凋亡相关基因BaxBad和Bcl
细胞凋亡调控相关的基因及酶
细胞凋亡调控相关的基因及酶细胞凋亡是一种重要的细胞死亡方式,它在维持生物体内部环境平衡、维护组织稳态和防止肿瘤发生等方面起着重要作用。
细胞凋亡的调控涉及到多种基因和酶的参与,下面将对其中一些重要的基因和酶进行介绍。
1. Bcl-2家族基因Bcl-2家族基因是细胞凋亡调控中最为重要的基因家族之一,它包括多个成员,如Bcl-2、Bcl-xL、Bax、Bad等。
这些基因的编码产物可以分为两类:一类是抑制细胞凋亡的抗凋亡蛋白,如Bcl-2和Bcl-xL;另一类是促进细胞凋亡的促凋亡蛋白,如Bax和Bad。
这些基因的表达水平和相互作用关系决定了细胞是否会发生凋亡。
2. Caspase家族酶Caspase家族酶是细胞凋亡过程中最为重要的酶家族之一,它包括多个成员,如caspase-3、caspase-8、caspase-9等。
这些酶在细胞凋亡过程中起着关键作用,它们可以被激活并参与到细胞凋亡的不同阶段中。
例如,caspase-3是细胞凋亡的执行酶,它可以切割多种细胞内的蛋白质,导致细胞死亡。
3. p53基因p53基因是一种重要的抑癌基因,它在细胞凋亡调控中也起着重要作用。
p53基因编码的蛋白质可以通过多种途径促进细胞凋亡,例如通过激活Bax基因、抑制Bcl-2基因等。
此外,p53基因还可以通过调节其他基因的表达来影响细胞凋亡的发生。
4. Fas/FasL信号通路Fas/FasL信号通路是一种重要的细胞凋亡调控途径,它通过Fas受体和Fas配体之间的结合来激活caspase酶,从而引发细胞凋亡。
这个信号通路在多种细胞类型中都起着重要作用,例如在免疫细胞中可以通过这个通路来清除受损或异常的细胞。
总之,细胞凋亡调控涉及到多种基因和酶的参与,这些基因和酶之间相互作用,共同调节细胞凋亡的发生和进程。
对这些基因和酶的深入研究有助于我们更好地理解细胞凋亡的机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和方法。
细胞生物学中的细胞凋亡过程
细胞生物学中的细胞凋亡过程细胞凋亡是一种非常重要的细胞生物学过程,它在维持生物体内正常细胞数量平衡和发挥生理功能方面起着至关重要的作用。
细胞凋亡也被称为程序性细胞死亡,相对于其他形式的细胞死亡,如坏死,它是一种高度有序的过程,具有特定的形态学和生化学特征。
一、细胞凋亡的形态学特征细胞凋亡过程中,细胞会显示出许多明显的形态学特征,这些特征是经典的细胞凋亡的指标。
1. 细胞体积缩小:凋亡细胞会出现细胞体积缩小的现象,与健康细胞相比,凋亡细胞的体积可能会减少约20%至30%。
2. 核染色质浓缩和核囊“崩解”:细胞凋亡时,细胞核染色质会浓缩,呈现出深染的颗粒状或块状结构。
同时,核囊也会发生明显的“崩解”,形成由碎片组成的结构。
3. 细胞核碎裂和核质分离:在细胞凋亡的早期阶段,细胞核会发生碎裂,形成多个核小体。
随后,核小体与胞浆分离,形成核碎裂体和胞浆尸体。
4. 胞质内出现凋亡小体:细胞凋亡过程中,胞浆内会出现许多嗜伤性小体,这些小体由凋亡细胞的最小功能单位——凋亡体形成。
二、细胞凋亡的生化学特征除了形态学特征外,细胞凋亡还具有一系列的生化学特征,这些特征体现了细胞内分子水平上的变化。
1. DNA断裂:在细胞凋亡过程中,细胞的DNA会发生断裂。
这种断裂同坏死细胞不同,是以整数倍的核小体为单位断裂的,形成DNA梯度。
2. 粒细胞发生率变化:细胞凋亡时,粒细胞总体积基本不变,但其中溶胶(可通过超滤器透析)的质量明显增加。
3. 即刻大量瘦身:在细胞凋亡的过程中,细胞体积快速瘦身进行。
4. 蛋白酶活性上升:在细胞凋亡过程中,细胞内凋亡相关的蛋白酶(如半胱天门冬氨酸蛋白酶)活性明显上升。
5. 短时间内消除核酸:细胞凋亡时,核酸无矿物质酶促下迅速分解,径流至细胞外。
三、细胞凋亡的调控机制在细胞凋亡过程中,许多关键的调控分子起着重要的作用,这些调控分子通过信号传导途径来调节细胞的生理状态。
1. Bcl-2家族:Bcl-2家族是细胞凋亡的关键调节因子,它包括Bcl-2、Bax、Bad等复数成员。
细胞凋亡的信号通路
细胞凋亡的信号通路细胞凋亡在生物学中是一个极其重要的生理过程。
在生物体的不同部分,细胞凋亡起着重要的调控作用。
尽管细胞死亡的机制和过程非常复杂,但有些信号通路在凋亡过程中具有极其重要的作用。
本文将介绍几种主要的信号通路,以及它们与细胞凋亡的关系。
Bcl-2基因家族Bcl-2基因家族被认为是凋亡信号通路的关键参与者。
这个家族包含了多种蛋白质,它们在细胞的凋亡过程中有着重要的作用。
Bcl-2蛋白的作用是抑制细胞凋亡,而Bad蛋白质的作用则是促进细胞凋亡。
其他Bcl-2家族成员包括Bax、Bid、Bok和Bak等。
这些蛋白质与凋亡通路相互作用,从而调节细胞是否进入凋亡过程。
研究表明,Bcl-2家族蛋白质在多种疾病中都有很重要的作用,如癌症、自身免疫疾病和神经系统疾病等。
JNK通路JNK(c-Jun N-末端激活蛋白激酶)在细胞凋亡中也起着重要的作用。
当正常细胞处于应激或损伤状态时,JNK通路被激活,进而导致凋亡的发生。
研究表明,当线粒体受到损伤时,JNK通路也会被激活。
这些结果表明JNK通路在响应细胞应激、损伤和细胞死亡等方面具有很重要的作用。
因此,在研究和治疗许多疾病时,JNK通路都是一个非常重要的治疗靶点。
Caspase通路Caspase是一类重要的凋亡相关蛋白质,在细胞凋亡中发挥重要的作用。
Caspase通路的激活是细胞凋亡发生的最重要的步骤之一。
在凋亡通路中,Caspase经常会被序列激活,从而引发一系列的凋亡反应。
研究发现,Caspase在神经细胞的凋亡中具有非常重要的作用,而且在许多人类疾病中也起着极其重要的作用。
因此,Caspase通路也成为了研究急性损伤和慢性疾病治疗的一个重要领域。
MAPK通路MAPK通路是另一个凋亡相关的通路。
在细胞凋亡的过程中,MAPK被激活并会产生一些炎症反应和细胞凋亡。
沙门氏菌在感染人体细胞时,就利用了这个通路,进而引起了肠道疾病。
因此,MAPK通路在研究和预防疾病的治疗中是非常重要的。
凋亡阳性率及凋亡相关基因bcl-2、bax在宫颈癌放疗前后表达的意义
第24卷第5期2003年10月西安交通大学学报(医学版)J o u r n a l o fX i 'a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y(M e d i c a l S c i e n c e s )V o l .24N o .5O c t .2003凋亡阳性率及凋亡相关基因b c l -2、b a x 在宫颈癌放疗前后表达的意义赵东利1,隋燕霞2,李明众1,宋丽萍1,王书文1(1.西安交通大学第一医院肿瘤放疗科,陕西西安 710061;2.陕西省第二纺织医院病理科,陕西咸阳 712000)摘要:目的 观察30例宫颈癌患者放疗前后的凋亡阳性率及b c l -2、b a x 蛋白表达的变化,以探讨放射治疗肿瘤的机理。
