1、細(xì)胞凋亡與疾病 細(xì)胞凋亡指機(jī)體細(xì)胞在發(fā)育過程中或在某些因素作用下，通過細(xì)胞內(nèi)基因及其產(chǎn)物的調(diào)控而發(fā)生的一種程序性細(xì)胞死亡。細(xì)胞凋亡對(duì)胚胎發(fā)育及形態(tài)發(fā)生組織內(nèi)正常細(xì)胞群的穩(wěn)定、機(jī)體的防御和免疫反應(yīng)、疾病或中毒時(shí)引起的細(xì)胞損傷、老化、腫瘤的發(fā)生進(jìn)展起著重要作用1。自1972年Kerr提出細(xì)胞凋亡這一概念后，從20世紀(jì)80年代末期開始成為腫瘤病因?qū)W、病理學(xué)研究熱點(diǎn)，近幾年的研究在凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、細(xì)胞凋亡的生化反應(yīng)機(jī)制及細(xì)胞凋亡的調(diào)控基因，細(xì)胞凋亡與疾病的關(guān)系等方面都取得了顯著的進(jìn)展2。文章就細(xì)胞凋亡與疾病的關(guān)系進(jìn)行綜述。1、概述早在1972年，Kerr等已發(fā)現(xiàn)從細(xì)胞形態(tài)、超微結(jié)構(gòu)和生化變化等方面來

2、分析，細(xì)胞有兩種死亡形式：一種是早被熟知的細(xì)胞壞死(Necrosis)，另一種是細(xì)胞凋亡(Apoptosis)3。1.1概念 凋亡(apoptosis)一般是指機(jī)體細(xì)胞在發(fā)育過程中或在某些因素作用下，通過細(xì)胞內(nèi)基因及其產(chǎn)物的調(diào)控而發(fā)生的一種程序性細(xì)胞死亡(programmed cell death)。一般表現(xiàn)為單個(gè)細(xì)胞的死亡，且不伴有炎癥反應(yīng)。細(xì)胞凋亡又稱程序性細(xì)胞死亡(PCD)，指的是細(xì)胞將自身裂解為許多膜小泡的一種精確調(diào)節(jié)的細(xì)胞死亡過程，是有機(jī)體為保持自身組織穩(wěn)定、調(diào)控自身細(xì)胞的增殖和死亡之間的平衡、由基因控制的細(xì)胞主動(dòng)性死亡，一種正常的生理過程4。細(xì)胞凋亡參與調(diào)節(jié)機(jī)體細(xì)胞生長(zhǎng)與更新間的平

3、衡穩(wěn)定，在機(jī)體發(fā)育過程中和成年機(jī)體新陳代謝中都起著重要作用。但近年來的研究表明，細(xì)胞凋亡還與多種疾病(如發(fā)育畸形、神經(jīng)退化癥、自身免疫性疾病、腫瘤、艾滋病等)的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，從而使細(xì)胞凋亡研究成為生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一5。2、細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)和生化特征2.1 形態(tài)學(xué)特征 細(xì)胞凋亡時(shí)伴隨著細(xì)胞膜表面、細(xì)胞質(zhì)和核的一系列形態(tài)學(xué)改變，首先出現(xiàn)細(xì)胞體縮小、胞核固縮、胞漿密度增高，繼而胞膜內(nèi)陷將細(xì)胞自行分割為多個(gè)有膜包繞的凋亡小體(apoptotis bodies)。凋亡小體幾乎立即被鄰近的吞噬細(xì)胞所吞噬。吞噬細(xì)胞內(nèi)的凋亡小體能停留數(shù)小時(shí)，可借助組織切片染色用光學(xué)顯微鏡觀察6。在凋亡發(fā)生的全過程中，細(xì)胞

