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细胞凋亡及相关因素的研究进展 论文摘要：细胞凋亡(Apoptosis)是一种生理性死亡Physiogicalcell death，PCD)，是细胞对内外信息刺激的应答反应，[1]它与细胞的生长、分化一样．属于最基本的细胞学事件或过程．它决定着生物体的基本特征和转归．是胚胎发生和个体发育中清除细胞以维持细胞数目正常的调节机制。 [2]当组织细胞发生异常调亡时，即可引起疾病的发生。一般来讲．凋亡过多会引起退行性变或早衰，调亡过少．易诱发肿瘤。[3] 因此，细胞凋亡近年来引起生命科学研究领域的广泛关注。本文仅就细胞调亡的概念及相关因素作一简要的概述。 【Summary】 Apoptosis is a kind of Physiogicalcell death and a reaction of cells to around informations stimulate .[1] It is same as cells’ growth and differentiation which belong to the basic cell subject’s incident or process.it decide living things’ essential character- Istics ,and used to clear away cells to keep it rgular number’s regulation mechanism in the procees of embryo occur and individual growth.[2]there will couse ill- Ness when the organization cells come into being particularly apoptosis .Generally speaking ,more cell Apoptosis can be lead to cell declin and fall .Howerer,oess apoptosis can be easy to cause tumor.[3] therefore, cell apoptosis make study field of life scientific’s widly attention.this thesis is only simply summarize for the concept of cell apoptosis and some related element. 关键词：细胞调亡，相关因素,发生机制,细胞因子,自噬 1 细胞凋亡的形态学及生化学特征 细胞调亡是 Kerr 1972年首先提出的。许多研究者认为，它与 Lockshin 1965 年提出的程序性细胞死亡（Programmed cell death．PCD)可交互使用，具有等同的含义，但不是完全相同的现象。PCD是功能性概念．它是由遗传控翩的，是在基因指导下进行的生理活动，APO是形态学概念。PCD主要由APO引起．但有些不是APO引起。所以二者并不完全等同，有一定的区别。 1.1 凋亡细胞的形态学特征 细胞凋亡是对许多细胞有控变化的形态学描述。细胞调 亡和细胞坏死是细胞死亡的两种形式。凋亡细胞的形态学特 征是，细胞圆缩，表面结构(微绒毛等)消失，胞浆细胞器固缩，内质网扩张．线粒体正常，核仁消失．染色质聚集浓缩成一个或数个团块，但表面仍光滑完整．有时可形成新月帽状．最后出现于细胞外．形成包膜包绕的小体．被邻近细胞或巨噬细胞吞噬。它与细胞坏死不同．在整个凋亡过程中不发生溶酶体、线粒体及细胞膜的破裂，只有细胞内含物外泄及局部微环境改变，不发生炎症反应及对周围组织的次级损伤。 