细胞凋亡信号转导途径及调控的研究进展

化，这将使外在凋亡通路无法发挥生物学效应， 细胞将不断分裂增殖。 2.1.2 TNFR1 介导的凋亡信号转导途径

TNF-α通过与细胞膜上肿瘤坏死因子受体(tumor necrosis factor receptor,TNF- R)结合，实现其细胞毒性、抗病毒、免疫调节等生物学功能。无论是跨膜形式TNF-α前体还是可溶性TNF-α都是以三聚体的形式发挥作用[10]。TNF与TNFR1结合后可激活转录因子NF-κB和AP－1，诱导促炎因子和免疫调节因子的表达。在一些细胞中，TNF也可以通过与TNFR1结合诱导细胞凋亡。但是，与Fas不同的是TNF只有在蛋白合成被阻断的情况下才可以诱导凋亡，表明细胞中预先存在的一些细胞因子，可以抑制TNF产生的凋亡信号。这些抑制蛋白的表达可能是由 NF-κB和JNK／AP-1调控的[11]。

在TNFR1 介导的凋亡通路中， 三聚化的TNFR1可汇聚接头蛋白TRADD (TNFR -associated death domain) ，TRADD 通过自身的DD使FADD汇聚并导致caspase-8前体的寡聚化， 最终导致caspase级联反应来诱导细胞凋亡的发生。Fas不能活化NF-κB，而TNFR1途径中，接头蛋白RIP ( receptor-interacting protein )分子也具有与TRADD相互结合的DD区，一旦TRADD结合的不是FADD而是RIP，便激活了TNFR相关因子（TRAF-2），形成TRADD-RIP-TRAF-2复合物，于是通过磷酸化作用激活NF-κB诱导激酶（NF-κB inducing kinase ,NIK），继而活化I-κB激酶（inhibitor ofκB kinase complex, IKK），I-κB上游激酶IKK活化后，可使I-κB的N端丝氨酸磷酸化，赖氨酸泛素化，继而在26S蛋白酶体作用下，导致I-κB降解从而失去对NF-κB的抑制，NF-κB转位至细胞核发挥激活转录的作用，主要激活一些抗凋亡基因如c-IAP1等的转录，继而通过抑制caspase-8的活化等途径发挥抗凋亡作用[12]。因此TNFR可能参与凋亡及抗凋亡两种截然相反的信号转导途径，但TNFR活化后细胞究竟去向何处，是生存还是死亡则决定于双方信号水平的强弱及时机的不同。

2.1.3 DR3 介导的信号转导途径

DR3(death receptor 3)是一个含有死亡结构域的细胞因子受体, 由于其氨基酸序列与TNFR1高度同源，与TNFR1类似，DR3可以与连接分子TRADD结合，激活一系列下游信号。DR3还可引起与TNFR1类似的NF-κB激活和细胞凋亡反应,同样与TNFR1类似，DR3通过TRADD、TRAF2和RIP激活NF-κB，也可通过TRAD-

D、FADD和caspase-8诱导细胞凋亡[13]。 2.2 线粒体信号通路

线粒体途径机制的主要过程是细胞凋亡分子细胞色素C、Smac/(Diablo)蛋白、凋亡诱导因子和核酸内切酶从线粒体中释放，然后产生级联反应使细胞凋亡。细胞线粒体细胞色素C及其他凋亡分子的释放，受Bc1-2蛋白家族的调控。其中的促凋亡亚族(Bax)是p53激活转录的产物，可以促进或诱导线粒体凋亡因子的释放从而促进凋亡。在正常情况下这些蛋白定位于细胞的非线粒体组分，一旦细胞受到凋亡因子的诱导，它们就以线粒体作为靶细胞器而向线粒体转位，对凋亡进行调控。线粒体通透孔道(PT)是位于线粒体内外膜之间的多蛋白复合物，包括多种酶，PT通过调节线粒体基质中的Ca2+、酸碱度(pH)和电荷，保证氧化磷酸化道路通畅，对凋亡控制具有重要作用[14]。各种刺激诱导细胞凋亡时，线粒体膜通透性增强，线粒体内的各种蛋白被释放出来，包括细胞色素C。细胞色素C进入细胞质中与凋亡蛋白激活因子Apaf-1及Caspase-9前体形成凋亡小体，在细胞质中存在的脱氧三磷酸腺苷(dATP)的共同作用下，活化caspase-9前体，被激活的caspa- se-9能激活其它的caspase如caspase-3等，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[15-16]。

此外，Smac/Diabo ( the second mitochondrial-derived activator of caspase) 在细胞凋亡时也被释放出来, 它与细胞色素C 一起释放到胞浆, 通过与LA P s(inh- hibitor of apoptosis)、XIAP作用从而成为线粒体途径的一部分。它本身不能诱发细胞凋亡，只是解除凋亡抑制。 2.3 内质网途径

内质网对细胞凋亡的作用表现在两个方面：一是内质网对Ca2+ 的调控, 二是凋亡酶在内质网上的激活。Ca2+ 是真核细胞内重要的信号转导因子, 它的动态平衡在细胞正常生理活动中起着举足轻重的作用。因此, 作为细胞内重要的钙库, 内质网对胞质中Ca2+ 浓度的精确调控可影响细胞凋亡的发生。大量试验表明, 许多细胞在凋亡早期会出现胞质内Ca2+ 浓度迅速持续的升高[17-18]，相对高浓度Ca2+一方面可以激活胞质中的钙依赖性蛋白酶,另一方面可以作用于线粒体,影响其通透性的改变，进而促进凋亡。位于内质网上的抑凋亡蛋白Bcl-2则可以调节内质网腔中的游离Ca2+浓度，使胞质中的Ca2+维持在合适的中等浓度水平，从而