方法 采用免疫组织化学方法和脱氧核苷酸转移酶介导的末端标记技术T U N N E L 标记法对30例Ⅰ-Ⅲ期宫颈鳞癌患者的放疗前后凋亡阳性率及b c l -2、b a x 蛋白表达水平进行检测。
结果 30例患者凋亡阳性率放疗前后的表达分别为76.7%和100%,放疗后显著增高(P *0.05);b c l -2蛋白在放疗前后的表达阳性率分别为73.3%和46.7%,放疗后显著降低(P *0.05);b a x 蛋白在放疗前后的表达阳性率分别为86%和100%,放疗后显著增加(P *0.05)。
结论 放疗的过程就是放射线诱导细胞调亡的过程,放射线通过抑制b c l -2蛋白的表达、增强b a x 蛋白的表达诱发肿瘤细胞的凋亡。
关键词:宫颈癌;放疗;免疫组化;T U N N E L 标记法;凋亡阳性率;b c l -2蛋白;b a x 蛋白中图分类号:R 737.33 文献标识码:A 文章编号:1671-8257(2003)05-0499-03T h e e x p r e s s i o no f a p o pt o s i s -r e l a t e d g e n e s b c l -2a n db a x p r o t e i n a n da p o p t o s i s p o s i t i v i t y i n c e r v i c a l c a r c i n o m ad u r i n g ra d i a t i o n Z h a oD o n g l i ,S u iY a n x i a ,L iM i n g z h o n g ,S o n g L i p i n g ,W a n g S h u w e n (D e p a r t m e n t o fR a d i a t i o nO n c o l o g y ,F i r s tH o s p i t a l o fX i 'a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y,X i 'a n 710061,C h i n a )A B S T R A C T :O b je c t i v e T oe v a l u a t et h ea p o p t o s i s p o s i t i v i t y ,t h ee x p r e s s i o no fb c l -2a n db a x p r o t e i ni n30p a t i e n t s w i t h s qu a m o u s c e l lc e r v i c a lc a r c i n o m a b e f o r e a n d a f t e ra d m i n i s t r a t i o n o fr a d i a t i o n .M e t h o d s W i t h i m m u n o h i s t o c h e m i c a l a n dT D T -d U T Pn i c ke n d l a b e l i n g t e c h n i q u e s ,30c a s e s o f s qu a m o u s c e l l c e r v i c a l c a r c i n o m aw e r e a n a l y z e d .R e s u I t s T h e a p o p t o s i s p o s i t i v i t y be f o r e a n d a f t e rr a d i a t i o n w e r e 76.7%a n d 100%,a n di t w a s s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e da f t e r r a d i a t i o n (P *0.05).T h e p o s i t i v e r a t e s o f b c l -2p r o t e i n b e f o r e a n d a f t e r r a d i a t i o nw e r e 73.3%a n d46.7%;i tw a s s i g n i f i c a n t l y de c r e a s e d af t e r r a d i a t i o n (P *0.05).T h e p o s i t i v e r a t e s o f b a x p r o t e i nb e f o r e a n d a f t e r r a d i a t i o nw e r e 86%a n d100%;i tw a s s ig n i f i c a n t l yi n c r e a s e da f t e r r a d i a t i o n (P *0.05).C o n c I u s i o n B a xa n d b c l -2p r o t e i n p l a y a ni m p o r t a n tr o l ei na p o p t o s i si n d u c e db y f r a c t i o n a t e dr a d i a t i o nt h e r a p y .A p o p t o s i si n d u c e db y r a d i a t i o n i s d u e t ou p r e g u l a t i o no f b a x p r o t e i no r d o w n r e gu l a t i o no f b c l -2p r o t e i n .K E Y W O R D S :c e r v i c a l c a r c i n o m a ;r a d i a t i o n ;i m m u n o h i s t o c h e m i s t r y ;T D T -d U T Pn i c k e n d l a b e l i n g ;a p o pt o s i s p o s i -t i v i t y;b c l -2p r o t e i n ;b a x p r o t e i n 收稿日期:2002-12-30 修回日期:2003-03-12作者简介:赵东利(1968-),男(汉族),在读博士,主治医师. 宫颈癌是最常见的妇科肿瘤,占女性生殖系统恶性肿瘤半数以上,其死亡率为妇科恶性肿瘤的首位[1],放射治疗为宫颈癌的主要治疗手段之一。
(整理)凋亡相关的基因和蛋白.
