线粒体在细胞凋亡中的介导作用

线粒体是细胞内产生能量的重要细胞器,被认为是细胞生存与死亡的调节中心。Bcl-2家族蛋白、内质网和溶酶体能引起线粒体膜通透性的改变,造成线粒体功能损伤,诱导细胞凋亡。本文主要综述线粒体在Bcl-2家族蛋白、内质网和溶酶体诱导细胞凋亡中作用的研究进展。     

活性氧、线粒体通透性转换与细胞凋亡

线粒体是真核细胞中非常重要的细胞器,细胞中的活性氧等自由基主要来源于此,线粒体膜的通透性转换(mitochondrial permeability transition,MPT)及其孔道(mitochondrialpermeability transition pore,MPTP)更是在内源性细胞凋亡中发挥了关键作用。持续性的线粒体膜通透性转换在凋亡的效应阶段起决定性作用,可介导细胞色素c等促凋亡因子从线粒体释放到胞浆中,进一步激活下游的信号通路,导致细胞不可逆地走向凋亡。瞬时性的线粒体膜通透性转换及其偶联的线粒体局部的活性氧爆发同样具有促凋亡的作用。线粒体通透性孔道的开放释放出大量活性氧,这些活性氧又能够进一步激活该孔道,以正反馈的形式进一步加剧孔道的打开,放大凋亡信号。活性氧、线粒体通透性转换与细胞凋亡之间具有密不可分的联系,本文根据已知的研究结果集中讨论了这三者的关系,并着重论述了该领域中的最新发现和成果。     

线粒体跨膜电位与细胞凋亡

细胞凋亡作为细胞固有的、受机体严密调控的细胞死亡形式,在多细胞生物体清除衰老细胞及无能细胞等方面发挥重要的作用.近年来,细胞凋亡的研究重点已从细胞核转向线粒体.各种死亡信号诱导线粒体膜通透性改变孔（permeability transition pore, PT pore）开放,引起线粒体跨膜电位下降,导致促凋亡物质释放,继而激活caspase,最终使细胞凋亡.Bcl-2和Bcl-X_L通过对线粒体作用而抑制细胞凋亡,而Bax、Bak与Bad通过调节线粒体而诱导细胞凋亡.     

线粒体与细胞凋亡

细胞凋亡是一种由基因控制的自主性死亡过程。近年来研究发现,线拉体在细胞凋亡过程中起重要作用,它可以通过改变膜通透性、释放凋亡活性物质等介导细胞凋亡。     

线粒体自噬的研究进展

由于线粒体在生物氧化和能量转换过程中会产生活性氧,线粒体DNA又比核DNA更容易发生突变,因此线粒体是一种比较容易受到损伤的细胞器.及时清除细胞内受损的线粒体对细胞维持正常的状态具有重要的作用.细胞主要通过自噬来清除损伤线粒体,维持细胞稳态.越来越多的研究表明,线粒体自噬是一种特异性的过程,线粒体通透性孔道通透性的改变在这个过程中起着重要的作用.线粒体自噬在维持细胞内线粒体的正常功能和基因组稳定性上起着重要作用,但是线粒体发生自噬的信号通路及其调控机制还有待进一步深入研究.     

Bax/Bak蛋白在凋亡通路中的调控与激活机制

细胞凋亡是机体维持组织稳态和胚胎发育的重要机制之一,受到多种信号分子的严格调控。促凋亡Bcl-2家族蛋白成员Bax和Bak蛋白在细胞凋亡中扮演着非常重要的角色。在凋亡信号的刺激下,Bax和Bak蛋白被激活并在线粒体上互相凝集成簇,使得线粒体膜的通透性增加,引起凋亡因子的释放,并最终诱导细胞的死亡。本文主要介绍Bax和Bak蛋白在细胞凋亡过程中的调控与激活机制,并详细阐述目前它们在线粒体凋亡通路中的几个激活模型,总结二者在激活线粒体凋亡通路中的作用,为进一步研究线粒体凋亡通路作一铺垫。     

线粒体动力学与细胞凋亡

线粒体是普遍存在于真核细胞中的双层膜细胞器,通过氧化磷酸化为细胞提供能量。线粒体是高度动态的细胞器,通过持续的融合和分裂改变自身形态来适应各种应激条件以满足细胞的能量代谢及其他生物学需求,这种生物学过程被称为线粒体动力学。细胞凋亡是细胞程序性的死亡方式,而线粒体在内源性细胞凋亡途径中扮演着重要的角色。在受到细胞内部(DNA突变)或者外部刺激时,线粒体外膜通透性改变并释放凋亡因子,如细胞色素C、Smac、AIF等,进而激活细胞凋亡信号通路,促进细胞凋亡。细胞凋亡过程中线粒体形态发生改变,可从管状向颗粒状转变,并伴随着线粒体嵴重构。线粒体形态是由Mfn1、Mfn2、OPA1、Drp1等多种GTP蛋白调控,这些蛋白同时也参与细胞凋亡调控。此外,细胞凋亡调控蛋白如Bax、Bak、Bcl-2等蛋白也可调控线粒体形态。该文主要回顾和阐述细胞凋亡与线粒体动力学的发展历程、基本知识以及它们之间的内在联系。     

