线粒体、细胞色素C、Caspase与细胞凋亡

细胞凋亡是机体在生长、发育和受到外来刺激时,清除多余、衰老和受损伤的细胞,以保持机体内环境平衡和维持正常生理活动的自我调节机制。研究表明,线粒体、细胞色素C的释放在细胞凋亡过程中起着非常重要的作用。细胞色素C释放到细胞浆后会诱导Caspase的激活,引起细胞凋亡。随着昆虫细胞培养技术的发展,对多种昆虫细胞凋亡的过程亦有了进一步的认识,但凋亡过程的确切机制尚存在许多未知领域。     

线粒体和细胞凋亡

线粒体在能量代谢和自由基代谢过程中占有十分重要的地位.线粒体产生大量超氧阴离子,并通过链式反应形成活性氧(reactive oxygen species,ROS),当ROS水平较低时,可促进细胞增生;而当ROS水平较高时,使得线粒体MPTP开放,不仅导致跨膜电位崩溃,也使细胞包素C外漏[1].     

姜黄素对原代急性髓性白血病细胞凋亡及调控蛋白Mcl—1、Bax、Bak表达的影响

为探讨姜黄素诱导急性髓系白血病（AML）原代细胞凋亡的作用及其机制,采用流式细胞术作细胞周期分析并检测Sub-G1峰值,SABC法检测Bcl-2家族Mcl,Bax和Bak蛋白表达。结果显示姜黄素不影响初治AML原代细胞周期进展,但使Sub-G1峰值升高（P＜0．05）。在初治AML原代细胞,同样处理可下调Mcl-1表达、上调Bax和Bak表达,且结果有显著性差异,提示姜黄素可诱导初治AML患者原代细胞凋亡,Bcl-2基因家族成员参与姜黄素诱导白血病细胞凋亡。     

Bak基因研究进展

Bak基因是从EBV传染的人类B细胞文库中克隆获得的一种基因,它可以调节细胞凋亡,是Bcl-2家族的一员,编码区含有Bcl-2高度同源的BH1、BH2及BH3结构域,该区是Bak与Bcl-2、Bcl-xl结合形成二聚体调节细胞凋亡的主要结构基础.     

线粒体在肝细胞凋亡中的作用及中药对其保护作用

肝细胞凋亡在肝纤维化中有着非常重要的作用,而许多促细胞凋亡信号作用于线粒体,能够改变线粒体通透性,继而导致其蛋白释放入胞质,由此构成线粒体介导的凋亡途径。中药及其有效成分能够从抗氧化、稳定线粒体膜流动性、抑制线粒体膜通透性转变及维持线粒体膜电位稳定等方面发挥线粒体保护作用,从而减少肝细胞的凋亡而发挥抗肝纤维化的作用。现就肝细胞凋亡的线粒体途径及中药保护进行综述。     

Bax/Bak在抑制人颗粒细胞凋亡中的作用

目的探讨Bax、Bak等凋亡分子的小分子干扰RNA（siRNA）可否抑制人颗粒细胞凋亡。方法（1）用Western blotting检测Bax-siRNA、Bak-siRNA;（2）将Bax-siRNA、Bak-siRNA分别或同时转染入人颗粒细胞,观察基本形态,用流式细胞仪检测颗粒细胞的凋亡。结果（1）转染了Bax-siRNA和Bak-siRNA后的条带减弱,说明细胞内Bax、Bak含量降低。（2）空白对照组、Bak干扰组、Bak＋Bax干扰组细胞形态正常;Bax干扰组细胞形态基本正常,胞质中有少数黑点;阳性对照组、阴性对照组细胞变圆,收缩,细胞间距大,胞质中有较多黑点。（3）流式细胞仪检测结果：Bak干扰组凋亡指数为3.44%,Bax＋Bak联合干扰组凋亡指数为3.97%,明显低于阴性对照;Bax干扰组凋亡指数为19.98%,与阴性对照组相似。结论（1）干扰Bak等凋亡分子的表达,可以抑制颗粒细胞的凋亡。（2）Bak干扰组及Bax＋Bak联合干扰组抗颗粒凋亡效果显著。（3）Bax干扰组抑制颗粒细胞凋亡的作用不明显。     

