线粒体相关物质与细胞凋亡.doc

　　线粒体相关物质与细胞凋亡 【关键词】 细胞凋亡;线粒体;细胞色素C;活性氧;凋亡诱导因子 “凋亡”一词源于希腊文，意为“花瓣或树叶的枯落”，是1972年由病 理学 家Kerr等[1]首先提出的一个不同于坏死的死亡概念，指由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的程序性细胞死亡(programmed cell death，PCD)。凋亡细胞中可出现各种生化改变如内源性核酸内切酶激活、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cysteincontaining aspartatespecific protease，caspase)的激活及DNA的片段化断裂等，其中，caspase被认为是凋亡的主要执行者。目前认为凋亡主要经过两条死亡通路[2]：一条是外源性通路，即死亡受体介导的凋亡通路，此通路由死亡受体及配体系统激发的凋亡信号下传至启动性caspase8，然后激活效应性caspase蛋白酶而引发细胞凋亡;另一通路称为内源性通路，即线粒体介导的凋亡通路，细胞损伤后线粒体功能障碍，膜通透性改变，凋亡蛋白包括细胞色素C(cytochromec，Cytc)、凋亡蛋白酶激活因子(apoptosis protease activation factor1，Apaf1)、caspase蛋白酶、细胞凋亡诱导因子(apoptosis induced factor，AIF)等从线粒体释放到胞浆，随之引起caspase瀑布式活化和细胞死亡。可见，凋亡的过程复杂，涉及因素较多，其中线粒体的作用不容忽视，线粒体的结构和功能的改变，能加速核凋亡特征的出现，并是控制细胞凋亡进程的关键。有学者认为线粒体在凋亡中起着中心的调控作用，在某种意义上，可以决定细胞的生存或死亡。本文综述线粒体相关物质：Cytc、活性氧、Bcl2蛋白家族、AIF在细胞凋亡中的作用。 　 　1 线粒体释放Cytc与细胞凋亡 　　Cytc由核基因编码的多肽和线粒体编码的亚铁血红素组成，定位于线粒体内膜的外侧，是线粒体呼吸链中传递 电子 的载体，关于它在氧化磷酸化及ATP形成中的作用早已为人熟悉。1996年，得克萨斯西南医学研究中心的王晓东小组最先提出了Cytc在细胞凋亡中的重要作用[3]，之后的研究又证实Cytc基因敲除的细胞对凋亡具有明显的耐受性。现在普遍认为Cytc从线粒体到达胞浆是多种细胞凋亡的共同途径[4]。在细胞凋亡出现特征性的核改变之前，均观察到线粒体跨膜电位(△Ψm)的下降。△Ψm是由线粒体内膜两侧电子的不对称分布形成的，正常的△Ψm是细胞生存所必需的。△Ψm下降说明线粒体膜通透性转运孔(mitochondrial permeability transition pore，MPTP)开放，线粒体膜通透性升高，此时水和小分子物质可自由通过，水和溶质内流导致线粒体肿胀。由于线粒体内膜向腔内形成嵴，延展性相对较大，内膜面积大于外膜，故水肿后外膜先破裂，位于膜间隙的Cytc便释放入胞浆[5]。Cytc释放到细胞浆中后其血红素亚铁位点发生亚硝基化修饰，这种修饰有利于Cytc与Apaf1的结合，经亚硝基化修饰后的Cytc与Apaf1的羧基端特定序列结合，同时胞浆中的dATP和(或)ATP与Apaf1的核苷酸结合结构域结合，从而促进Apaf1发生构象变化并暴露出CARD(caspase activation and recruitment domain)，CARD是Apaf1N末端的一个Caspase募集结构域。随后Apaf1再与procaspase9的CARD结合。至此，Cytc、dATP、Aapf1和procaspase9组成聚合体称为凋亡复合体(apoptosome)。procaspase9与其周围募集的其它procaspase9相互靠近，发生自水解而活化，活化的Caspase9再激活下游的Caspase效应分子procaspase3、procaspase6和procaspase7，这些蛋白酶通过多个途径作用于细胞骨架蛋白、DNA修复调节因子、细胞周期调节蛋白等，引起细胞DNA修复功能丧失、核酸内切酶激活、DNA片段化等，最终导致细胞凋亡[6]。关于procaspase9的，有研究发现，它位于线粒体内膜上，在凋亡刺激信号的作用下才释放入胞液[7]。 　　 2 线粒体产生活性氧与细胞凋亡 　　活性氧(reactive oxygen species，ROS)包括超氧阴离子、过氧化氢和羟自由基等。ROS增多的机制包括黄嘌呤氧化酶增多、线粒体功能受损、中性粒细胞聚集和儿茶酚胺氧化等。在凋亡发生时，线粒体呼吸链电子传递障碍是产生ROS的主要原因。众所周知，Cytc是呼吸链中传递电子的重要载体，能将电子从复合体Ⅲ传给复合体Ⅳ，凋