謝曉娟 綜述 劉開揚 審校

(1.河北北方學院附屬第一醫(yī)院感染管理處，河北 張家口 075000；2.河北北方學院生命科學研究中心，河北 張家口 075000)

1 微絲骨架介紹

微絲骨架呈網(wǎng)狀結構，起著支撐細胞形態(tài)和促進細胞運動的作用，它可以調(diào)控細胞的運動、分裂、攝粒和排粒，并且影響軸突的物質(zhì)運輸，也參與胞內(nèi)的各種信號傳遞，當細胞出現(xiàn)分化和運動時會發(fā)生重組。微絲骨架結構較復雜，它是由微絲、微管以及中間絲等組成，整體呈網(wǎng)架結構。其中，微絲是多聚體結構，由球形肌動蛋白構成，它可在細胞運動，胞質(zhì)分裂、肌肉收縮、信號傳遞等方面發(fā)揮作用。微管整體呈長管狀結構，由微管蛋白二聚體(α, β-tubulin)裝配而成，它可在維持細胞形態(tài)、物質(zhì)運輸、染色體運動等方面發(fā)揮作用[1]。有研究證實，微絲和微管參與細胞凋亡的過程，它們在凋亡過程中起著重要的作用。微絲、微管的解聚以及中間絲的破壞都會造成細胞凋亡[2]。微絲是凋亡通路的上游成分，有學者在研究酵母細胞時，發(fā)現(xiàn)微絲解聚與細胞凋亡發(fā)生有關[3]。另一學者在研究HL-60細胞時，也有類似發(fā)現(xiàn)[4]。細胞分裂過程中，微管的裝配受到抑制，從而使姐妹染色單體向兩級運動過程受到阻滯，影響細胞從分裂中期到后期的轉化，影響細胞周期，使細胞停滯在分裂期。周期蛋白B1(cyclin B1)和cdc2蛋白激酶活性不變，Bcl-2磷酸化，c-Jun氨基端激酶發(fā)生活化，細胞凋亡發(fā)生。反之，當細胞發(fā)生凋亡時，細胞骨架又會遭到破壞，骨架內(nèi)結構出現(xiàn)解聚，凋亡微管網(wǎng)及凋亡小體出現(xiàn)，這一過程可影響腫瘤細胞的侵襲及遷移[5]。

2 線粒體凋亡途徑

線粒體途徑、死亡受體途徑以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑是目前最主要的三條凋亡途徑。其中線粒體途徑是最常見的一條。線粒體處于調(diào)控細胞生命活動及細胞凋亡的中心位置，當某些凋亡因素影響線粒體功能時，會導致跨膜電位降低，線粒體通透性增強，使得細胞色素C(Cyt C)和細胞凋亡誘導因子(AIF)釋放，從而激活線粒體半胱氨酸天冬酶(Caspase)依賴性及非依賴性途徑[6-7]。線粒體通過釋放凋亡蛋白，引起Caspase發(fā)生級聯(lián)反應，從而損傷細胞蛋白質(zhì)、DNA等，造成細胞凋亡[8-9]。其中Bcl-2家族成員在線粒體凋亡途徑中發(fā)揮著關鍵性作用，它主要分為兩大類：促凋亡蛋白及抗凋亡蛋白。其中促凋亡蛋白包括BMF、Bak、Bax、Bid、Bad、PUMA等，抗凋亡蛋白包括Bcl-2、Bcl-xL、Bcl-w等[10]。有研究指出Bcl-2、Bcl-xL蛋白表達升高會抑制成骨細胞凋亡，而Bax、Bax蛋白表達升高則加速成骨細胞的凋亡[11]。

