细胞凋亡与肝脏疾病

 刘增权 　李孝生 400010重庆医科大学附属第二医院消化内科  
 
　　自从1972年病理学家Kerr首先对细胞凋亡进行描述以来，经过20余年的研究，
人们认识到细胞凋亡在组织的自动平衡中起着重要作用。细胞凋亡是通过正常的方
式在多细胞生物中消除不需要的、衰老的和受损的细胞，使机体细胞有丝分裂的速
度与凋亡的速度相平衡。任何情况的异常凋亡对机体都是有害的，都会产生不良后
果，肝脏也不例外。目前人们认识到异常凋亡在肝病的发生、发展起着重要作用:
一方面，肝细胞过度凋亡可以导致严重的肝脏损伤;另一方面，诱导凋亡机制的丧
失可以导致肝癌的发生。因此，对肝病患者需抑制肝细胞的凋亡，对肝癌患者需选
择性的诱导肝细胞的凋亡。

    1 细胞凋亡的定义和检测方法

    1.1 定义 细胞凋亡是一个主动过程，是机体在生理或病理条件下受到刺激后
，导致细胞产生一系列形态和生化方面的改变而引起的程序性细胞死亡（program
med cell death，PCD）。细胞凋亡的特点:（1）细胞变小，核固缩，细胞膜完整
。（2）核碎裂，DNA断裂成180～200bp，而且有蛋白质和mRNA的合成。（3）膜包
绕的凋亡小体形成（在肝细胞称为Councilman小体）。（4）凋亡小体被邻近巨噬
细胞吞噬，这整个过程进展非常快，由数分钟到几个小时 ［1］  。（5）一般周
围无炎症反应，但如果凋亡速度大于清除速度，则组织结构被破坏
而且伴随炎症反应 ［2］  。与凋亡不同，坏死是一个被动过程，坏死细胞变大，
核溶解，膜通透性改变，线粒体结构变化，DNA随机断裂，其间没有蛋白质和mRNA
的合成，坏死周围有炎症反应。

    1.2 检查方法 （1）对细胞凋亡形态学的观察有HE染色光镜观察以及电子显微
镜、相差显微镜、共聚焦激光扫描显微镜检查。（2）对DNA降解片段的分析有琼脂
糖凝胶电泳检测DNA以及Southern Blotting方法。（3）荧光标记膜蛋白V的检测 
［3］  。（4）流式细胞技术（FCM）可以对活体或已固定的凋亡细胞进行定量分
析。（5）末端脱氧核苷酸转移酶介导的脱氧尿苷三磷酸缺口末端标记术（TUNEL）
。（6）免疫组化。

    2 凋亡机制

    细胞凋亡的生化特点包括质膜磷脂排列方向改变、细胞内离子环境自稳改变、
蛋白酶和核酸内切酶激活分别致细胞蛋白质裂解和DNA断裂、细胞内产生神经酰胺
（ceˉramide）、线粒体功能障碍、谷胱甘肽耗竭以及转谷氨酰胺酶（transglut
aminase）激活 ［1，4］  。

    参与引发细胞凋亡的蛋白酶有多种，包括半胱氨酰天门冬氨酸特异蛋白酶（C
ASPSE，cysteingylaspartase specific proˉtease）家族成员和组织蛋白酶等 
［5］  。特别是caspase家族成员与细胞凋亡关系最为密切，至少有14种哺乳动物
caspase已获克隆，但仅对caspase-3和caspase-8的功能有所了解。caspase-8在细
胞凋亡中发挥启动作用;caspase-3在细胞凋亡中发挥效应作用 ［6］  。由于各c
aspase可相互激活，所以caspase蛋白酶级联反应（caspase protease cascade）
是导致细胞凋亡结构改变的主要环节。线粒体功能障碍在细胞凋亡发生机制中起关
键作用 ［6］  ，能促进线粒体功能障碍的因素很多，包括各种有害刺激和信号传
递过程，其中某些配体/受体相互作用最为重要。配体与靶细胞表面受体相结合，
就导致复杂的多蛋白复合物（multiprotein complex）形成，即将凋亡信号传递给
效应蛋白酶FLICE（Fas-associated proˉtein like interleukin-1βconvertin
g enzyme，Fas相关性蛋白样白细胞介素1β转化酶），FLICE与caspase-8相互反应
可激活caspase-8，caspase-8激活后就通过某些不明的机制引发线粒体功能障碍。
线粒体功能障碍导致细胞色素C释放，细胞色素C与凋亡激活因子-2（apoptosis a
ctivating factor-2，Apaf-2）相结合，使caspase-3激活 ［7］  。caspase-3又
激活DNA断裂因子（DNA fragmentation factor），导致静息状态的核酸内切酶激
活，最终引起DNA断裂。从线粒体功能障碍到DNA断裂，是细胞凋亡生化途径的共同
途径。

    在肝细胞凋亡发生机制中，以Fas配体/Fas受体引发凋亡信号级联反应研究得
最多。此外，转化生长因子β1（TGF-β1）及其受体（TGF-β1R） ［8］  、肿瘤
坏死因子（TNF）及其受体（TNFR） ［9］  在肝细胞凋亡发生机制中均起重要作
用。细胞毒性T细胞（CTL）释放的穿孔素（perforin）和颗粒酶B也是介导肝细胞
凋亡的重要因素。

    DNA断裂分两型。首先发生的DNA断裂片段较大，为300kbp或500kbp的倍数，此
型DNA断裂在细胞凋亡中发生频繁，但并非都有。继之DNA在核小体（nucleosome）
间断裂成许多100～200bp的小片断，或呈100～200bp的倍数出现，称为DNA断裂梯
状模式（ladderpattern） ［10］  。两型DNA断裂是由不同的核酸内切酶切割而
形成的。也有人认为这两型DNA断裂可能单纯代表一种动力学现象，即必须先有足
够大的DNA片段形成，方可发生小分子DNA断裂，用凝胶电泳技术、原位细胞化学技
术或原位组织化学技术检测DNA断裂，是确定细胞凋亡的常用
方法。

    细胞凋亡的主要调节因子是B细胞淋巴瘤/白血病-2蛋白（B-cell lymphoma/l
eukemia-2protein，Bcl-2）家族的成员 ［11，12］  。Bcl-2，通过抑制凋亡以
延长细胞存活时间，是哺乳类动物细胞凋亡的一种强大抑制因子。与Bcl-2关系密
切的同源物是Bcl-x，有两个RNA拼接变种，长Bcl-X（Bcl-XL）是较大的拼接变种
，短Bcl-X（Bcl-XS）是短拼接变种。此外还发现一些其它的Bcl-2同源物。Bcl-2
蛋白家族细胞凋亡抑制因子有:Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W、Bcl-XS、Mcl-1、Bfl-1、
Brag-1、Al;细胞凋亡促进因子有:Bax、Bak、Bag、Bid、Bad、Hrk、Bik。

    细胞凋亡促进因子和细胞凋亡抑制因子的相对优势决定着细胞对致凋亡刺激的
反应性。Bcl-2及其同源物主要定位于细胞膜，包括内质网膜、核外膜和线粒体外
膜。当细
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