线粒体/细胞色素C介导的凋亡通路的研究进展

线粒体凋亡途径在细胞凋亡信号转导途径中是近年来研究的热门。细胞内外各种刺激信号引起Bcl-2同源结构域3(Bcl-2 homology domain3,BH3)-only蛋白激活,通过Bcl-2家族(B celllymphoma 2)调控线粒体,使线粒体外膜渗透而导致细胞色素C及(second mitochondrial-derived activa-tor of caspase,Smac)流入胞质与凋亡活化因子-1(apoptosis activated factor-1,Apaf-1)及胱天蛋白酶-9(caspase-9)结合形成复合体。caspase-9的激活将引起其下游胱天蛋白酶的级联反应,导致该细胞凋亡。这一过程中有一系列反馈调节如Smac对凋亡抑制蛋白(IAP)的抑制等。     

线粒体凋亡途径与Bcl-2家族蛋白研究进展

线粒体是真核生物能量和代谢的中心,也是在细胞凋亡、信号转导中起关键调节作用的细胞器。Bcl-2家族蛋白是重要的细胞凋亡调节因子,包括抑制和促进细胞凋亡两类功能相反的蛋白质。Bcl-2家族蛋白成员间的相互作用对线粒体介导的细胞凋亡起调控作用。现就Bcl-2家族蛋白的发现、结构、功能以及其对线粒体介导细胞调亡的作用机制做一下综述。     

过氧化氢对肠上皮细胞线粒体功能及细胞凋亡的影响

目的 :探讨活性氧在体外对肠上皮细胞线粒体功能和膜电位 (ΔΨmt)的影响及其与细胞凋亡的关系。方法 :肠上皮细胞株 (SW - 4 80 ) ,采用活性氧 (reactiveoxygenspecies,ROS)的代表物 -过氧化氢 (H2 O2 )损伤模型 ,用 5 0 μmmol/L ,10 0 μmmol/L ,2 0 0 μmmol/L ,4 0 0 μmmol/L和 4mmol/L作用 1,3,6 ,12及 2 4h。线粒体功能采用噻唑蓝法 (MTT法 ) ;用罗丹明 (Rhodamme- 12 3)荧光探针检查活细胞线粒体膜电位变化 ;用Annexin -V荧光探针 ,流式细胞仪检测早期凋亡细胞。结果 :H2 O2 在低浓度 (5 0 μmmol/L ,10 0 μmmol/L ,2 0 0 μmmol/L)时线粒体功能未见明显改变 ,在高浓度 (40 0 μmmol/L ,4mmol/L)时可导致线粒体功能下降 ,同时使线粒体膜电位显著降低 ,细胞凋亡率显著增加。结论 :线粒体参与了H2 O2 诱导肠上皮细胞的早期程序性死亡及随后的细胞死亡 ,这种损伤作用与线粒体功能和膜电位下降密切相关。     

线粒体在细胞凋亡中作用的研究进展

许多促细胞凋亡信号作用于线粒体,它们大部分,但不是所有,能够改变线粒体通透性,继而导致其内蛋白释放入胞质,由此构成线粒体介导的凋亡途径,这个过程也受Bcl-2调控。因此,线粒体可能是各种促细胞凋亡蛋白释放及其在胞质中发挥作用的门户。     

4-HPR体外诱导A549细胞凋亡与Bax/Bak蛋白相关性研究

目的:观察4-HPR对肺腺癌细胞A549凋亡的影响并探讨其机制。方法:不同剂量4-HPR处理A549细胞,倒置显微镜观察A549细胞形态学变化和对细胞生长的抑制作用,Hoechst33258染色观察凋亡情况,Western Blot分析凋亡相关蛋白Bax/Bak等的表达。结果:细胞数目随药物浓度增加而减少,失去正常生长,光泽度下降,变小变圆;细胞凋亡程度随药物浓度增加而增强,细胞核肿胀变圆,致密浓染或碎裂;凋亡过程,Bax/Bak、P53表达明显增加。结论:4-HPR可明显抑制肺腺癌A549细胞的增殖,增加Bax/Bak、P53的表达,促进A549凋亡,为进一步探讨4-HPR治疗肺腺癌的机制提供实验依据。     

Role of mitochondria in neuron apoptosis during ischemia-reperfusion injury

To investigate the role of mitochondria in neuronal apoptosis, ischemia-reperfusion mediated neuronal cell injury model was established by depriving of glucose, serum and oxygen in media. DNA fragmentation, cell viability, cytochrome C releasing, caspase3 activity and mitochondrial transmembrane potential were observed after N2a cells suffered the insults. The results showed that N2a cells in ischemic territory exhibited survival damage, classical cell apoptosis change, DNA ladder and activation of caspase3. Apoptosis-related alterations in mitochondrial functions, including release of cytochrome C and depression of mitochondrial transmembrane potential (△ψm) were testified in N2a cells after mimic ischemia-reperfusion. Moreover, activation of caspase3 occurred following the release of cytochrome C. However, the inhibitor of caspase3, Ac-DEVDCHO, couldn‘t completely rescue N2a cells from apoptosis. Administration of cyclosporine A, an inhibitor of mitochondria permeability transition pore only partly inhibited caspase3 activity and reduced DNA damage. Interestingly, treatment of Z-IETD-FMK, an inhibitor of caspase8 could completely reverse DNA fragmentation, but can‘t completely inhibit caspase3 activity. It was conclud edthat there were caspase3 dependent and independent cellular apoptosis pathways in N2a cells suffering ischemia-reperfusion insults. Mitochondria dysfunction may early trigger apoptosis and amplify apoptosis signal.     