细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象,是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。
在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞,保证了胚胎的正常发育;在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞,保证了机体的健康。
和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程,在这一节我们就细胞凋亡的分子机理作简要的介绍。
细胞凋亡的途径主要有两条,一条是通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶caspase、一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活caspase。
这些活化的可将细胞内的重要蛋白降解,引起细胞凋亡。
一、凋亡相关的基因和蛋白细胞凋亡的调控涉及许多基因,包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。
其中研究较多的有ICE、Apaf-1、Bcl-2、Fas/APO-1、c-myc、p53、ATM等。
1.Caspase家族Caspase属于半胱氨酸蛋白酶,相当于线虫中的ced-3,这些蛋白酶是引起细胞凋亡的关键酶,一旦被信号途径激活,能将细胞内的蛋白质降解,使细胞不可逆的走向死亡。
它们均有以下特点:①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性;②总是在天冬氨酸之后切断底物,所以命名为caspase(cysteine aspartate-specific protease),方便起见本文称之为凋亡酶;③都是由两大、两小亚基组成的异四聚体,大、小亚基由同一基因编码,前体被切割后产生两个活性亚基。
最早发现人类中与线虫ced-3同源的基因[1]是ICE,即:白介素-1 β转换酶(Interleukin-1 β-converting enzyme)基因,因该酶能将白介素前体切割为活性分子,故名。
通过cDNA杂交和查找基因组数据库,在人类细胞中已发现11个ICE同源物[2],分为2个亚族(subgroup):ICE亚族和CED-3家族(图15-6),前者参与炎症反应,后者参与细胞凋亡,又分为两类:一类为执行者(executioner或effector),如caspase-3、6、7,它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白,引起凋亡,但不能通过自催化(autocatalytic)或自剪接的方式激活;另一类为启动者(initiator),如caspase-8、9,受到信号后,能通过自剪接而激活,然后引起caspase级联反应,如caspase-8可依次激活caspase-3、6、7。
脊髓损伤后细胞凋亡基因调控研究进展
20世纪初以来.脊髓损伤的死亡率由50%逐年下降 至目前的6%。尽管在降低死亡率的同时临床治疗水平 不断提高,但在减轻病人神经损害程度上仍收效甚微【1]。 脊髓损伤以神经损害为主要表现.脊髓神经细胞死亡并 非源于脊髓直接损伤。而是脊髓损伤后细胞凋亡所致【2]。 细胞凋亡是一种基因控制的细胞自杀过程,它通过 清除死亡细胞和代谢产物来维持人体各系统组织的稳 定,而这种清除过程不伴有局部炎症是其最大的特点。 13ardeesy等[3一研究证实,脊髓损伤后广泛存在细胞凋亡现 象。多项研究[}63证实,不管是人类还是动物。脊髓损伤 后出现的神经元和神经胶质细胞死亡均继发于细胞凋 亡。脊髓损伤后神经细胞发生凋亡的机制十分复杂,各 种刺激信号可通过多种途径诱导凋亡发生,同时涉及多 种病理生理过程,其机制总体上并不完全明了。随着分 子生物学的发展,对基因的深入了解,发现细胞凋亡与基 因调控密切相关。脊髓损伤后细胞凋亡是多基因参与的 调控过程,这些基因包括半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白 酶(caspase)基因家族、凋亡相关蛋白Fas及其配体FasL 系统、p53基因、凋亡相关基因Bcl-2家族和即刻早基因 (IEG)等。
5ⅡB
p63基因
p53基因控制细胞周期和DNA修复,介导细胞凋 亡,野生型p53(wt-p53)诱导细胞发生凋亡,突变型p53 (mr-p53)抑制凋亡。Saito等瞳1]在大鼠脊髓横断模型中 发现损伤30 min后横断脊髓邻近细胞有p53表达,2 d内 表达p53的细胞数量先增加后下降,主要表达于细胞核 内,表达的细胞类型有少突胶质细胞、小胶质细胞、星形 胶质细胞,神经元不表达,而p53表达的细胞经TUNEL 检测呈阳性反应,可见p53参与了脊髓损伤后的凋亡调 节。并在其中发挥重要作用。其作用机制可能包括以下 主要环节:①神经细胞DNA轻微损伤,诱导p53于转录 和翻译水平大量表达。②调节相关基因表达,例如使 &卜2、胰岛素样生长因子一I受体(IGF-IR)、癌基因c-myc 等表达减少,而使Bax、p21、Fas等表达增加。③与其他 蛋白形成复合物,参与DNA合成、复制及修复。总之, p53可能具有双向调控作用,即先参与损伤DNA修复,
解析细胞凋亡与肿瘤发生的关联
解析细胞凋亡与肿瘤发生的关联细胞凋亡与肿瘤发生的关联细胞凋亡是指正常的细胞在一定条件下主动死亡,以维持组织和器官的正常生理状态。
而肿瘤则是一种疾病,是由恶性肿瘤细胞不受控制地生长和分裂形成的。
细胞凋亡与肿瘤的发生存在着紧密的关联,本文将对这一关联进行解析。
一、细胞凋亡的调控细胞凋亡是一个复杂而精细的过程,需要多个调控因子的参与。
其中,Bcl-2家族蛋白是细胞凋亡中的重要调控因子之一。
Bcl-2蛋白家族包括抗凋亡蛋白如Bcl-2和Bcl-xL,以及促凋亡蛋白如Bax和Bad等。
正常情况下,这些蛋白之间通过复杂的相互作用来维持细胞的生存与死亡平衡。
而在肿瘤发生过程中,这种平衡被破坏,导致抗凋亡因子的过度表达以及促凋亡因子的异常活化,从而导致细胞凋亡的抑制,促进肿瘤细胞的生长和扩散。
二、细胞凋亡与肿瘤的关系细胞凋亡在肿瘤的发生和发展中起着重要的作用。
正常情况下,细胞凋亡可以有效地清除受损细胞、恶性细胞和失去生殖能力的细胞,起到抑制肿瘤的作用。
然而,在肿瘤发展过程中,细胞凋亡的程度常常受到抑制或被逆转,导致异常细胞的累积和生长。
这与细胞凋亡调控因子的异常表达和失活有关。
例如,Bcl-2蛋白的过度表达常见于多种恶性肿瘤。
Bcl-2的高表达抑制了细胞凋亡的发生,使肿瘤细胞能够逃避正常细胞的死亡信号,从而增殖和扩散。
同时,某些肿瘤细胞还会通过降低促凋亡因子的表达或活性来逃避细胞凋亡的诱导。