4、膜一直保持完整。胞內(nèi)容物不釋放出來，所以不引起周圍的炎癥反應(yīng)。同一組織中，不同細(xì)胞發(fā)生凋亡的過程并不同步7。2.2生化特征 細(xì)胞凋亡時(shí)，早期Ca2+內(nèi)流引起胞質(zhì)中Ca2+濃度持續(xù)升高，激活了Ca2+依賴性核酸內(nèi)切酶，于180堿基對(duì)處將DNA切斷，胞質(zhì)內(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)，產(chǎn)生單個(gè)核小體和穴聚核小體，抽取其中DNA進(jìn)行電泳分離，呈現(xiàn)梯狀圖譜，該圖譜做為鑒別細(xì)胞凋亡與否的主要指標(biāo)。但DNA降解并不是細(xì)胞凋亡必不可少的改變，Bowen等在細(xì)胞凋亡過程中未發(fā)現(xiàn)有DNA降解現(xiàn)象，細(xì)胞凋亡的另一特征是有新的RNA和蛋白合成，這也是細(xì)胞凋亡的主動(dòng)性的一種有力證據(jù)8。3 細(xì)胞凋亡的調(diào)控基因 細(xì)胞凋亡主要受基因的控

5、制，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)許多基因?qū)?xì)胞凋亡均有直接或間接的調(diào)控作用。通常將這些基因分為兩大類，即細(xì)胞生存基因和細(xì)胞死亡基因。一般認(rèn)為與細(xì)胞生存有關(guān)的基因包括C-myc、C-abl、Ras、V-src、Bcl-2，EIB，LMW5-HL，C-kit和Bcl-x等；與細(xì)胞死亡有關(guān)的基因包含P35、P53、RB、DCC、WT-1、CpGv、Bcr-abl、V-erb-A、tats20、DAD1、ADO/Fas、TGF-B、TRP-2、RP-8、TRPM-2、SGP-2、TIA、Bax、ICE、C-rel、irrecrst等。這兩大類基因作用的結(jié)果，決定著細(xì)胞的生死命運(yùn)9。4 影響細(xì)胞凋亡的因素 國(guó)內(nèi)外的大量研究

6、表明，影響細(xì)胞凋亡的因素很多，可大致分為促細(xì)胞凋亡因子和抗細(xì)胞凋亡因子；這兩者又都可分為內(nèi)源性和外源性。促細(xì)胞凋亡因子包括生理性激動(dòng)因素(如TNF家族、TGF-B、神經(jīng)遞質(zhì)、生長(zhǎng)激素撤除、失去基質(zhì)附著、鈣離子、糖皮質(zhì)激素等)、損傷相關(guān)的誘導(dǎo)(如熱休克、病毒感染、氧化劑、自由基、營(yíng)養(yǎng)耗竭等)、治療相關(guān)因素(如多種化療藥、C射線、電離輻射等)和毒性物質(zhì)(如乙醇等)?？辜?xì)胞凋亡因子包括生理性抑制因素(如多種生長(zhǎng)因子、細(xì)胞外基質(zhì)、CD40配體、中性氨基酸、鋅離子、雌激素等)、病毒基因(如腺病毒EIB、桿狀病毒P35、牛痘病毒crmA等)和藥物因素(如Calpain抑制劑、半胱氨酸蛋白酶抑制劑、腫瘤啟動(dòng)

7、因子等)10。5細(xì)胞凋亡與疾病5.1 細(xì)胞凋亡與腫瘤性疾病 腫瘤相關(guān)基因促進(jìn)正常細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。腫瘤形成主要有兩個(gè)機(jī)制：一方面是過度激活細(xì)胞周期(cell cycle)，以使細(xì)胞處于無限增殖分裂狀態(tài)，另一方面就是抑制細(xì)胞凋亡(apoptosis)，以使細(xì)胞的死亡傾向性降低。細(xì)胞增殖速度加快，發(fā)生突變的細(xì)胞又不能通過細(xì)胞凋亡機(jī)制清除，綜合平衡的結(jié)果就是腫瘤形成的機(jī)制。人類腫瘤凋亡有3個(gè)主基因(mastergenes)：P53、bcl-2和c-myc。bcl-2基因是一種抗凋亡基因，它抑制腫瘤細(xì)胞因各種因素引起的凋亡。野生型P53是腫瘤抑癌基因，它與細(xì)胞的生長(zhǎng)阻滯和凋亡有關(guān)，因此它能促進(jìn)放、化療

