細(xì)胞凋亡的機(jī)制介紹:
細(xì)胞凋亡的機(jī)制
(一)氧化損傷:氧自由基的損傷。各種氧化劑(H2O2等)可直接誘導(dǎo)凋亡,抑制SOD的活性也可導(dǎo)致凋亡。
機(jī)制:1、氧自由基激活P53基因;2、活化多聚ADP核糖轉(zhuǎn)移酶;3、攻擊細(xì)胞膜上的不飽和脂肪酸,直接造成細(xì)胞膜的損傷;4、激活Ca2+/Mg2+依賴的核酸內(nèi)切酶;5、引起細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)破壞,使Ca2+通透性增加;6、活化核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB,AP-1等,加速細(xì)胞凋亡相關(guān)基因的表達(dá)。
(二)鈣穩(wěn)態(tài)失衡
機(jī)制:1、激活Ca2+/Mg2+依賴的核酸內(nèi)切酶;2、激活谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶,利于凋亡小體形成;3、激活核轉(zhuǎn)錄因子;4、Ca2+在ATP配合下暴露核小體之間的酶切位點(diǎn),有助于DNA內(nèi)切酶切割DNA.
(三)線粒體損傷:
機(jī)制:線粒體內(nèi)、外膜之間的通透性轉(zhuǎn)換孔(PTP)在凋亡誘導(dǎo)因素作用下由正常情況下的關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)為開(kāi)放,使細(xì)胞凋亡的啟動(dòng)因子從線粒體逸出。
凋亡與疾病
(一)細(xì)胞凋亡不足:腫瘤、自身免疫病。
(二)凋亡過(guò)度:
1、心血管疾病
心肌缺血與缺血-再灌注損傷:此類細(xì)胞凋亡的特點(diǎn)—缺血早期以細(xì)胞凋亡為主,晚期以細(xì)胞壞死為主;梗死灶的中央以細(xì)胞壞死為主,周邊部分以細(xì)胞凋亡為主;輕度缺血以細(xì)胞凋亡為主,重度缺血通常發(fā)生壞死;缺血-再灌注損傷時(shí)發(fā)生的凋亡比同時(shí)間的單純?nèi)毖鼑?yán)重;急性、嚴(yán)重的心肌缺血以心肌壞死為主,慢性、輕度的以凋亡為主。
心力衰竭:此過(guò)程中,氧化應(yīng)激、壓力或容量負(fù)荷過(guò)重、神經(jīng)內(nèi)分泌失調(diào)、細(xì)胞因子、缺血、缺氧都可誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡。
2、神經(jīng)元退行性疾病
阿爾茨海默氏?。ˋD),帕金森氏病,多發(fā)性硬化癥等。AD造成神經(jīng)元喪失的主要機(jī)制是細(xì)胞凋亡—與Ca2+內(nèi)流增加,激活與β-淀粉樣蛋白合成增加有關(guān)的基因,神經(jīng)元內(nèi)β-淀粉樣蛋白合成增加,從而導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡。
3、病毒感染:HIV感染導(dǎo)致CD4+淋巴細(xì)胞發(fā)生凋亡的因素:
(1)gp120與CD4+受體分子結(jié)合觸發(fā)CD4+淋巴細(xì)胞凋亡。
(2)合胞體形成:受HIV感染的大部分CD4+淋巴細(xì)胞逐步融合形成合胞體,在這個(gè)過(guò)程中或之后即可發(fā)生凋亡
(3)Fas基因表達(dá)上調(diào):使CD4+淋巴細(xì)胞對(duì)Fas介導(dǎo)的凋亡敏感性提高。
(4)T細(xì)胞激活:HIV感染引起CD4+淋巴細(xì)胞處于被激活狀態(tài),但與正常情況不同的是,CD4+淋巴細(xì)胞不但不發(fā)生增殖,反而發(fā)生凋亡。因?yàn)樗幁h(huán)境中生長(zhǎng)因子的不足所致。
(5)細(xì)胞因子:TNF可通過(guò)與TNF受體-1結(jié)合而啟動(dòng)死亡程序,也可刺激CD4+淋巴細(xì)胞產(chǎn)生大量氧自由基,通過(guò)氧化應(yīng)激觸發(fā)凋亡。
(6)tat蛋白:HIV感染的細(xì)胞產(chǎn)生,可自由透過(guò)細(xì)胞膜。進(jìn)入CD4+淋巴細(xì)胞,誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生氧自由基,增強(qiáng)Fas抗原表達(dá)而提高細(xì)胞對(duì)凋亡的敏感性。
(7)HIV慢性感染階段:受感染的CD4+淋巴細(xì)胞可作為效應(yīng)細(xì)胞,未受感染的CD4+淋巴細(xì)胞可作為其靶細(xì)胞而被誘導(dǎo)發(fā)生凋亡。(這是慢性HIV感染時(shí)CD4+淋巴細(xì)胞減少的主要原因)。
(三)細(xì)胞凋亡不足與過(guò)度并存
動(dòng)脈粥樣硬化即屬于此種情況,對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞而言是凋亡過(guò)度,對(duì)平滑肌細(xì)胞而言則是凋亡不足。
細(xì)胞凋亡在疾病防治中的意義
1、利用凋亡相關(guān)因素
外源性TNF-α誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的機(jī)制:抑制Bcl-2抗凋亡作用;激活I(lǐng)CE——促進(jìn)凋亡細(xì)胞的解體;引發(fā)氧化應(yīng)激,增強(qiáng)P53的促凋亡作用。
2、干預(yù)凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo):
阿霉素刺激腫瘤細(xì)胞在其細(xì)胞膜上表達(dá)Fas/FasL,導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞間相互作用、交聯(lián)、引起凋亡。SPP具有轉(zhuǎn)遞增殖信號(hào)拮抗凋亡的作用。
3、調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因:野生型P53突變后其誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的效應(yīng)減弱。
4、控制凋亡相關(guān)的酶:凋亡執(zhí)行階段核酸內(nèi)切酶和Caspases發(fā)揮關(guān)鍵性作用,抑制其活性,可阻止細(xì)胞凋亡。另外提升細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平可加速凋亡。
5、防止線粒體跨膜電位的下降。