细胞凋亡与肝脏疾病

1、细胞凋亡与肝脏疾病健康网讯：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

2、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。细胞凋亡的特点：细胞变小，核固缩，细胞膜完整。核碎裂，DNA断裂成180200bp,而且有蛋白质和 mRNA勺 合成。膜包绕的凋亡小体形成。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。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

3、蛋白质和 mRNA勺合成， 坏死周围有炎症反应。检查方法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。对 DNA降解片段的分析有琼脂糖凝胶电泳 检测DNA以及SouthernBlotting方法。荧光标记膜蛋白V的检测3流式细胞技术可以对活体或已固定的凋亡细胞 进行定量分析。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。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、线粒体功能障碍、谷胱甘肽耗 竭以及转谷氨酰胺酶激

4、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caspase可相互激活，所以 caspase 蛋白酶级联反应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

5、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形成，即将 凋亡信号传递给效应蛋白酶FLICE，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相结合，使caspase-3激活7。caspase-3又激活DNA断裂因子，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B1

6、及其受体:8肿瘤坏死因子及其受体9在肝细胞凋亡发生机制 中均起重要作用。细胞毒性T细胞释放的穿孔素和颗粒酶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在核小体间断裂成许多 100200bp的小片断，或呈100200bp 的倍数出现，称为 DNA断裂梯状模式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

7、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是较大的拼接变种，短Bcl-X 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。

8、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。当细胞接受凋亡刺激时，Bcl-2可能通过防止线粒体功能障碍或阻断线粒体细胞色素 C、Apaf-2释放而抑制细胞凋亡。Bcl-XL似乎在不表达Bcl-2 的肝细胞承担这一功能。Bcl-2家族成员的表达在肝脏病和 胆管细胞癌的发生中可能起重要作用，并参与调控肝再生反 应。3肝脏疾病中的凋亡现象近年来研究表明肝细胞的死亡 方式包括坏死和凋亡两种。凋亡在肝脏疾病发展过程中的重 要作用得到了人们的重视，现将有代表性的几种肝脏疾病中 的凋亡现象分述如下。

9、病毒性肝炎Fas系统介导的细胞凋亡在肝炎发生发展过程中起着重要作用，在不同条件下，穿孔素、颗粒酶、TNF-a、TGF-B等也参与了肝细胞的凋亡13,14。1998年Galle等15报道乙型肝炎时肝细胞 Fas表 达增强，致敏的细胞毒性T细胞表达Fas配基，CTL经过免疫途径介导肝细胞凋亡，参与病毒的清理和肝炎的病理生理 过程。若该反应过强，则可能诱发暴发性肝功能衰竭。这已 经得到大家的公认。肝纤维化肝纤维化是慢性肝病共有的病 理改变，有研究表明各种类型的肝纤维化中都存在凋亡。肝 星状细胞的激活是肝纤维化发生的中心环节。1998年Gong等报道HSC向肌成纤维细胞的转变与 sFasL介导的凋亡增

10、强 相平行，Bcl-2和Bcl-XL在早期HSC上的表达高于晚期 HSC 和MFB Bax则相反。这说明调节 HSC的凋亡易感性在肝纤 维化发生机制中起重要作用。故认为促进HSC的凋亡有可能成为抗纤维化的措施之一。肝硬变凋亡现象在肝硬变病例的 肝细胞、胆管细胞、单核细胞中普遍存在。1999年Frommel等16对照研究了正常肝组织、丙型肝炎和肝硬变标本， 发现对Bcl-2的表达逐渐增强，肝硬变患者中表达最强，提 出了一种解释肝硬变患者中肝癌高发生率的新机制。肝癌肝 细胞癌形成过程中，不仅癌细胞异常增生，而且突变的细胞 凋亡减少，肝癌细胞对凋亡诱导反应明显缺陷17, 1998年Jodo等报道肝癌

11、血清中sFas水平升高，切除肿瘤后，sFas 水平即下降。一些抑癌剂如：硒、类维生素A、化疗药物等可 促进鼠肝的潜在恶性细胞的凋亡，从而降低肝癌的发病率，这从一个侧面反映了凋亡在肝癌发病机制中的地位。1997年CrasL等报道在非基因毒性致癌物 nafenopin所致的原发性 肝癌中，正常肝细胞和肝肿瘤细胞都会受到抑制。当 nafenopin的作用消失后，二者的凋亡都增加。后者的增殖 率和凋亡率都高于前者。因此，采取促进肝癌细胞凋亡的措 施，将有可能成为未来治疗肝癌的有效手段之一。酒精性肝 病凋亡可发生在临床和实验性的酒精性肝病中，酒精诱导肝 细胞出现凋亡的机制有：表达细胞色素 P4502E1的HepG2细 胞暴露于花生四烯酸导致了脂质过氧化和凋亡增加；肝铁水平的升高也促进了脂质过氧化和肝细胞凋亡发生；酒精性肝病中TNF及其受体的水平都升高，二者结合导致凋亡增加；肝细胞 CD95L的水平升高与肝组织中的CD95结合诱导凋亡;CTL细胞也通过CD95与CD95L的结合促进凋亡的发生。自身免疫性肝病细胞凋亡对于清除潜在的自身反应性淋巴 细胞以及免疫应答后剩余的效应细胞或突变细胞具有重要 意义。若该机制发生障碍，贝何能导致自身