8、劑的殺傷作用。bcl-2能妨礙依賴P53的凋亡，但不影響依賴P53的生長(zhǎng)停滯，可是將bcl-2與c-myc共表達(dá)時(shí)這兩者都被阻斷。P53基因的突變以及bcl-2的表達(dá)增高會(huì)對(duì)人類腫瘤的治療產(chǎn)生抗性。這是由于P53的突變使它們失去了依賴野生型P53的凋亡，而bcl-2蛋白則在抗凋亡中起主要作用，這兩者常會(huì)使治療失敗。從這一機(jī)制出發(fā)，改變腫瘤的抗凋亡狀態(tài)，將具有臨床的實(shí)用價(jià)值?？刹扇≡黾诱T導(dǎo)凋亡基因的表達(dá)，抑制抗凋亡基因的表達(dá)，將bcl-2基因序列導(dǎo)入造血干細(xì)胞以增加它對(duì)化療致凋亡的抗性，從而對(duì)再植入的自體干細(xì)胞起保護(hù)作用，以凋亡判斷預(yù)后時(shí)化療和放療引起凋亡的能力可提供重要信息，有助于臨床醫(yī)生制定

9、治療方案和評(píng)估預(yù)后，尋找和設(shè)計(jì)模擬P53蛋白結(jié)構(gòu)與功能的新藥，以利用其結(jié)合DNA抑制腫瘤增生和促進(jìn)腫瘤凋亡11。5.2 細(xì)胞凋亡與自身免疫病 基因隨機(jī)重組及體細(xì)胞復(fù)突變能產(chǎn)生自身免疫性T細(xì)胞和B細(xì)胞。正常情況下，未成熟的淋巴細(xì)胞結(jié)合自身抗原后能通過凋亡途徑死亡。不正常的淋巴細(xì)胞凋亡失調(diào)，會(huì)產(chǎn)生自身免疫性疾病.自身免疫性疾病與細(xì)胞凋亡失凋的關(guān)系，可分為2個(gè)方面：(1)自身反應(yīng)T細(xì)胞因凋亡障礙而積聚，從而發(fā)生免疫細(xì)胞對(duì)自身靶細(xì)胞的攻擊，如系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)等；(2)免疫攻擊導(dǎo)致功能細(xì)胞凋亡過多而喪失相應(yīng)的生理功能如I型糖尿病等。臨床上從全身性紅斑狼瘡患者淋巴細(xì)胞中已觀察到bcl-2的高表達(dá)。

10、另有報(bào)道bcl-2轉(zhuǎn)基因鼠會(huì)發(fā)生免疫復(fù)合腎炎12。5.3 細(xì)胞凋亡與艾滋病 人類免疫缺陷病毒I型(HIV-I)感染可使被感染者體內(nèi)CD4細(xì)胞數(shù)量減少，最終導(dǎo)致艾滋病。現(xiàn)已知道細(xì)胞凋亡為HIV-I誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的一個(gè)重要機(jī)制。H IV可直接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，如HIV-I Vpr除了通過使細(xì)胞周期停止在G2期而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡外，還可以通過直接作用于線粒體的通透性運(yùn)輸孔道而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡13；HIV的外膜糖蛋白gp120 與CD4+T細(xì)胞的交叉結(jié)合引起對(duì)Fas介導(dǎo)的殺傷作用敏感性升高，gp120 的細(xì)胞凋亡反應(yīng)可以完全被可溶性CD4和抗gp120 抗體抑制，且gp120在V3區(qū)的點(diǎn)突變抑制其在CD4+T細(xì)胞中

11、細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)作用。HIV也可以通過活化作用，同源被感染的細(xì)胞的介導(dǎo)，以及 CD8+T細(xì)胞誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。另外，細(xì)胞因子在HIV-1 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的過程中發(fā)揮著重要作用。在臨床的病毒研究中發(fā)現(xiàn)一定濃度的IL-2 明顯地減少了來自HIV感染者的CD4+T細(xì)胞的自發(fā)死亡，但對(duì)未感染 HIV的病人無此現(xiàn)象。還發(fā)現(xiàn)在來自HIV感染者的細(xì)胞中自發(fā)的細(xì)胞凋亡可被IL-12，IFN -，抗IL-14，抗IL-10和抗淋巴毒的滲入所阻礙。但抗IL-12并沒有此作用。并且，在HIV感染者觀察到IL-12保護(hù)對(duì)Fas介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，可增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)AICD的敏感性。有研究者證明，來自HIV感染者的外周血液的單核細(xì)胞與H