细胞凋亡相关基因Bcl-2、Bax、Bak mRNA在子痫前期患者胎盘组织中的表达及其意义

目的:探讨细胞凋亡相关基因Bcl-2、Bax、Bak mRNA在子痫前期患者胎盘组织中的表达及其意义.方法:采用RT-PCR方法测定36例正常足月妊娠妇女(A组)、24例轻度子痫前期患者(B组)和17例重度子痫前期患者(C组)胎盘组织中Bcl-2、Bax、Bak mRNA表达水平.结果:(1)与B组(1.563±0.398)和A组(1.723±0.300)相比,C组Bcl-2 mRNA表达水平(0.642±0.288)明显降低(q=12.41,P＜0.05;q=15.69,P＜0.05),B组与A组之间无明显差异(q=2.6,P＞0.05).(2)与A组(0.347±0.191)相比,B、C组BaxmRNA表达水平(分别为0.745±0.260、1.335±0.308)明显升高(q=8.79,P＜0.05;q=19.54,P＜0.05),C组较B组升高更为显著(q=10.83,P＜0.05).(3)与B组(0.875±0.322)和A组(0.809±0.381)相比,C组BakmRNA表达水平(2.197±0.546)明显升高(q=14.52,P＜0.05;q=16.42,P＜0.05),B组与A组之间无明显差异(q=0.87,P＞0.05).结论:细胞凋亡相关基因Bcl-2、Bax、Bak mRNA在子痫前期患者胎盘组织中的差异表达参与了子痫前期的病理生理过程.     

微波对大鼠脑线粒体细胞色素C氧化酶亚基转录水平的影响

目的 观察微波辐照对大鼠大脑皮层和海马组织线粒体编码基因COX I和核编码基因COXⅣmRNA表达水平的影响，探讨微波辐照是否影响线粒体能量代谢。方法 平均功牢密度为3mW／cm^3和30mW／cm^2微波急性辐照大鼠1h后，应用RT-PCR检测大鼠大脑皮层和海马组织COXI和COXⅣ基因转录水平的变化。结果 3mW／cm^2微波辐照后0、3、24h，大鼠脑海马和大恼皮层COXI、COXⅣ mRNA表达无显著变化。30mW/cm^2微波辐照后0、3、24h，大鼠脑海马和大恼皮层COXI mRNA表达均明显降低，而COXⅣ mRNA表达无显著变化。结论 微波辐照下调大鼠大脑皮层和海马线粒体编码基因COXI mRNA表达，并存在剂量依赖关系，表明微波辐照可能会引起线粒体能量代谢障碍。     

吸烟的慢性阻塞性肺病患者外周血中性粒细胞Bak mRNA的表达

 目的 探讨吸烟的慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease,COPD）患者外周血Bak基因表达异常及其与COPD发病的关系。方法 入选者包括健康对照组（不吸烟者10例、吸烟者14例）和轻中度吸烟COPD患者9例。使用Percoll非连续密度梯度沉降法分离人外周血中性粒细胞,使用real-time PCR来检测外周血中性粒细胞中Bak mRNA的表达水平。结果 相对于健康对照组,轻中度COPD患者外周血中性粒细胞中的Bak mRNA水平（0.88±0.38）明显降低,差异有统计学意义（P<0.05）;吸烟健康者外周血中性粒细胞中Bak mRNA水平（1.23±0.29）低于不吸烟健康者（1.33±0.38）,但差异无统计学意义;Bak mRNA水平与FEV1/预计值%、FEV1/FVC%均呈正相关,相关系数r分别为0.438 8（P<0.05）和0.432 1（P<0.05）。结论 Bak基因表达异常可能与COPD发病有一定关系。Bak mRNA水平与临床肺功能之间有明显相关性,推测可能与COPD的严重程度相关。     

