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Bcl-2与细胞凋亡

来源:国外医学临床生物化学与检验学分册
摘要:摘要Bcl-2基因是一原癌基因,能抑制细胞凋亡。但近年研究发现,存在有Bcl-2敏感和不敏感的细胞凋亡现象。Bcl-2抑制细胞调亡的机制目前仍然不清,大多认为与Bcl-2的细胞内抗氧化作用及抑制钙离子的跨膜运动有关。最近,Reed提出Bcl-2具有离子通道蛋白和吸附/锚定蛋白的双重特性,并阐述了Bcl-2抑制细胞凋亡的某些机制。...

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  摘要 Bcl-2基因是一原癌基因,能抑制细胞凋亡。但近年研究发现,存在有Bcl-2敏感和不敏感的细胞凋亡现象。Bcl-2抑制细胞调亡的机制目前仍然不清,大多认为与Bcl-2的细胞内抗氧化作用及抑制钙离子的跨膜运动有关。最近,Reed提出Bcl-2具有离子通道蛋白和吸附/锚定蛋白的双重特性,并阐述了Bcl-2抑制细胞凋亡的某些机制。

  关键词:Bcl-2;细胞凋亡

  自从1972年Kerr提出细胞凋亡(appoptosis)的概念至今,人们对细胞凋亡现象进行了广泛、深入的研究。但是,凋亡的分子和生化机制迄今尚未彻底明了;而已形成的初步认识大多源于对Bcl-2基因家族的研究。已知,调亡进程可分为三个时相:诱导期,效应期和降解期。在诱导期,细胞接受各种信号从而引发各种不同的效应:进入效应期后,经过一些决定细胞命运(存活/死亡)的分子调控点,细胞进入不可逆的程序化死亡,这些调控分子包括一系列原癌基因和抑制癌基因的产生,其中Bcl-2家族起着决定性的作用;降解期则产生可见的凋亡现象[1]。

  Bcl-2基因(即B细胞淋巴瘤/白血病-2基因)是一种原癌基因,它具有抑制凋亡的作用,并用近年来的一些研究已开始揭示这一作用的机制。目前已经发现的Bcl-2蛋白家族按功能可分为两类,一类是象Bcl-2一样具有抑制凋亡作用,如哺乳动物的Bcl-X1、Bcl-W、Mcl-1、A1、线虫Ced-9、牛痘病毒E1B119kD等,而另一类具有促进凋亡作用,如Bax、Bcl-Xs、Bad、Bak、Bik/Nbk、Bid和Harakiri[2]。

  最初在血液淋巴细胞中发现Bcl-2能抑制细胞死亡,随后陆续在其它一些细胞中也发现Bcl-2的这种作用。但近年来研究发现,除些之外尚存在Bcl-2不敏感的凋亡途径。本文拟就凋亡与Bcl-2的关系及其研究进展作一综述。

  1 Bcl-2敏感的凋亡途径

  Bcl-2可以抑制由多种细胞毒因素所引起的细胞死亡。Bcl-2的过度表达能增强所观察细胞对大多数细胞毒因素的抵抗性。这一发现使人们认识到凋亡的各种信号转导途径有一个共同的通路或交汇点,而该通路或交汇点受Bcl-2调节。实验表明,Bcl-2可增强细胞对大多数DNA损伤因子的抵抗性,抑制大多数化疗药物所引起的靶细胞凋亡,但其本身并不能抑制这些因素对细胞的损伤;同样地,它也不能促进DNA修复。p53蛋白是DNA损伤的一个分子传感器,已证实Bcl-2能抑制p53介导的凋亡,但不能抑制p53向核内转位或者p53介导的生长停滞,可能Bcl-2的作用是在DNA损伤后,阻止激活凋亡机制的信号到达其靶分子;在细胞毒性T细胞中,由颗粒酶B激活Caspases家族的一个或多个半胱氨酸蛋白酶所诱导的凋亡不依赖于Bcl-2,颗粒酶B可能仅作用于凋亡路径中Bcl-2调节位点的下游。以上结果表明在凋亡途径中Bcl-2的作用位点在信号分子和效应蛋白酶之间的位置[2]。

  Bcl-2抑制细胞凋亡可能与其以下几种作用有关:

  1.1 细胞催抗氧化作用[3] 以往研究表明,在去除生长因子所诱发的凋亡中,活性氧损伤(ROS)是促发细胞死亡的主要诱因:Bcl-2的过度表达可减少氧自由基产生和脂质过氧化物的形成。提示Cai等[4]的实验表明Bcl-2的抗氧化作用是间接的,即可能在于抑制超氧阴离子的产生而不是直接清除活性氧。细胞色素c(cytochrome c, Cyt c)作为呼吸链中重要的电子传递体,它从线粒体内膜上的释放会阻断电子向下游传递体,它从线粒体内膜上的释放会阻断电子向下游的传递,危及呼吸链的功能并导致超氧阴离子的加速产生;而Bcl-2可以抑制Cyt c的释放,从而抑制了超氧阴离子的产生。此外,Bcl-2还可以增加胞内的谷胱甘肽(GSH)等抗氧化剂,升高NAD+/NADH的比值,抑制和凋亡相联系的GSH降低,促进GSH进入核内,从而影响细胞的氧化还原状态。但也有证据表明,在没有自由基的情况下Bcl-2也能抑制凋亡。因此,Bcl-2的性质远非仅仅是一种抗氧化剂。

  1.2 抑制钙离子跨膜流动 Lam等曾报道钙泵特异性抑制剂Thapsigargen(TG)诱导的WEH17.2等细胞的凋亡可被Bcl-2所抑制,其原因是Bcl-2抑制了Ca2+的跨膜流动,提示Bcl-2可通过调节胞内钙离子浓度来调节凋亡。然而Wei等[5]在神经元细胞GT1-7中发现Bcl-2中发现Bcl-2可抑制由TG所诱导的凋亡,但并不能抑制TG诱导的胞内钙离子浓度升高;同时Jason等[6]在中国仓鼠卵巢细胞5AHSmyc中去除细胞内贮存Ca2+后发现过度表达的Bcl-2仍可抑制凋亡,提示Bcl-2对胞内Ca2+浓度的调节作用也只能是其抑制凋亡的机制之一。

  1.3 离子通道蛋白和吸附/锚定蛋白 最近Reed[7]提出Bcl-2蛋白可能具有双重功能:离子通道蛋白和吸附/锚定蛋白,提出Bcl-2抑制凋亡的部分新机制。

  1.3.1 离子通道蛋白 体外实验证实,Bcl-2、Bcl-X1和Bax能在线粒体上形成离子通道,提示它们可能参与调节一些与凋亡有关的细胞现象,如线粒体通透性改变(巨孔形成)和线粒体释放凋亡蛋白本科激活因子——Cyt c和凋亡诱导因子(AIF)。过度表达的Bcl-2能抑制线粒体通透性改变,并影响巨孔的形成,从而抑制凋亡。但也有实验发现即使线粒体通透性未改变,Cyt c等凋亡激蛋白也可以释放到胞液中从而诱发细胞凋亡,因此这种观点还有待进一步证实。

作者: 李莉 2004-9-27
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