起到抑制凋亡的作用。研究发现caspase家族中的caspase-12定位于内质网, 当内质网钙离子动态平衡破坏或过多蛋白积聚时内质网可激活caspase-12，活化的caspase-12可进一步剪切caspase-3而参与内质网途径引起的细胞凋亡。 3 凋亡的基因调控

细胞凋亡是在基因的调控下进行的,其相关基因很多,存在着三类与细胞凋亡相关的基因： (1) 促细胞凋亡基因；(2) 抑制细胞凋亡基因；(3) 细胞凋亡过程中表达的基因。据目前研究的结果,调节细胞凋亡的基因主要有以下几种。 3.1 Bcl-2基因家族

Bcl-2(B-cell lymphoma/leukemia-2) 即细胞淋巴瘤/白血病-2基因是研究最早的与凋亡有关的基因，是一种凋亡抑制基因，它可使DNA受损的细胞能长期生存，又称长寿基因，是维持癌细胞无限制生长的主要基因。Bcl-2家族包括Bcl-2、Bax、Bcl-X、Bcl-w、Bak、Bad、A1、NR-13和Mcl-1，其中Bax、Bak、Bcl-Xs是促凋亡因子，其余为抗凋亡因子。Bcl-2对细胞周期无明显影响，而对细胞死亡的干扰有选择性，阻止了细胞死亡的最后途径，包括核苷酸内切酶对DNA的降解。Bax是Bcl-2的一种同源蛋白，最近发现Bax既可以形成同聚体，又可与Bcl-2形成异二聚体(Bcl-2/ Bcl-2、Bcl-2/bax、bax/bax)，通过它们之间的不同比例来调节细胞凋亡[19]。例如，有研究发现去甲斑蝥素（NCTD）作用于Ca9-22和SAS细胞凋亡过程时，分别与Bcl-2、Bcl-xl表达下调有关[20]。 3.2 p53基因

p53基因定位于17p13. 1上，是人类多种恶性肿瘤中突变频率最高的抑癌基因并与细胞凋亡有密切的关系。正常的P53基因，即野生型P53基因(wtP53)与突变型P53基因均参与细胞凋亡的调节，但二者的作用不同，wtP53对凋亡具有促进作用，而突变型P53则对凋亡有抑制作用[21]。故P53基因的功能状态是影响细胞凋亡的主要因素，野生型P53是某些细胞内DNA损伤无法修复时导致细胞凋亡发生的重要调控基因，而突变型P53不仅失去正常的肿瘤抑制基因的作用，而且部分出现癌基因的促进细胞增殖的作用，使突变细胞逃避凋亡途径而发生肿瘤。此外， Diane等[22]发现，p53通过一种依赖损伤调控的自噬调节剂(damage- regulated autophagy modulator,DRAM) 诱导细胞自我吞噬，并且当只有DRAM发生过表达时会导致最小限度的细胞凋亡，即DRAM是p53介导的细胞凋亡的关键因子。

3.3 c-myc 基因

C-myc基因是细胞凋亡调控中又一个重要的相关基因，其表达产物既可推进细胞周期，促使细胞转化，抑制细胞分化，又可介导细胞凋亡的发生。C-myc诱导的细胞凋亡发生在细胞周期的不同时期，并与细胞的种类、细胞的生长条件以及引起c-myc不当表达的原因等有关，并不为所有类型的细胞凋亡所必需。C-myc原癌基因编码一种DNA结合蛋白，是转录因子，具有双重效应，常与其他细胞凋亡调控蛋白一起对细胞的凋亡起调控作用。通常，c-myc基因表达与其他促癌条件共存时，起促细胞增殖的作用；与其他抑癌条件共存时，就反过来导致细胞走向死亡。蔡辉等[23]观察了c-myc反义寡核苷酸(ASODN)对胃癌MKN-45细胞株的生物学影响。结果显示c-myc基因反义寡核苷酸能明显抑制胃MKN-45细胞增殖、诱导细胞凋亡和下调c-myc蛋白水平。 3.4 P16和Rb基因

P16和Rb也是机体内重要的抑癌基因,P16基因编码的蛋白质是一种肿瘤抑制因子；P16与细胞周期素D竞争结合CDK4，从而特异性抑制CDK4的活性，导致抑癌基因RB的产物对转录因子的抑制作用，阻止细胞从G0期进入G1期，使细胞生长停滞。Rb基因编码的蛋白质Rb蛋白磷酸化修饰对细胞生长、分化起着重要调节作用。GF作用于HepA细胞后,细胞抑癌基因Rb和p16表达显著增强，表明GF对抑癌基因和有激活作用[24]。 4 结语

细胞凋亡是有核细胞死亡的生理性通道,通过凋亡清除不必要的、损伤的或病毒感染的细胞，维持机体内环境的稳定。细胞凋亡的失调被认为在自身免疫性疾病、病毒感染、AIDS、心血管疾病、骨质疏松症、老化、肿瘤形成、神经退行性疾病(帕金森氏病)中发挥重要作用。因此，有关细胞凋亡机制在未来的研究还将进一步深入，所取得的进展将为这些疾病发病机理的阐述提供理论依据，也使通过调节凋亡过程治疗这些疾病成为可能。

参考文献

[1] Ito M, Minamiya Y, Kawai H, et al. P-056 Primary tumor-derived TGF-B1 induces dendritic

cell apoptosisin sentinel lymph nodes of patients with non-small cell lung cancer[J]. Lung Cancer, 2005, 49 (2):129.