3 微絲骨架調(diào)控因子與線粒體凋亡途徑相關因子關聯(lián)性

3.1BMFBMF(Bcl-2-modifying factor) 為Bcl-2家族成員，有著強大的促凋亡的作用，并且靶向定位于細胞微絲骨架。當微絲骨架受到損傷時，它迅速從胞漿進入線粒體，激活Bax和Bak，參與線粒體凋亡[12]。BMF的促凋亡作用在多種細胞中得到證實：BMF可以調(diào)控淋巴細胞凋亡及維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定[13]；在心肌細胞中，缺氧/再給氧條件下可以使BMF表達發(fā)生上調(diào)并且促進心肌細胞凋亡，而miRNA通過下調(diào)BMF表達抑制細胞凋亡[14]。BMF的凋亡活性受磷酸化調(diào)控，JNK通過磷酸化BMF第74位絲氨酸從而提高其促凋亡活性[15]，ERK2通過磷酸化第77位絲氨酸使得促凋亡活性下降[16]。這些研究說明微絲骨架的破壞及細胞凋亡與線粒體途徑中BMF關系密切，而阻斷線粒體通路的傳導可以是抗凋亡及減少微絲骨架損傷的一種手段。

3.2RhoA/ROCK信號通路 RhoA/ROCK通路是目前發(fā)現(xiàn)與微絲骨架改變關系最密切的信號途徑，影響著多種腫瘤的侵襲和遷移。ROCK屬于絲氨酸、蘇氨酸蛋白激酶中的一種，p-MYPT1的磷酸化代表著ROCK通路激活，p-MYPT1的磷酸化水平越高，ROCK的活性越高。RhoA轉導活化信號激活ROCK通路，ROCK激活后可調(diào)節(jié)下游的磷酸化反應，然后通過聚合肌動蛋白微絲骨架介導平滑肌細胞發(fā)生一系列改變，比如收縮、增殖和凋亡等[17-18]。Rho家族成員能夠調(diào)節(jié)F-actin聚合、并且影響細胞極性、細胞遷移和膜轉運、胞內(nèi)連接裝配[19]。其中Rho、Rac能夠被胞外信號激活，誘導肌動蛋白骨架的組裝，影響細胞形態(tài)。RhoA與應力纖維形成相關；Racl誘導膜皺褶和板狀偽足形成；Cdc42(細胞分裂周期蛋白42)與絲狀偽足的形成有著密切的關系[20-21]。F-actin為微絲骨架主要組成部分，它是微絲蛋白的多聚體，由應力纖維、絲狀偽足、板狀偽足、皮質(zhì)肌動蛋白、膜皺褶等結構組成，若F-actin遭到破壞，使得細胞形態(tài)及生長狀態(tài)改變[22]。RhoA/ROCK通路通過調(diào)控F-actin重組，影響腫瘤細胞形態(tài)及侵襲遷移過程。目前發(fā)現(xiàn)與細胞微絲骨架相關的因子有Rho-GTP酶家族成員，包括GTpases、RhoA、RhoG、AKT、Racl、PKA、Caspase-3、Bcl-2等因子[23-24]。若RhoA/ROCK信號通路蛋白損傷，則可能會對細胞骨架完整性及其功能造成影響，促使細胞發(fā)生凋亡。有報道指出 RhoA/ROCK通路通過激活P53基因，使得Bax上調(diào)，從而讓Bax/Bcl-2比值出現(xiàn)變化，進而激活caspase3造成凋亡的發(fā)生[25]。

3.3MAPK信號通路 有絲分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)是細胞內(nèi)重要的信號傳導途徑，它的三個主要成員是：JNK、ERK1/2和p38MAPK[26-27]。MAPK通路通過影響微絲骨架穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)與微絲骨架相關的生命活動，包括細胞運動、遷移、分化等。另一方面，微絲骨架中相關馬達蛋白可以激活MAPK通路[28]。MAPK通路通過對微絲骨架中微絲、微管、中間絲調(diào)節(jié)來影響相關的生命活動。JNK、ERK1/2和p38MAPK激活能夠使微管相關蛋白過度磷酸化導致微管的重排從而影響微管功能[29]。J.Du等[30]研究發(fā)現(xiàn)p38MAPK通路激活影響到微絲的重排，導致腎細胞粘附性降低。p38MAPK通路通過影響角蛋白磷酸化狀態(tài)改變中間纖維排列從而改變細胞形態(tài)。P38MAPK活性升高，促使角蛋白顆粒形成，而活性降低則阻止角蛋白絲分解，此通路通過影響微絲骨架的結構，在細胞凋亡中發(fā)揮作用[31]。JNK通路的激活主要由于ROS過量[32]，它通過降低線粒體跨膜電位，改變線粒體膜通透性，活化P53家族蛋白，以及上調(diào)Bax、Bad表達，下調(diào)Bcl-2表達，誘導細胞凋亡[33-34]。