12、I-15的培養(yǎng)導(dǎo)致Th1細(xì)胞因子IFN -生成的增多以及可能由增加 Bc1-2 的表達(dá)而導(dǎo)致的T細(xì)胞自發(fā)凋亡的數(shù)量減少14。5.4 神經(jīng)系統(tǒng)的退行性病變15 對(duì)細(xì)胞凋亡的基因調(diào)控及其機(jī)制的研究表明:凋亡不僅見于生長(zhǎng)發(fā)育階段，也見于一些病理狀態(tài)如腦卒中?；蛘{(diào)控下發(fā)生凋亡的機(jī)制可能與神經(jīng)元退行性變有關(guān)，凋亡在神經(jīng)元死亡中起主動(dòng)作用。同時(shí)，與神經(jīng)系統(tǒng)病變有關(guān)的調(diào)控基因的發(fā)現(xiàn)，提示通過治療阻止凋亡的發(fā)生是可能的。5.4.1 細(xì)胞凋亡與阿爾茨海默病 阿爾茨海默病(Alzheimersdisease，AD)是一種神經(jīng)退行性疾病，大腦的神經(jīng)元丟失是最基本的病理改變。近年研究表明，老年斑的核心組成B淀粉樣蛋

13、白(amyloid proteinB，AB)，其水平與AD嚴(yán)重程度明顯相關(guān)，而AB的毒性作用的基本特征是神經(jīng)元凋亡。因而細(xì)胞凋亡是AD發(fā)病的重要的病理學(xué)機(jī)制。前體蛋白基因(APP)位于2l號(hào)染色體，遺傳性的家族型AD患者的AB區(qū)域附近有7個(gè)點(diǎn)突變及其過度表達(dá)與AD有關(guān)。但是APP的突變僅占AD中的很少一部分，而大部分AD與14號(hào)染色體上的PS-1及1號(hào)染色體上早老素(presenilin， PS-2)基因突變相關(guān)。5.4.2 細(xì)胞凋亡與神經(jīng)變性疾病 中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)不同部位特殊類型神經(jīng)元的逐漸喪失是各種神經(jīng)退變性疾病的病理特點(diǎn)。在發(fā)育期間CNS是一個(gè)強(qiáng)烈的凋亡部位(估計(jì)50% 80%的C

14、NS神經(jīng)元在發(fā)育期間死亡)。在成年時(shí)其存活似乎有賴于BeI-XL這樣的促生存基因的表達(dá)。CNS可能特別容易受凋亡途徑紊亂的損害，特別是涉及鈣和自由基生成的途徑。凋亡細(xì)胞的死亡及其輔助分子介質(zhì)可能在許多神經(jīng)退變性疾病均有作用，例如阿爾茨海默病、帕金森病等。5.4.3家族性阿爾茨海默病 1996年Marx等研究發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默病( Alzheimer s disease， AD )發(fā)病與早老素-1(presenilin-1，PS-1)基因突變有關(guān)16。研究發(fā)現(xiàn)早老素2(Presenilin2)基因的突變與家族性阿爾茨海默病有關(guān)。推測(cè)Presenilin 2在凋亡途徑中起Fas下游的作用。Presen

15、ilin 2的鼠同系物可防止T淋巴細(xì)胞上的FasL上調(diào)，正常情況下此現(xiàn)象發(fā)生于T細(xì)胞與家族性異體肽結(jié)合被激活時(shí)。在PCI2神經(jīng)元細(xì)胞系中，正常的Presenilin 2的過度表達(dá)導(dǎo)致凋亡；從家族性阿爾茨海默病的主要特征之一是在腦中形成淀粉樣蛋白B斑，此外，神經(jīng)元凋亡的閾值亦發(fā)生改變。5.4.4帕金森病 帕金森病是一種中老年人常見的運(yùn)動(dòng)障礙性疾病，年齡是最主要的危險(xiǎn)因素，又稱震顫麻痹，其病理特征為黑質(zhì)致密區(qū)多巴胺能神經(jīng)元變性缺失和路易小體形成，臨床主要表現(xiàn)為靜止性震顫、肌強(qiáng)直、運(yùn)動(dòng)遲緩等癥狀17。帕金森病的治療證明其發(fā)生與抑制凋亡密切相關(guān)。人們?cè)名}酸司來吉蘭(Selegiline Hcl)藥物