1.2 凋亡细胞的生化特征 细胞内DNA 被内源性核酸内切酶在核小体单位间降解，产生若干长度为180～200个碱基对整数倍的寡核苷酸片段，即核小体重复单位的大小。细胞凋亡是单个细胞的丢失，结局是被吞噬细胞和邻周细胞吞噬或自然脱落离开生物体 。细胞凋亡在生物体的发育过程中具有重要作用，它与有丝分裂共同诃节细胞数目和组织形态，无论低等动物或高等动物都是如此。例如，某些昆虫从卵蜕变为成虫，蛙从蝌蚪发育为成蛙。人体许多器官形态的形成也与细胞凋亡有关，如口腔中牙龈与唇的分开，手指与脚趾的分开等，细胞凋亡规律一旦失常，个体即不能正常发育。人类免疫系统淋巴细胞发育过程中也伴随着细胞凋亡，若凋亡发生障碍，可导致自身免疫性疾病的发生。机体还可以利用细胞凋亡机制清除肿瘤细胞，实现抗肿瘤作用。 2 细胞调亡的相关因素 2.1 细胞因子与细胞凋亡 细胞因子是由免疫细胞和非免疫细胞合成和分撼的小分多肽类因子，其分类方法尚未统一，根据其主要功能不同可以分为：白细胞介素、集落刺激因子、干扰素、肿瘤坏死因子、转化生长因子、趋化因子家族及其它细胞因子(如表皮生长因子等)。细胞因子具有广泛的生物学活性：促进靶细胞的增殖分化，增强抗感染和细胞杀伤效应．促进或抑制其他细胞因子和膜表面分子的表达，促进炎症过程，影响细胞代谢等z3,~3。近年来，随着细胞凋亡分子机制的研究进展，学者们发现有些细胞因子可以影响细胞凋亡。本文仅扼要介绍几种与凋亡有关的细胞因子对凋亡的影响作用。 2.1.1 细胞介素(Interleukin，1L)与细胞凋亡 白细胞介素是由淋巴细胞、单核细胞等产生的细胞因子，在细胞间相互作用、免疫调节、造血及炎症过程中起重要作用。 2.1.1.1 白细胞介素一2(IL一2)与细胞凋亡： IL一2主要由活化的T细胞产生，它可以促进T和B细胞增殖分化．增强NK 细胞和单核细胞杀伤活性。IL2还可抑制多种细胞发生凋亡。1993年，DengL5一研究发现IL一2可以促进杀伤性T细胞系CTLL2细胞中原癌基因Bc|一2的表达，Bc|一2基因是一种公认的抑制细胞凋亡的基因，因此IL一2是通过促进Bcl一2基因的表达来抑制细胞凋亡的。CTLL2细胞是IL一2依赖性T 细胞，培养时撤除II 一2，凋亡很快发生，加入IL一2则可抑制凋亡发生。此外，经转基因表达Bcl一2的细胞，撤腺IL 2，凋亡程度下降，也证实了Bcl一2基因对细胞凋亡的抑制作用。1996年，Mor_6 经实验证明．IL一2可以抑制抗原特异性T 细胞因放射线照射或地塞米松所诱发的细胞凋亡，且与IL一2水平呈正相关，在此过程中，IL一2抑制细胞凋亡也是通过上调Bcl一2基因表达来实现的。同年，Gomez口 发现IL 2可以通过激活小分子鸟嘌呤核苷酸(Ras)来抑制TS1 细胞(IL一2依赖性细胞)凋亡。 2.1.1.2 白细胞介素一3(IL一3)与细胞凋亡： IL一3主要由活化的T 细胞或T 细胞克隆产生，可以刺激多能于细胞和多种祖细胞增殖分化，又称多重集落刺激因子。1993年，Mekori[ 研究发现IL 3可以抑制IL一3依赖性肥大细胞发生凋亡。骨髓来源培养的肥大细胞系BMCMC和生长因子依赖性肥大细胞系MCP5均是IL一3依赖性细胞，IL一3撤除可以导致细胞凋亡，证实了IL一3有阻止肥大细胞凋亡的作用。同年，ItohL9 发现IL一3撤除还可导致FDC—Pl细胞(IL一3依赖性细胞系)凋亡，Bel一2基因表达可以抑制凋亡发生，但尚无证据表明IL一3抑制细胞罚亡是通过促进Bcl一2基因表达实现的。 2.1.1.3 白细胞介素一4(IL一4)与细胞凋亡： IL一4主要由活化的T 细胞产生．它对于B细胞、T 细胞肥大细胞、巨噬细胞和造血细胞都有免疫调节作用。1996年，Zamorano_l 研究发现IL一4可以通过胰岛素受体底物(IRS)途径来保护细胞免于凋亡骨髓祖细胞系32D细胞是IL一3依赣性细胞．撤除IL一3，细胞凋亡大量发生，IL 4可以通过IRS一1途径来抑制细胞凋亡。