线粒体-细胞色素C途径在非酒精性脂肪肝大鼠肝细胞凋亡中的作用

目的 研究大鼠非酒精性脂肪肝形成中肝细胞凋亡以及线粒体-细胞色素C途径在其中的作用.方法 Wistar大鼠40只,随机分为正常对照组和高脂饲料2、4、8和12周组(其中每组各8只);HE染色光镜观察肝脏组织病理改变;采用脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记技术(TUNEL)以及流式细胞仪检测肝细胞凋亡指数;激光共聚焦显微镜检测肝细胞线粒体膜电位;免疫组织化学检查caspase-3在肝脏表达分布,Western blotting检测细胞色素 C以及caspase-3含量变化.结果 高脂饮食组4～12周组肝细胞线粒体膜电位与对照组比较明显下降,差异有统计学意义(P＜0.01);高脂饮食组肝细胞凋亡指数与对照组比较明显增加,随着脂肪肝的加重逐渐增高,差异有统计学意义(P＜0.01);高脂饮食组细胞色素C含量以及caspase-3蛋白表达随着时间延长逐渐增高,以12周增加明显,与对照组比较,差异有统计学意义(P＜0.01).结论 大鼠非酒精性脂肪肝引起的肝细胞损伤与肝细胞凋亡密切相关,线粒体-细胞色素C途径参与了其调控过程.     

线粒体凋亡途径参与TRAIL诱导胃腺癌细胞凋亡

目的研究TRAIL诱导胃腺癌细胞凋亡的途径。方法PI染色、流式细胞仪检测细胞凋亡;广谱caspase抑制剂(z-VAD-fmk)、caspase-8抑制剂(z-IETD-fmk)和caspase-9抑制剂(z-LEHD-fmk)分别与TRAIL共同作用后PI染色、流式细胞仪检测细胞凋亡率的变化;Western blot检测caspase-3的活化及PARP的裂解;JC-1染色、流式细胞仪分析线粒体膜电位的变化。结果TRAIL诱导胃腺癌细胞凋亡具有剂量和时间依赖性,BGC-823较SGC-7901对TRAIL诱导的凋亡更敏感,TRAIL(100μg/L)作用24h细胞凋亡率分别是59.9%、24.3%;3种caspase抑制剂都能很大程度上阻止TRAIL诱导胃腺癌细胞凋亡;caspase-3、PARP在TRAIL作用早期即活化、裂解,且BGC-823比SGC-7901发生得更快;线粒体膜电位随TRAIL处理时间延长而不断下降。结论TRAIL能诱导胃腺癌细胞凋亡,且这种凋亡依赖于caspases;除死亡受体途径外,线粒体途径也参与了凋亡信号通路。     

Role of mitochondrial damage during cardiac apoptosis in septic rats

Background Myocardial apoptosis is involved in the pathogenesis of sepsis-related myocardial depression.However,the underlying mechanism remains unknown.This study investigated the role of mitochondrial damage and mitochondria-induced oxidative stress during cardiac apoptosis in septic rats.Methods Seventy-two Sprague-Dawley rats were randomly divided into a control group and septic group receiving lipopolysaccharide injection.Heart tissue was removed and changes in cardiac morphology were observed by light microscopy and scanning electron microscopy.In situ apoptosis was examined using terminal transferase-mediated dUTP nick end-labeling assay and nuclear factor-kappa B activation in myocardium by Western blotting to estimate myocardial apoptosis.Appearance of mitochondrial cristae and activation of cytochrome C oxidase were used to evaluate mitochondrial damage.Oxidative stress was assessed by mitochondrial lipid and protein oxidation,and antioxidant defense was assessed by mitochondrial superoxide dismutase and glutathione peroxidase activity.Results Sepsis-induced inflammatory cell infiltration,myocardium degeneration and dropsy were time-dependent.Expanded capillaries were observed in the hearts of infected rats 24 hours post-challenge.Compared with sham-treated rats,the percentage of cell apoptosis increased in a time-dependent manner in hearts from septic rats at 6 hours,12 hours and 24 hours post-injection (P ＜ 0.05).The expression of nuclear factor-kappa B p65 decreased gradually in the cytosol and increased in the nucleus during sepsis,indicating that septic challenge provoked the progressive activation of nuclear factor-kappa B.Mitochondrial cristae and activation of cytochrome C oxidase increased in a time-dependent manner.Both superoxide dismutase and glutathione peroxidase activities decreased,while mitochondrial lipid and protein oxidation increased between 6 and 24 hours after lipopolysaccharide challenge.Conclusions Septic challenge induced myocardial apoptosis and mitochondrial damage.Furthermore,mitochondrial damage via alteration of defenses against reactive oxygen species might play an important role in myocardial apoptosis during sepsis.