3.4AKT信號通路 AKT又稱為蛋白激酶B(PKB)，屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶的一種，主要通過PI3K-AKT途徑參與細胞的增殖、侵襲等[35]。有研究指出AKT影響乳腺癌細胞的遷移，并且主要與微絲骨架的重新構建相關[36]。有研究指出微絲骨架受到多種微絲交聯(lián)蛋白調(diào)控，如：Girdin、families、fimbrin、villin、scruin等。AKT能夠磷酸化Girdin蛋白C-末端區(qū)域的ser-1416位點，造成微絲骨架的重新構建[37]。有多項研究證明Girdin與腫瘤細胞的侵襲及遷移關系密切。在研究膠質(zhì)瘤細胞的侵襲轉移中發(fā)現(xiàn)，Girdin可通過PI3K-AKT途徑發(fā)揮作用[38-39]。在小鼠受精卵中Girdin蛋白受AKT調(diào)控，它的改變影響受精卵的微絲骨架聚集[40]。當PI3K/AKT通路激活，使得促凋亡蛋白Bax、Bad等表達降低，抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-xL等表達升高，減少經(jīng)線粒體途徑凋亡的發(fā)生[41-42]。

3.5FAK/mTOR通路 FAK是一種非受體酪氨酸激酶，屬于黏著斑激酶的一種。它的變化與微絲骨架的改變有著極大的關系，并且影響著黏著斑的解離，還能夠調(diào)節(jié)細胞活性，抑制細胞凋亡，在腫瘤細胞的遷移和侵襲以及有絲分裂過程中扮演著重要的角色[43-44]。當細胞收到外來刺激時，F(xiàn)AK可通過一系列復雜的信號網(wǎng)絡對細胞骨架黏著斑和細胞膜產(chǎn)生巨大的影響，這些作用最終影響細胞的遷移和侵襲過程[45-46]；FAK與其他蛋白偶聯(lián)構成的FAK/PI3K-AKT/RAC、FAK/PI3K-AKT/mTOR等信號通路影響細胞骨架的重新構建，以及黏著斑等結構的形成[47]。FAK能夠整合來自生長因子、整合素和血管內(nèi)皮生長因子受體的信號，激活PI3K/AKT、MAPK等下游信號通路，參與細胞的增殖、遷移和凋亡等。FAK抑制細胞發(fā)生凋亡，主要通過介導AKT和NF-kB通路[48-49]。有學者研究小鼠骨肉瘤中FAK表達時發(fā)現(xiàn)，它的失活與半胱天冬酶(Caspase)介導的凋亡通路有關[50]。在FAK介導的生存信號通路中，Ras發(fā)揮重要的作用，當激活PI3K通路后，活化Bad、NF-κB、Survivin等下游信號分子，造成Bcl-2表達上調(diào)[51]。

4 總結與展望

綜上所述，微絲骨架調(diào)控因子與線粒體凋亡途徑相關的眾多因子都有關聯(lián)，其中線粒體通路中BMF蛋白以及RhoA/ROCK信號通路以及MAPK信號通路對微絲骨架因子的調(diào)控呈正相關，而 AKT信號通路和FAK/mTOR通路對微絲骨架因子的調(diào)控成負相關。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，微絲骨架與腫瘤細胞的侵襲、遷移以及凋亡中發(fā)揮重要的作用，但其相關機制還未完全了解，隨著對微絲骨架調(diào)控因子與凋亡通路相關因子關聯(lián)性研究的深入，將會在抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展及治療中提供新的思路。