这些异常的细胞凋亡调控因子的表达和功能改变,为肿瘤的发生提供了有利条件。
三、治疗肿瘤的策略基于细胞凋亡与肿瘤的关联,研究人员一直致力于开发针对细胞凋亡通路的抗肿瘤药物。
目前,多种抗肿瘤药物已经在临床上得到应用。
一类是针对抑制抗凋亡因子Bcl-2的药物。
这些药物可以阻断Bcl-2与促凋亡因子的相互作用,恢复细胞凋亡通路的正常功能,从而诱导肿瘤细胞的凋亡。
另一类是针对促凋亡因子的药物。
这些药物可以增强促凋亡因子的活性,对肿瘤细胞产生更强的杀伤作用。
2细胞凋亡及相关基因bcl-2,bax蛋白表达变化
万方数据 万方数据ISSN1673—8225CN21-1539/Rwwvc.zglckf,comkf23385083@sinacom张卓,等阿霉素致兔心脏毒性心肌细胞凋亡及相关基因bcl-2,bax蛋白表达变化组兔于第5,8,10周各死亡1只,死后解剖呈心脏扩大、心包积液等急性充血性心力衰竭征象,其死亡原因可能与不同个体对药物的耐受力不同,并且没有采取相应干预措施有关。
最后39只兔进入结果分析。
2.2各组兔心肌组织光镜观察结果光镜下阿霉素16mg/kg组心肌细胞质自溶,出现空泡,组织问质水肿,细胞间质纤维组织增多,可见凋亡细胞等。
阿霉素4mg/kg组心肌组织间质轻度水肿等,细胞核几乎无变化。
阿霉素8mg/kg组病变程度介于二者之间。
对照组无明显变化。
2.3各组兔凋亡心肌细胞的透射电镜观察结果对照组、阿霉素4mg/kg组未见心肌细胞凋亡,阿霉素8mg/kg组和阿霉素16mg/kg组均观察到细胞核变小、核染色质浓缩、边聚的凋亡心肌细胞(见图1)。
2.4各组兔心肌细胞凋亡情况对照组、阿霉素4mg/kg组未见心肌细胞凋亡,阿霉素8mg/kg组和阿霉素16mg/kg组心肌细胞凋亡指数分别为(3.03±0.78)%,(16.78_+3.51)%,显著高于对照组(P<0.01)(见图2)。
沈阳1200邮政信箱110004|(f23385083@sina.comwww.zglckf.com2.5各组兔心肌bax与bcl一2蛋白表达变化见表1。
-b对照组比较,8尸<0.01;与阿霉素8mg/kg组比较,。
P<0.01如表1所示,阿霉素8,16mg/kg组bcl一2蛋白表达显著低于对照组(P<0.01),bax蛋白表达显著高于对照组(P<0.01),bcl一2/bax显著低于对照组(P<0.01)。
阿霉素16mg/kg组bcl-2蛋白表达显著低于阿霉素8mg/kg组(P<0。
01),bax蛋白表达显著高于阿霉素8mg/kg组(P<0.01)。
胃癌细胞凋亡相关基因
胃癌细胞凋亡基因西安国医肿瘤医院研究人员通过大量的研究分析发现,胃癌细胞凋亡是有相关基因控制的,目前发现的有以下三个基因:bcl-2基因、Bax和Fas/FasL。
下面来详细介绍:1.bcl-2基因bcl-2基因编码26kD的膜蛋白,是第一个被确认有抑制凋亡作用的基因。
bcl-2基因激活、过表达可抑制细胞凋亡,从而使细胞增殖和凋亡不平衡,而且会使具有遗传改变又得不到修复的细胞免于死亡而进入细胞循环,多种遗传成分改变可导致肿瘤的发生。
因此,bcl-2在肿瘤发生发展中起着重要的作用。
乳腺癌中,高表达的Bcl-2与乳腺癌细胞凋亡指数呈负相关,而且与有丝分裂指数呈正相关,提示在细胞增殖活跃期,Hcl-2阳性细胞凋亡减少,即Bcl-2过表达影响了细胞凋亡。
Nakamum检测了肠型胃癌、胃腺瘤、肠化生及非化生胃黏膜,发现在肠化生中Bcl-2蛋白表达量最高(77.1%),胃腺瘤(37.5%)和肠型胃癌(10.8%)中较低。
因而认为,Bcl-2蛋白的过表达主要是在胃癌的早期阶段起作用,使转化细胞逃避凋亡,以进一步积累其他基因的异常。
Lauwers采用单克隆抗体124检测正常、伴有肠化生的萎缩性胃炎及异型增生胃黏膜,发现正常胃黏膜仅在胃小凹与腺体交接处增生的干细胞中有Bcl-2蛋白的微表达,而在肠化生黏膜的过增生区域及胃小凹表面分化不良的细胞中均可检测到Bcl-2,这些分化不良的细胞正是胃癌癌前病变的一个特征。
因此推测,胃黏膜受损后增生加快,导致一些分化不良的细胞出现,这些分化不良的细胞又因Bcl-2蛋白的过表达而逃避凋亡,呈现生长优势,细胞寿命延长,基因变异积累的机会增加,为进一步向恶性细胞转化提供了条件。
2.BaxBax是第一个被分离到的Bcl-2家族成员之一,与Bcl-2的同源区主要集中在BH1和BH2区。
Bax的功能与Bcl-2相对,可促进细胞的凋亡。
Bax与Bcl-2在体内的表达呈部位互补形式。
Bcl-2倾向于分布在生长细胞、增殖细胞,而Bax倾向于分布在终末分化细胞、退化细胞,在凋亡旺盛的细胞中表达更强。
凋亡的相关蛋白指标
凋亡的相关蛋白指标1. Bcl-2家族蛋白Bcl-2家族蛋白是凋亡调控的关键分子,包括抗凋亡蛋白(如Bcl-2、Bcl-xL)和促凋亡蛋白(如Bax、Bad)。
这些蛋白质通过调控线粒体膜的通透性,控制细胞凋亡的启动。
高表达的抗凋亡蛋白可以抑制线粒体膜电位的改变,阻止细胞凋亡的发生;而促凋亡蛋白则促进线粒体膜的破坏,引发细胞凋亡。
2. Caspase蛋白Caspase是一类半胱氨酸蛋白酶,它们在细胞凋亡过程中起到关键的调控作用。
Caspase蛋白可以被激活后,参与细胞内多个凋亡信号通路的执行。
它们可以分为启动子Caspase和效应子Caspase 两类。
启动子Caspase在凋亡信号通路的上游被激活,然后激活效应子Caspase,最终导致细胞凋亡的执行。
3. p53蛋白p53是一种重要的抑癌蛋白,也参与了细胞凋亡的调控。
在细胞受到DNA损伤等应激信号后,p53蛋白会被激活,并促使细胞进入凋亡。
p53蛋白可以通过多种途径,如上调Bax蛋白的表达、抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表达等,来促进细胞凋亡的发生。
4. Fas蛋白Fas蛋白是细胞表面的一种受体蛋白,也是细胞凋亡信号通路中的一个重要分子。
当Fas受体与其配体结合时,会激活Caspase蛋白的级联反应,最终导致细胞凋亡。
Fas蛋白的异常表达与多种疾病的发生和发展密切相关,如肿瘤的恶性转移、自身免疫性疾病等。
5. c-Jun N端激酶(JNK)蛋白JNK是一种丝裂原活化蛋白激酶,参与了细胞凋亡的调控。
JNK蛋白可以被多种刺激因子激活,如细胞应激、DNA损伤等。
激活的JNK蛋白可以通过磷酸化下游靶蛋白,如Bcl-2蛋白家族成员,来促进细胞凋亡的发生。
以上所提到的凋亡相关蛋白指标只是凋亡调控网络中的一部分,还有许多其他蛋白质也参与了细胞凋亡的调控。
了解这些蛋白质的功能和相互作用对于深入研究细胞凋亡的机制以及相关疾病的治疗具有重要意义。
随着科学技术的不断进步,对凋亡相关蛋白指标的研究也将进一步深入,为未来的治疗手段提供更多可能性。
诱导细胞凋亡的相关基因
诱导细胞凋亡的相关基因1. TP53:这个基因编码为p53蛋白,是细胞凋亡的关键基因之一,它参与信号转导途径,并直接或间接地调节凋亡途径。
