黃兆宇，武睿超，冉江華，劉鈞漢，張 黎，鄭克譜，李 望，周 燾，張熙冰

(昆明醫(yī)科大學(xué)附屬甘美醫(yī)院肝膽胰血管外科，云南 昆明 650011)

細(xì)胞凋亡是指為維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，由基因調(diào)控的細(xì)胞自主、有序的死亡，又稱程序性細(xì)胞死亡[1]。細(xì)胞凋亡是一件主動(dòng)的過(guò)程，它涉及一系列基因的激活、表達(dá)以及調(diào)控等過(guò)程，是為了更好適應(yīng)生存環(huán)境而主動(dòng)采取的一種死亡過(guò)程。它在生物體的進(jìn)化、內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定以及多個(gè)系統(tǒng)的發(fā)育中起著重要作用，且凋亡過(guò)程的紊亂可能與許多疾病的發(fā)生有直接或間接的關(guān)系。因此，有關(guān)細(xì)胞凋亡過(guò)程的研究，已成為生物學(xué)及醫(yī)學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，引起越來(lái)越多人關(guān)注。

線粒體是一種存在于大多數(shù)細(xì)胞中的、雙層膜包被的細(xì)胞器，是細(xì)胞中制造能量的主要結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所；此外，線粒體還參與細(xì)胞凋亡、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞增殖與細(xì)胞代謝等過(guò)程。有研究表明，線粒體是細(xì)胞凋亡調(diào)控的中心。在各種致傷因素作用下可發(fā)生線粒體滲透性移位[2]，并最終導(dǎo)致線粒體雙層膜之間的蛋白質(zhì)，如Cytochrome C、凋亡誘導(dǎo)因子[3](AIF)等進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，啟動(dòng)細(xì)胞凋亡程序，引起細(xì)胞凋亡[4]。現(xiàn)本文就近年來(lái)線粒體誘發(fā)細(xì)胞凋亡機(jī)制的研究進(jìn)行綜述。

1 線粒體外膜通道的形成

1.1線粒體膜通透性轉(zhuǎn)化孔(mPTP)的開放：mPTP是存在于線粒體內(nèi)外膜之間的一組蛋白復(fù)合體，是一種非特異性通道，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為其是由外膜電壓依賴的陰離子通道(VDAC)、內(nèi)膜腺嘌呤核苷轉(zhuǎn)位蛋白(ANT)以及親環(huán)素D組成[5]。正常情況下，mPTP只允許相對(duì)分子質(zhì)量<1 500的離子自由通過(guò)，但在凋亡信號(hào)的刺激下，mPTP完全開放，使相對(duì)于分子質(zhì)量>1 500的離子以及可溶性物質(zhì)非選擇性地自由通過(guò)，從而打破了內(nèi)膜的完整性，導(dǎo)致如下后果：①離子平衡紊亂，如鈣超載等，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。②膜電位去極化，基質(zhì)腫脹，使膜間蛋白如Cytochrome C、凋亡誘導(dǎo)因子(AIF)等進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。但是也有研究表明：在mPTP未開放的情況下也檢測(cè)到了Cytochrome C的釋放，良性陰離子，如脂酸，促進(jìn)了mPTP，但是沒(méi)有檢測(cè)到去極化的發(fā)生[5]。

2 Bcl-2蛋白家族與細(xì)胞凋亡

Bcl-2蛋白家族是一個(gè)特別的家族，主要位于線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和連續(xù)的核周膜上，其成員中有的促進(jìn)細(xì)胞凋亡，如Bdd、Bid、Bax、Bak，有些成員阻止細(xì)胞凋亡，如Bcl-2、Bcl-x、Bcl-w。促凋亡蛋白Bax、Bak位于線粒體外膜上，能在此形成釋放孔道，導(dǎo)致線粒體膜通透性增強(qiáng)，使膜間隙的可溶性蛋白進(jìn)入胞質(zhì)，進(jìn)而誘發(fā)細(xì)胞凋亡。在凋亡信號(hào)的刺激下，相應(yīng)的促凋亡蛋白會(huì)發(fā)生構(gòu)象改變，形成對(duì)應(yīng)的寡聚體，促凋亡寡聚體會(huì)整合到線粒體外模上形成新的孔道允許Cyt C從線粒體釋放[6]。有研究也發(fā)現(xiàn)Bax或Bax與tBid可促使線粒體膜脂質(zhì)自身形成釋放孔道[7]。