16、治療帕金森病。近年發(fā)現(xiàn)，鹽酸司來吉蘭能特異地改變細(xì)胞死亡和生存基因的轉(zhuǎn)錄，包括過氧化物歧化酶、細(xì)胞凋亡相關(guān)基因(Bcl-2)和BeI-XL、一氧化氮合成酶和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸脫氫酶。鹽酸司來吉蘭可防止線粒體膜電位的進(jìn)行性還原，因而可抑制線粒體釋放促凋亡物質(zhì)。6 研究展望近年來由于細(xì)胞和分子水平研究的迅速發(fā)展，使我們對(duì)細(xì)胞行為的各方面均有可能深入探討和認(rèn)識(shí)，這將對(duì)其它許多學(xué)科如免疫學(xué)、毒理學(xué)、腫瘤學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等多領(lǐng)域產(chǎn)生沖擊和影響。我們的生存取決于從舊的生命向新的生命變化過程，當(dāng)一個(gè)細(xì)胞獲得增殖能力的同時(shí)也具備了發(fā)生夭折的路徑，在某種意義上說“死亡要比錯(cuò)誤(可理解為突變)好”，可見細(xì)胞調(diào)亡是

17、我們避免遺傳性損傷的保護(hù)者和挽救者l8。未來在人類的很多疾病中，甚至控制最終的衰老，采用細(xì)胞凋亡的醫(yī)學(xué)技術(shù)將是一個(gè)重要的戰(zhàn)略手段。就腫瘤治療而言，瘤細(xì)胞經(jīng)歷凋亡路徑已被認(rèn)為是化學(xué)治療敏感性的決定性因素，化療的敏感性不直接取決于特殊藥物與靶之間的相互作用，而與細(xì)胞是否丟失了經(jīng)歷凋亡死亡的路徑有關(guān)。因此，目前細(xì)胞凋亡技術(shù)已成為腫瘤治療的新思路，通常認(rèn)為最有效的治療可能是誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞凋亡而又抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。另外降低癌細(xì)胞存活因子水平、突變型P53及bCI-2基因的活性與表達(dá)可能也是有效的治療方法。檢查癌細(xì)胞bel-2表達(dá)水平有助于預(yù)測(cè)腫瘤對(duì)化學(xué)藥物的敏感性，從而解決化學(xué)藥物的耐藥性問題。

18、總之，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及消亡過程中細(xì)胞凋亡均起重要作用，對(duì)于細(xì)胞凋亡及與其有關(guān)的調(diào)控基因進(jìn)一步研究，對(duì)認(rèn)識(shí)腫瘤病因、預(yù)防及治療將會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。參考文獻(xiàn)1 李月華.淺談細(xì)胞凋亡與相關(guān)疾病的研究J.百花園地,2013 ,182.2 錢淑鳳,高桂生,鄭翠玲.細(xì)胞凋亡與疾病J.中國(guó)畜牧獸醫(yī),2007,34(9):88-91.3 黃小丹.細(xì)胞凋亡與疾病J.畜牧獸醫(yī)科技信息,2009,5:17.4 白挨泉,趙海全,王丙云.細(xì)胞凋亡與疾病J.天津醫(yī)藥，2002,30（10）：638-640.5 劉海峰，劉為紋.細(xì)胞凋亡與疾病J.現(xiàn)代診斷與治療,1996,7(4):218-220.6 于 紅.細(xì)胞凋亡與疾病 J.中國(guó)煤炭工業(yè)醫(yī)學(xué)雜志,2000,3（12）:1180-1181.7 曹 越.細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)和生物化學(xué)特征與基因調(diào)控J.青海醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào), 2003,24(1):44-46.8 何玉軍,蘇安英,柴錫慶,等.用血清藥理學(xué)方法觀察中藥