2. BAX:这个基因编码为BAX蛋白,也是细胞凋亡的关键基因之一,它可以形成孔道,导致线粒体外膜的通透性改变,引发caspase-9和caspase-3激活,从而诱导凋亡。
3. BCL2:这个基因编码为BCL2蛋白,是B家族抗凋亡蛋白之一,可以保护细胞免受线粒体损伤,从而抑制凋亡。
4. CASP3:这个基因编码为caspase-3蛋白,是重要的凋亡执行器蛋白,它可以在被激活后,裂解多种细胞内蛋白质,从而导致细胞死亡。
5. FAS:这个基因编码为Fas蛋白,是调节细胞凋亡的关键基因之一,Fas和其配体FasL结合后,通过信号转导途径激活caspase-8和caspase-3,最终导致凋亡。
6. CASP8: 这个基因编码为caspase-8蛋白,是外源性凋亡途径的关键酶,其参与配体受体复合体调控凋亡的信号途径,在细胞凋亡过程中发挥重要作用。
7. APAF1: 这个基因编码为APAF1蛋白,是凋亡体的重要成分之一。
凋亡体是线粒体与Ⅰc/Ⅱc的复合物,能够促进Caspase-9活化,从而引发下游Caspase-3的级联反应,最终导致细胞凋亡。
8. XIAP: 这个基因编码为XIAP蛋白,是调控caspase酶活性的抗凋亡蛋白家族中的主要成员,它通过直接结合和抑制caspase-3和caspase-7的活性来发挥其细胞凋亡抑制作用。
9. ERBB2: 这个基因编码为ERBB2(HER2)蛋白,ERBB2属于表皮生长因子受体家族,被认为是诱导乳腺癌细胞凋亡的关键分子。
10. TNFRSF10B: 这个基因编码为TNFRSF10B蛋白,是Tumor Necrosis Factor ligand superfamily成员之一,通过激活下游caspase酶,发挥诱导细胞凋亡的作用。
凋亡蛋白Bax和抗凋亡蛋白Bcl2与胎膜早破的关系
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凋亡蛋白Bax和抗凋亡蛋白Bcl一2与胎膜早破的关系
崔淑英崔满华’孙爽鲍俊兰张玉敏(吉林大学第四医院妇产科吉林省长眷市130011)
【摘要】 目的探讨细胞凋亡相关基因蛋白Bax、Bel-2在胎膜早破(PROM)组与孕足月胎膜未破裂组胎膜组织上的表达情况及
Bax、Bcl-2是一对研究最多的重要凋亡调控基因,但是否 参与了胎膜组织上细胞凋亡调控,文献报道并不一致。卢宗 杰…等研究发现,抑凋亡基因Bcl-2在绒毛膜合体滋养细胞 表达,促凋亡基因bax在胎膜上所有细胞都有表达,说明二者 的确参与了胎膜上细胞凋亡调控,从而加速细胞凋亡。
本研究中发现抑凋亡蛋白Bcl-2在2组绒毛膜合体滋养 细胞及滋养细胞均有表达,在羊膜上皮细胞也可见少量表达, 促凋亡基因Bax在胎膜上所有细胞都有表达,但以合体滋养 细胞、细胞滋养细胞及羊膜上皮细胞为主。在发生PROM的 胎膜组织,Bax表达水平明显升高,而Bcl-2降低,这种促、抑 凋亡蛋白的不平衡表达状态,容易形成Bax/Bax二聚体,从而 加速细胞凋亡。在本实验虽有Bax明显升高,Bcl-2明显下 降,但Bax与Bcl-2间的表达强度无相关性(rI=0.07162,P> 0.05)。过度的细胞凋亡可导致组织活性细胞减少,从而影响 胶原纤维合成及细胞外基质沉积,胎膜韧性下降,局部胎膜变 薄导致胎膜破裂;细胞凋亡还可刺激基质金属蛋白酶(matrix metailo-proteinases,MMPs)的表达、活化,而MMPs是降解胎膜 细胞外基质和胶原纤维的主要蛋白水解酶哺】。在未受产程 影响的宫颈内口处胎膜明显弱化,张力度下降,细胞凋亡和 MMP一9水平均升高坤’1引,说明细胞凋亡和MMPs具有协同 作用,促使胎膜组织结构发生病理改变,最后导致胎膜破裂。
凋亡相关的基因和蛋白
基因是人体最主要的抗凋亡基因。
它编码的Bcl-2 蛋白主要分布在线粒体外膜、细胞膜内表面、内质网膜及核膜等处。
广泛存在于造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、神经细胞及多种肿瘤细胞,但在肝、肾、肺中仅有微量表达。
在bcl-2 转基因小鼠可观察到细胞凋亡减少、免疫细胞存活延长而增加患脓毒症时的生存率。
体内和体外实验都表明bcl-2 基因可抑制各种刺激下多种细胞的凋亡。
bcl-2 的过度表达可防止糖皮质激素、射线等引起的造血细胞凋亡。
也可防止撤除神经生长因子或病毒感染后的神经元凋亡。
Bcl-2 抗凋亡的机制目前认为主要有:①拮抗促凋亡基因bax;②抑制促凋亡的蛋白质细胞色素c 自线粒体释放到胞质;③阻止胞质中的细胞色素c 激活caspase;④有抗氧化及维持细胞内钙稳态等作用。
bax 基因属于bcl-2 基因家族,编码的Bax 蛋白可与Bcl-2 形成异二聚体,对Bcl-2 产生阻抑作用。
研究发现Bax/Bcl-2 两蛋白之间的比例关系是决定对细胞凋亡抑制作用强弱的关键因素,因此认为,bax 是极重要的促细胞凋亡基因之一。
Bax 的表达更为广泛,它可出现在肝细胞、肾小管上皮细胞、呼吸系上皮细胞和支气管平滑肌、血管平滑肌细胞中。
我们在创伤失血性休克大鼠发现,创伤后1 h 肝、肾、肺、肠组织中Bax 表达显著增强,于创伤后3 h 达高峰,持续24 h 以上,并与组织细胞的凋亡发生率显著相关。
创伤前后Bcl-2 在肝、肺、心、肾、小肠平滑肌细胞中均未表达。
我们在肠缺血再灌注损伤大鼠观察到,肝小叶中央静脉周围的血液灌注不良区域肝细胞凋亡多,Bcl-2 表达逐渐减弱直至不表达,而外围区表达则增强。
付小兵报道,在肠缺血再灌注损伤大鼠,损伤早期细胞凋亡与Bcl-2 表达均明显增加,随着再灌注时间延长,Bcl-2 表达增多,凋亡减少,肠黏膜结构损伤减轻。
提示内在的抗凋亡机制激活,并在减轻组织损伤中起作用。
bcl-2 基因启动子具有NF-κB的结合位点并受其调控,故NF-κB可活化通过诱导bcl-2 及其他抗凋亡基因而阻止细胞凋亡。
浅谈癫痫发生与细胞凋亡调控因子Bcl-2、Bax的关系研究进展
结合,使线粒体功能发生异常改变、引发凋亡。 Bcl-2 和 Bax
细胞是否发生凋亡,Bcl-2 增高,抑制细胞凋亡;Bax 增高,促
进细胞凋亡。 田淼晶等成功诱发大鼠颞叶癫痫模型后,发现
大鼠海马中 Bcl-2 和 Bax 蛋白表达水平 SE 组较 NS 组明显
[11] 赵爽,黄瑞雅. 癫痫与神经元凋亡调控[ J] . 右江民
点与 Melissa Barker-Haliski 的研究结果相一致。 而 Bcl-2 的
作用就是拮抗谷氨酸的兴奋性,从而抑制神经元的凋亡,具
体机制可能有以下几种:①胞浆内质网 Bcl-2 控制 Ca2+ 从内
质网释放而抑制细胞凋亡;②线粒体外膜层上 Bcl-2 的过表
达可减弱由凋亡因子诱导的线粒体膜通透性的增加,并增加
综 述
体且高表达、结合成簇,进而与 Bcl- 2 等凋亡抑制相关蛋白
海马神经元凋亡的影响[ D] .石家庄:河北医科大学,2018.
