是重要的细胞凋亡调控基因。PMN常规表达半衰期相对较长的促凋亡蛋白Bax、Bak、Bid和Bad,这些促凋亡蛋白的持续表达,使PMN寿命短暂(6-10小时);同时PMN也表达半衰期相对较短的抗凋亡蛋白A1、Bcl-xl、Mcl-1(半衰期仅2-3小时),一般情况下,半衰期长的促凋亡基因(主要是Bax)的活性占优势,促进粒细胞凋亡。但当机体受到炎症损伤时,抗凋亡蛋白合成增加,粒细胞出现凋亡延迟[3]。研究显示,体外PMN培养中Bcl-xl、Mcl-1基因表达逐渐下降且很快消失,认为此与PMN的自发性凋亡的进程有关,并且将Bcl-2基因转移至小鼠后,PMN凋亡受到一定程度的抑制[4]。PMN caspase 3的活化是PMN凋亡过程中一个必需环节,其下游的蛋白激酶C同工酶的活化及其向核内转移是确保核酸内切酶活化的关键,从而使细胞核DN段化,加速PMN凋亡[5]。P38丝裂原活化蛋白激酶(P38MAPK)则在PMN延长其寿命期限过程中发挥重要作用。抑制P38MAPK活化可加速PMN的凋亡过程,而增强其活性则延迟PMN的凋亡。此外,细胞外信号调节激酶(ERK)的活化可延迟PMN的凋亡。P38MAPK和ERK两种途径间可能存在相互促进和制约的关系[6]。
3PMN凋亡的影响因子
论文关键词:植物;细胞凋亡;
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(DNAladder),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。