凋亡相关基因BaxBad和Bcl

凋亡相关基因BaxBad和Bcl

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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 Pathogenesis

of Post—traumatic Stress Disorder

XIAO 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Bax

Bcl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 proteinase