可以说是一对调控细胞凋亡的正负因子,二者的比值决定了
族医学院学报,2009,31(6) :1059-1061.
二、 癫痫与细胞凋亡
细胞凋亡又称细胞程序性死亡,是由基因控制的由细胞
内部程序激活而发生的自杀性死亡。 凋亡广泛存在于生物
体内,参与机体内多项生命活动及维持内环境的稳定。 目前
研究指出,癫痫造成的神经元损害有一部分是通过神经细胞
凋亡实现的。 赵瑞等建立了 KA 诱导大鼠癫痫模型,显示癫
生,产生一系列细胞毒性作用,最终导致神经元损伤。 这一
浅谈癫痫发生与细胞凋亡调控因子
Bcl - 2、Bax 的关系研究进展
田惠中 李今子
一、 概述
癫痫是神经系统的常见疾病之一,是脑部神经元过度同
细胞凋亡相关蛋白研究进展
2、BCL- 2 家族蛋白
Bcl-2被以为是细胞凋亡蛋白家族中最主要旳调控 蛋白。它们在线粒体参加旳凋亡途径中起调控作 用,能控制线粒体中细胞色素c等凋亡因子旳释放。
Bcl- 2 家族分为两大类: 一类是抗凋亡蛋白, 主 要涉及Bcl- 2、Bcl- xL 和 Bcl- w等; 另一类是 促凋亡蛋白, 主要涉及 Bax、Bak、Bid、Bim 和 Bad 等。
在线粒体损伤后,细胞色素C从构建旳孔隙中进入细 胞液,与抗恶性贫血因子1和caspase-9构成了凋亡 复合体。在caspase-9被激活后,再作用于其下游旳 caspase-3酶原,活化旳caspase-3作为效应子,作 用于不同旳靶分子,经蛋白水解作用造成细胞凋亡 。
3、P53蛋白
肿瘤克制蛋白 p53 在维持蛋白组旳完整 性中起着主要旳作用。p53 作为一种转录 因子对 DNA损伤做出反应,并诱导下游蛋 白如 p21, Mdm2 和 Bax 旳体现, 这些下 游蛋白能够调整细胞周期和凋亡。正常旳 p53 在细胞里旳功能有多种, 但目前研究 最多旳有两种, 一种是克制细胞分裂, 让 其停留在细胞周期旳 Gl 期,另一种是使 细胞凋亡, 此两种功能与 p53 转录旳能 力都有一定程度旳联络。
细胞凋亡有关蛋白旳研究进展
序言:
细胞凋亡是细胞旳一种基本生物学现象, 在多 细胞生物清除不需要旳或异常旳细胞中起着必 要旳作用。
细胞凋亡是多蛋白严格控制旳过程, 伴随分子 生物学技术旳发展对多种细胞凋亡旳过程有了 较为进一步旳认识, 但是迄今为止凋亡过程确 切机制尚不完全清楚。
细胞凋亡是一种主动过程,它涉及一系列蛋白 旳激活、 体现以及调控等旳作用。其中 caspase 家族蛋白、Bcl- 2 家族蛋白和 p53 蛋白、 survivin 蛋白等在凋亡旳信号转导中 扮演着主要角色。
凋亡相关基因
凋亡相关基因淋巴细胞凋亡是一种对代谢有重要影响的细胞变化,具有实现免疫反应、衰老、病理学状态和细胞平衡反应等多种功能原因。
淋巴细胞凋亡的几种形式,包括特异性和非特异性凋亡。
淋巴细胞凋亡涉及的相关基因有:1. Bcl-2 (B-Cell Leukemia/Lymphoma-2):Bcl-2 (B-CellLeukemia/Lymphoma-2) 基因是一种内源性细胞凋亡相关基因,可抑制细胞凋亡发生,参与调节和保护淋巴细胞。
2. Bcl-xL:Bcl-xL是一种内源性细胞凋亡相关癌基因,主要用于维持淋巴细胞的存活。
3. Bax:Bax是一种外源性凋亡基因,可以通过调节周期和凋亡因子,影响淋巴细胞凋亡的发生和发展。
4. Caspase-1:Caspase-1是一种外源性凋亡基因,其主要功能是激活核内限制凋亡信号,影响淋巴细胞凋亡的发生。
5. PARP (Poly ADP-Ribose Polymerase):PARP 是一种外源性凋亡蛋白,参与促进淋巴细胞的凋亡,在细胞凋亡过程中也具有重要作用。
6. CD95 (Fas):CD95 (Fas) 是一种外源性细胞凋亡基因,属于 TNF(肿瘤坏死因子)家族,可以诱导淋巴细胞凋亡发生。
7. TNFR (Tumour Necrosis Factor Receptor):TNFR (Tumour Necrosis Factor Receptor) 也属于 TNF 家族,主要功能是介导细胞凋亡过程及其他凋亡反应,从而影响淋巴细胞凋亡。
淋巴细胞凋亡可以诱发一系列生促因子和凋亡因子的聚集,通过对某一特定的细胞蛋白进行相应的修饰,最终来实现抗凋亡的作用,从而影响淋巴细胞的存活。
淋巴细胞凋亡中调控机制可以说是十分复杂的,其中涉及到诸多基因与蛋白介导及调控等机制,上述这些凋亡相关基因就是其中的重要组成部分。
比如 Bcl-2 和 Bcl-xL 基因可以作为抗凋亡的重要性因子,可以有效的抑制淋巴细胞凋亡的发生;而 Bax、Caspase-1、PARP 和 CD95(Fas)等外源性凋亡基因,及 TNFR 内源性凋亡基因"; 则可以作为淋巴细胞凋亡的诱导促进因素,同时还可以参与淋巴细胞的脱髓鞘和凋亡过程反转等功能。
细胞凋亡的分子机制_二_调节细胞凋亡的相关基因
、 Ich- 1
[ 8]
、 Nedd- 2
[ 9]
、 Cpp32
[ 10]
。这个
家族的基因产物因能促进细胞死亡而被称为 死亡基因, 它们对细胞凋亡的调节一般认为 都是通过蛋白水解激活或失活底物蛋白实现 的。 ( 三) c - myc 、 c- fos、 c - jun 癌基因与细
62
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中国中西医结合外科杂志 1998 年第 4 卷第 1 期
达量很低, 因此它不足以使细胞停止生长或 死亡。但当细胞受到某种损伤如 DNA 损伤 或缺氧后 , P53 蛋白量的表达会急剧升高 , 使 细胞停止在 G1 期 , DNA 复制中止 , 以便有 足够的时间使损伤的 DNA 得以修复[ 13] 。如 损伤难以修复, P53 启动凋亡而引发细胞自 杀, 不致产生具有癌变倾向的基因突变。能 引起 P53 蛋白量升高的因素很多 , 几乎所有 能产生 DNA 损 伤的试剂、 药物 均能使 P53 蛋白升高, 包括紫外线、 X 射线、 各种抗癌药 物等。 周期蛋白 ( cyclin) 是细胞生长的正调节 蛋白。在细胞周期的调节中 , 周期蛋白通过 周期蛋白依赖性激酶 ( CDK) 对许多在 G1 期 至 S 期及 G2 期至 M 期起关键性作用的底物 进行磷酸化, 从而控 制细胞周期。 P53 就是 通过对 CDK 的调节而发挥在细胞周期中的 作用 的。 主要 认 为 是 通 过下 游 基 因 P21 、 P21w t / cip- 1 来抑制 CDK 。正常的细胞周 期受到细胞周期蛋白, CDK 及细胞周期调控 转录因子 E2F 的调控。其中 CDK 可使一系 列蛋白如 Rb 、 P107 、 P130 等发生磷酸化, 从 而解除 Rb、 P107、 P130 等对 E2F 的抑制作 用, E2F 得以发挥基因转录的能力, 促进一系 列基因包括 DHRF 、 TK、 cdc- 2 、 c- myc 等的 表达 , 使细胞进入细胞周期, E2F 的大量表达 可使 细 胞从 1 期 进 入 S 期[ 14] 。实 验 证明 E2F 能直接与 DNA 结合 , 但当 E2F 与另一 蛋白质 DP 结合后, 其 DNA 结合能力会大大 提高 [ 15] 。 虽然 Rb 和 P 53 都 能抑制细胞生长, 使 其停留在 G1 期 , 但与 Rb 不同 的是 P53 经 P21 WAF - 1/ CIP - 1 进行调控 [ 16] , 而 Rb 是 抑制 E2F 的转录 而间接 抑制 细胞生 长的。 由于 P53 有很强的 抑制细胞生长及致细胞 凋亡的能力 , 目前在临床上作为基因治疗的 主要试验基因之一。 ( 五) Fas/ Ap0- 1 细胞增殖、 分化、 存活等受各种细胞因子 的调控, 细胞因子通过细胞膜受体将信号传