实验证明，IL一4可以介导IRS 磷酸化，使与之相结合的磷脂酰肌醇一3’激酶活性增强来抑制细胞凋亡。 2.1.2 集落刺激因子(CSF)与细胞凋亡 CSF可以刺激不同的造血干细胞在半固体培养基中形成细胞集落。不同的CSF对不同发育阶段的的干细胞起到促进增殖分化的作用。近年来研究表明，有些CSF还可抑制细胞凋亡。 2.1.2.1 粒细胞和巨噬细胞CSF(GM—CSF)与细胞凋亡：GM-CSF 主要由T 细胞、B 细胞、巨噬细胞和成纤维细胞等产生，可以刺激粒细胞、巨噬细胞集落形成．刺激粒细胞功能。1996年，WeiE“ 研究发现多形核白细胞(PMN)单独培养时很快凋亡，加入GM—CSF培养时凋亡明显减少。PMN 内存在酪氨酸蛋白激酶Src家族，Lyn是其成员之一，GM—CSF可以激活Lyn，PMN经过对Lyn抗敏感性处理后，GM—CSF对PMN 的保护作用下降，证实GM—CSF可以抑制中性粒细胞凋亡，并且在此过程中Lyn起了重要作用。 2.1.2.2 干细胞因子(SCF)与细胞凋亡： SCF 又称肥大细胞生长因子，主要由肝细胞产生，它可以促 进IL一3依赖性早期造血前体细胞增殖与分化，促进肥大细胞增殖。1993年，Mekori 发现，SCF可以抑制肥大细胞凋亡。肥大细胞可表达c—kit。SCF是c—kit的配体，它与肥大细胞表面的c—kit结合后，可以激活其内的酪氨酸激酶，从而抑制细胞凋亡。 2.1.2.3 红细胞生成素(Epo)与细胞凋亡： Epo是主要由肾细胞产生的一种糖蛋白，可以刺激红系造血 祖细胞分化发育。在红细胞生成过程中，有一段时期需依赖Epo，包括红细胞样集落形成单位(CFUE)期和原红细胞期。1990年，Koury[1 从感染致贫血抹病毒的小鼠脾内分离出FAV 细胞(与红系造血祖细胞同种且Epo依赖性与正常CFU—E 类似)。体外培养时，Epo存在，FAV 细胞存活并分化为网织红细胞，反之，则FAV 细胞内DNA 断裂导致凋亡发生。体内实验证明，低浓度的Epo可使CFU—E数目减少，高浓度的Epo可使CFU—E数目增加，以上结果证明在红细胞生成过程中，Epo可阻止红系造血祖细胞DNA 断裂而阻止细胞凋亡的发生. 2.1.3 肿瘤坏死因子(TNF)与细胞凋亡 TNF分为两种：TNF—a和TNF—p。前者是一种单核因子，主要由单核细胞和巨噬细胞产生，后者是一种淋巴因子，主要由活化的T 细胞产生。1995年，Martin口 研究发现TNF-a可以抑制HT一29细胞凋亡，TNF—d和干扰素在促进细胞凋亡时 有协同作用。HT一29细胞是一种来源于结肠癌且分化良好的上皮细胞，细胞表面可以表达TNF—a受体，干扰素通过促进细胞TNF—a受体表达来促进细胞凋亡的发生 1996年，LenL1 发现TNF在控制人类B细胞凋亡时具有双重作用。Romas B细 胞来源于人类Burkitt淋巴瘤细胞系，细胞表面可以表达TNF受体，抗IgM 单克隆抗体与B细胞表面受体(BCR)结台后诱发细胞凋亡，加人TNF可大量减步细胞凋亡。在B细胞表面存在Fas／Apo-]表面抗原，Apo一1单克隆抗体与抗原结台后可造成细胞凋亡轻微而缓慢发生，TNF可通过增加Fas／Apo-]的表达来促进细胞凋亡的发生。 2.1.4 转化生长因子一~(TGF一口)与细胞凋亡 TGF一8来源于多种细胞，如破骨细胞、肾脏和骨髓的造血细胞等，对细胞的生长分化和免疫功能具有重要作用。TGF一8既可以促进某些细胞凋亡，叉可抑制某些细胞凋亡。1995年，Lomo[153研究发现TGF—p可以促进人类成熟的静息期B细胞凋亡。新鲜分离的外周血B细胞体外培养时，细胞凋亡缓慢且速率稳定，而加人TGF一口与B细胞共同培养时，细胞凋亡显著增加且与剂量呈正比。Cerwenka研究表明TGF—p还可抑制活化的T细胞凋亡。TGF—p可以增强T 细胞对Fas抗原介导的细胞凋亡的耐受性，延缓细胞由捅亡耐受型向凋亡敏感型的转换时期，从而抑制细胞捅亡。TGF一8在抑制细胞凋亡时并不影响Fas抗原和B