3 線粒體釋放的促凋亡物質(zhì)

3.1Cyt C：正常情況下Cyt C存在于線粒體的膜間隙，參與線粒體呼吸鏈電子傳遞。正常情況下Cyt C不能通過(guò)線粒體，當(dāng)受到相應(yīng)的凋亡信號(hào)刺激時(shí)才釋放到胞質(zhì)引起細(xì)胞凋亡。研究表明，Cyt C是線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑中的重要因子，在細(xì)胞凋亡過(guò)程中起著重要的作用[8]。但是Cyt C具體是如何釋放的，其機(jī)制尚不完全清楚。

3.2凋亡誘導(dǎo)因子(AIF)：AIF是一類存在于線粒體外膜間隙的保守黃素蛋白，具有雙重功能：在細(xì)胞正常的生理狀態(tài)下，作為線粒體氧化還原酶參與電子的傳遞；當(dāng)調(diào)控凋亡時(shí)，它就是一種主要的效應(yīng)蛋白，可直接介導(dǎo)獨(dú)立于Caspase之外的細(xì)胞凋亡途徑[9]。當(dāng)受到凋亡信號(hào)刺激時(shí)，其被從線粒體中釋放出來(lái)，然后進(jìn)入細(xì)胞核并獨(dú)立作用于染色質(zhì)，在相關(guān)酶的催化作用下，引起DNA大規(guī)模斷離和染色質(zhì)濃縮，使該細(xì)胞發(fā)生凋亡[10]。Gregan等認(rèn)為AIF一旦釋放入胞漿，將促進(jìn)Cyt C的釋放[11]，從而加速細(xì)胞的凋亡。AIF的釋放受抗凋亡蛋白的調(diào)節(jié)，抗凋亡蛋白能夠減少AIF的釋放，減緩細(xì)胞的凋亡。盡管線粒體釋放AIF是不依賴Caspase的，但是有關(guān)的研究表明，Caspase能夠增強(qiáng)線粒體膜的通透性，從而促進(jìn)線粒體釋放AIF[12]。

3.3Caspase家族：Caspase家族是一組存在于細(xì)胞質(zhì)中、具有類似結(jié)構(gòu)的蛋白酶，其與真核細(xì)胞的凋亡密切相關(guān)，并參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化與凋亡調(diào)節(jié)。Caspase 在正常情況下以沒(méi)有活性的前體存在，當(dāng)受到某些輔助蛋白的刺激時(shí)會(huì)被激活。Caspase 家族分為三類：凋亡啟動(dòng)因子、凋亡執(zhí)行因子及炎性介導(dǎo)因子。在細(xì)胞凋亡過(guò)程中也存在一定的級(jí)聯(lián)放大效應(yīng),最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[13]。目前為止，已發(fā)現(xiàn)14種Caspase，其中Caspase 9是細(xì)胞凋亡的發(fā)起者，Caspase 3是細(xì)胞凋亡的主要執(zhí)行者。除此之外，Caspase 6、7、8、10均有促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用。

3.4Smac蛋白：Smac蛋白是存在于線粒體并調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的蛋白質(zhì)，其促凋亡作用是通過(guò)逆轉(zhuǎn)凋亡抑制蛋白，尤其是X連鎖凋亡抑制蛋白的作用實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)細(xì)胞受到凋亡刺激時(shí)，線粒體釋放Smac 蛋白 到細(xì)胞質(zhì)中與凋亡抑制蛋白結(jié)合，使其喪失抑制Caspase活性的作用，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡。它也是和Cyt C同時(shí)釋放的一個(gè)重要的凋亡因子[14]。

4 小結(jié)

綜上所述，細(xì)胞凋亡是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，而線粒體是調(diào)控此過(guò)程的中心。在未來(lái)疾病的治療中，可以通過(guò)干擾線粒體這一中心位點(diǎn)來(lái)進(jìn)行疾病的治療。因此對(duì)它的作用機(jī)制做進(jìn)一步的研究有助于進(jìn)一步認(rèn)知細(xì)胞凋亡這一過(guò)程，且能指導(dǎo)臨床疾病的治療及相關(guān)藥物的研發(fā)。