凋亡相关基因Bcl-2、Bax及细胞色素C在糖尿病胃组织壁细胞中的表达
[ 者 简介 ] 学 平 , ( 95年 ) 汉 族 ,硕 士 , 师 。 作 吴 男 17 , 讲 *通 讯 作 者 ( owh m ors o dn eso l b d rse) T o crep n ec h ud eadesd
第 2 期
吴 学 平 等 .凋 亡相 关 基 因 B l 、 a c 2 B x及 细 胞 色 素 C 在糖 尿 病 胃组 织 壁 细胞 中的 表 达 一
C Re u t er m an n a eo i m e tg s rc e p y n ss g i c n l n r a e . s lsTh e i i g r t fp g n a t i m t i g wa i n f a ty i c e s d.v c o a e e e a i a u l rd g n r —
粘 膜萎缩 , 管异 常 等 有 关 , 机 理 尚未 完 全 阐 明。 血 其
近 年来研 究 发 现 糖 尿 病 可 导 致 不 同部 位 的 细 胞 凋
食 欲不振 等症 状 。据 报 道 , 尿 病 性 胃瘫 的发 病 率 糖 高达 3 %一 5 [ , 0 0 1 不仅 可 明显影 响患 者食 物 的消 ]
化 学 观 察 B l 、 a 细 胞 色 素 C蛋 白表 达 变 化 。结 果 糖 尿 病 组 大 鼠 胃 内色 素 残 留 率 显 著 增 加 , c 2B x及 一 胃壁 细 胞 胞 质 空 泡 改 变 。 与 正 常 对 照 组 比 较糖 尿 病 组 大 鼠 胃壁 细 胞 B x 细胞 色素 C 表 达 随 病 程 延 长 显 著 增 加 , B l a及 而 c 2随 病 程 延 长 表 达 减 弱 。结 论 一 B l 、 a 及 细 胞 色 素 C在糖 尿 病 胃组 织 壁 细 胞 中 出 现 了一 定 的 变 化 规 律 。 引 起 壁 细 胞 凋 亡 增 加 , 致 胃 粘 膜 功 能 异 常 , c2B x 一 导 这 可 能是 糖 尿 病 胃瘫 的 重 要 发 病 机 制 之 一 。
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凋亡相关基因Bax、Bad和Bcl-2与PTSD的相关性肖甄男中国医科大学 93期【摘要】创伤后应激障碍(PTSD)是指由于异常威胁性或灾难性心理创伤导致延迟出现和长期持续的精神障碍。
PTSD患者有强烈的恐惧和惊吓反应,血中糖皮质激素浓度反常低下,下丘脑一垂体一肾上腺轴(HPA)轴调节紊乱,激活糖皮质激素受体进而上调促凋亡基因Bax,Bad引起海马神经元凋亡,海马萎缩,体积缩小。
从而影响记忆学习功能的发挥,造成不同的记忆损害甚至导致记忆缺失。
杏仁核是大脑中的“恐惧中枢”,杏仁核和海马的功能密切相关,海马的功能受杏仁核的调节而实现。
PTSD导致凋亡相关基因Bax和Bcl一2比值增大,使杏仁核神经元细胞出现凋亡,杏仁核变稀疏,功能减退。
Bcl-2相关家族在海马,杏仁核细胞凋亡中起到了关键性的作用The Relationship of Apoptosis—related Genes Bax,Bad and Bcl-2 with Pathogenesisof Post—traumatic Stress DisorderXIAO Zhen-nan(93k, China Medical University)【Abstract】 Post-traumatic stress disorder(PTSD)is an anxiety disorder that can develop after exposure to one or more traumatic events threatened or caused grave physical harm. PTSD patients have a strong sense of fear and startle response,abnormal low blood glucocorticoid concentration,disordered HPA axis, activation of glucocorticoid receptor and the expression of apoptosis—related genes Bax,Bad is down-regulated. These changes cause neuronal apoptosis in hippocampus, hippocampus atrophy,volume decreased and affect the exertion of memory and learning function,inducing different memory impairment even memory lost. Amygdala nucleus is the brain’s “fear center”.The function of hippocampus is closely linked with amygdala and realized by the regulation of amygdala. PTSD increases the ratio of Bax/ Bc1—2 and induces neuronal apoptosis in amygdala, causing the amygdala sparse and hypofunction. Bcl-2 related family play an important role in the neuronal apoptosis in hippocampus and amygdala.创伤后应激障碍(posttraumatic stress disorder,PTSD)是指由于灾害、战争、恐怖事件、交通意外等引起的巨大痛苦或受惊吓、遭受悲剧导致的精神、身心症状的持续状态或焦虑综合征。
是应激疾病中最为典型的一种[1],严重影响人们的生存质量。
PTSD患者有强烈的恐惧和惊吓反应;其血中糖皮质激素浓度反常低下,HPA 轴调节紊乱。
在严重创伤应激急性期,在中枢神经系统(CNS)皮质边缘区,特别是杏仁核、海马和下丘脑等处短期内神经可塑性改变,提示这些脑区可能为CNS应激应答敏感区。
研究表明,PTSD大鼠海马萎缩[2],海马神经元发生凋亡[3],杏仁核和海马的功能密切相关,海马的部分功能可由杏仁核的调节而实现[4],杏仁核作为边缘系统中重要的皮质下核团,在PTSD时也发生细胞凋亡[5]。
杏仁核与海马神经元细胞的凋亡可能与PTSD的发病密切相关。
1. 细胞凋亡细胞凋亡是指为维持内环境稳定而由基因控制的,机体正常细胞在受到生理和病理性刺激后出现的一种自发的,在自身基因调控下进行的一种主动死亡,是机体维持自身稳定的一种基本生理机制。
在生理条件下细胞凋亡主要是作为机体调节细胞群生长消亡平衡的重要手段,与细胞增殖一起维持机体细胞群的自身稳定。
细胞凋亡与坏死有本质的不同,凋亡是一个有基因表达的主动死亡过程。
细胞凋亡过程受到一系列相关基因的调节和控制:抗凋亡成员(又称抗凋亡蛋白,antiapoptotic proteins)有Bcl-2、Bcl—xL、Bc1-w、ced-9等,促凋亡成员(又称凋亡前体蛋白,Proapoptotic proteins)有Bad、Bax、Bak、Bid、Bik、Bim、Bcl-xs等。
促凋亡成员又分为两类:仅含BH3同源区域(BH3 only Proreins)的成员,包括Bik,Bid,Bad,Bim,Bmf等;含多个同源区域(Bcl-2 homology domain,BH)的成员,包括Bax、Bak、Bcl-xs、Mtd。
有研究者【6】将凋亡发生过程分为四个步骤,即诱导凋亡刺激信号的出现、凋亡诱导阶段、凋亡执行阶段和细胞死亡后解体阶段。
而凋亡基因Bcl-2家族主要在凋亡执行阶段发挥作用。
2. 凋亡基因Bcl-2家族细胞凋亡途径中存在Fas/Fas—L介导的死亡受体通路[7-8]和Bcl一2家族调节的线粒体通路【9】。
细胞凋亡过程十分复杂,涉及不同基因及其产物的调控和细胞因子的调节。
各种刺激凋亡发生的因素均可破坏线粒体膜,开放线粒体膜孔道、使跨膜电位下降及渗透性增加,并使线粒体内的细胞色素C(Cyt-c)等凋亡因子外溢而激活细胞质内特异性凋亡酶,即半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(caspases),进而导致细胞凋亡。
近年来研究表明,Bcl一2家族成员的构成比例是上述两种凋亡通路的核心机制之一,尤其这一家族的2个代表性成员Bax 和Bcl-2,是目前公认的哺乳动物细胞凋亡过程中的正、负调控剂[10]。
Bcl-2/Bax基因主要在凋亡执行阶段发挥作用, Bax基因与Bcl-2基因同源,二者可形成异二聚体或Bax与自身形成二聚体,通过转基因动物和基因转染实验研究发现,Bc1-2对细胞凋亡具有明显的抑制作用,而Bax拮抗Bc1-2,促进细胞凋亡。
因此Bcl-2与Bax的比例决定着细胞受凋亡因素刺激后的生存与凋亡,一切促进或抑制凋亡基因对细胞凋亡的影响最终归结为Bax与Bcl一2比值的改变。
2.1 Bcl-2与BaxBcl一2家族成员含有1~4个同源结构域,现已至少发现19个同源物。
根据蛋白在细胞凋亡中的功能可将Bcl一2基因家族分为两类:一类是抗凋亡的,如Bcl一2、Bcl—xl、Bcl—W、Mcl—l;一类是促进凋亡的,如Bax、Bak、Bad、Bid、Bim [11]。
其中Bcl一2是B细胞淋巴瘤/白血病-2(B-celllymphoma /leukemia-2)的缩写。
定位于人染色体18q21.3,在正常组织中低表达。
1985年,Tsujimoto等【12】研究滤泡性非霍奇金B细胞淋巴瘤时,从其染色体断裂易位点初克隆而得。
Bcl一2是第一个被确认有抑制凋亡作用的基因[13],Bc1-2抑制氧自由基的产生或起到抗氧化剂的作用而阻断细胞凋亡[14]。
Bcl-2是一种直接调节细胞凋亡的线粒体膜蛋白,其C末端含有1个由l9个氨基酸组成的疏水跨膜区,作为信号锚定序列,负责定位和插入到线粒体外膜,抑制细胞凋亡,其表达可对抗细胞内外的氧自由基对细胞的毒害与损伤作用,其在细胞内表达增强可以抑制或防止多种因素或因子诱发的细胞凋亡,延长细胞的寿命,是许多生理或病理凋亡的关键性调节因子。
Bax是最早发现的促凋亡因子,其中21%的氮基酸与Bcl一2同源。
Bax分子结构中含有类似于抗凋亡成员的疏水C端,然而亚细胞分级和免疫组织化学实验均表明Bax在正常细胞中主要定位于细胞浆。
虽然在线粒体上也发现有部分Bax存在,但Bax分子并非插入线粒体外膜内而是附着于线粒体表面[15]。
Bcl-2家族成员复杂的相互作用通过控制线粒体外膜的透化作用(MOMP)而实现的。
Bax在组织器官中的表达比Bcl-2更加广泛,主要分布在线粒体外膜上。
正常情况Bax位于胞质,在凋亡信号诱导下,胞质内的Bax接到死亡信息使其构象发生改变,由胞质移位并插入到线粒体膜中,并在此形成微孔结构的低聚物Bax—Ba x同源二聚体,然后激动MOMP[16],开启线粒体通透性转换孔引起线粒体跨膜电位下降,释放凋亡前因子包括细胞色素C、omi/htra2、Smac /DIABLO和核酸内切酶G,释放的细胞色素C与凋亡蛋白活化因子(apoptosis proteinaseactivating factor-1, Apaf-1)、dATP及 caspase一9前体结合形成凋亡小体而发生凋亡[17-19]Bcl-2存在于线粒体外膜,其表达可竞争性地与Bax蛋白结合,形成比Bax/Bax同源二聚体更稳定的Bax/Bcl一2异源二聚体,从而“中和”Bax/Bax诱导凋亡的作用,终止细胞凋亡的发生。
Oltvai et al[20]认为,决定细胞命运的关键因素是抑制与促进二者间的比率,Bc1-2、Bax分别是凋亡抑制和促进因子,其比值与细胞凋亡的发生直接相关,如二者表达量平衡则细胞生存期正常;当Bcl-2表达量较高时,形成异源二聚体Bcl一2/Bax,抑制细胞凋亡;当Bax 表达量较高时,形成同源二聚体Bax/Bax,通过抑制Bcl-2的抗凋亡作用而促进细胞凋亡的发生【21】。
因此有学者将Bc1-2和Bax的比值称作“凋亡开关”【22】。
2.2 BadBad基因首先从鼠的cDNA文库中克隆鉴定出,其后又克隆出人的同源基因,由Yang等于1995年发现,其编码一个含204个氨基酸的蛋白质。
双杂交和序列分析发现,Bad可与Bc1-2和Bcl-xL结合形成异源二聚体,具有促进细胞凋亡作用,故名Bad(Bcl-xL/Bcl-2 associated death promoter) 。