细胞凋亡的线粒体调控蛋白的研究进展

凋亡早期近科固定不变的标志之一就是线粒体膜通透性（MMP）的变化,这提示线粒体在凋亡过程中执行双重作用。一方面,将多种促细胞凋亡级联转导信号合于一条由MMP激活的通路;另一方面,通过释放存在于膜间隙的可溶性蛋白参与凋亡后期的分解代谢反应,最近研究发现,核转录因子能易位到线粒体膜引起MMP改变;线粒体膜间隙存在一种蛋白质Smac/DIABLO,释放后可特异性阻抑细胞凋亡蛋白抑制剂（IAPs）,进而促进胱冬肽酶活化,引发细胞凋亡,这些发现进一步阐明了MMP与细胞死亡机制的关系。     

线粒体，活性氧和细胞凋亡

在能量代谢和自由基代谢中,线粒体均占据着十分重要的地位.通过呼吸链电子漏途径,线粒体产生大量超氧阴离子,并通过链式反应形成对机体有损伤作用的活性氧.通过呼吸链电子漏,氧化磷酸化解偶联,线粒体内膜产生通透性转变孔道（PTP）及Box-和/或PTP-介导的细胞色素c向胞质的转移等种种因素,线粒体参与一般抗氧化防御及细胞凋亡等重要生理过程的调控.在与线粒体相关的细胞凋亡中,活性氧的信号作用是十分明显的.     

线粒体PT孔参与甘草诱导MGC-803细胞凋亡的调控

不久前我们从中药中首次筛选发现了甘草能显著诱导胃癌MGC-803细胞凋亡,本文进一步研究甘草诱导MGC-803细胞凋亡过程中凋亡百分率、线粒体膜电位、胞内游离钙、DNA电泳和细胞膜通透性以及染色质DNA凝聚的时相变化,并研究了线粒体PT孔专一抑制剂环孢菌素A(CsA)对凋亡过程的影响.我们观察到,细胞膜通透性增强、胞内游离钙升高和线粒体膜电位下降为细胞凋亡的早期事件,先于凋亡峰出现、染色质凝聚和DNA电泳梯状条带出现,CsA明显抑制线粒体膜电位下降,细胞膜通透性增强和胞内游离钙变化,并极大程度地延迟细胞凋亡过程.结果提示,钙和CsA敏感性的线粒体PT孔开放参与甘草提取物诱导MGC-803细胞凋亡的调控.     

黄芩甙对肝癌细胞BEL-7402形态学的影响

目的观察黄芩甙对肝癌细胞BEL-7402凋亡的影响,同时观察对肝癌细胞形态及超微结构、线粒体超微结构、线粒体膜电位和细胞内Ca^2＋的影响,探讨线粒体损伤在黄芩甙诱导肝癌细胞凋亡中的作用及可能的机制。方法应用细胞培养技术培养肝癌细胞BEL-7402,光镜、倒置显微镜、扫描电镜、透射电镜观察细胞形态及超微结构的变化尤其是线粒体的变化,应用流式细胞仪检测细胞凋亡百分率及线粒体膜电位、细胞内Ca^2＋的改变,免疫组化法检测细胞Bcl-2、Pax蛋白表达。结果黄芩甙诱导肝癌细胞BEL-7402凋亡呈剂量依赖关系,细胞形态、超微结构及线粒体超微结构出现明显改变,降低肝癌细胞线粒体膜电位,使细胞内Ca^2＋增加,细胞Pax表达增加,广泛分布于胞核和胞质中,Bcl-2表达减少。结论黄芩甙诱导肝癌细胞BEL-7402凋亡,线粒体损伤在黄芩甙诱导肝癌细胞凋亡中起重要作用,其机制可能为抑制肝癌细胞Bcl-2蛋白表达,促进Pax蛋白表达及细胞内Ca^2＋增加,激发线粒体膜通透性转运孔开放,线粒体跨膜电位降低,使肝癌细胞凋亡。     

线粒体Ca~(2 )转运与细胞代谢调节

线粒体具有一套完整的Ca2 转运系统 ,包括两条摄取途径和三条释放途径。生理条件下 ,它们在细胞胞质与线粒体钙稳态维持以及细胞能量代谢中起重要作用 ,线粒体从胞质摄取的Ca2 可激活某些Ca2 敏感的呼吸酶和代谢过程。病理条件下 ,线粒体Ca2 转运发生紊乱 ,通过线粒体通透性转换导致细胞坏死或凋亡     

肝细胞线粒体凋亡途径及保护机制研究进展

线粒体在能量代谢、自由基产生、衰老、细胞凋亡中起重要作用。线粒体的基因突变,呼吸链缺陷,线粒体膜的改变等因素均会影响整个细胞的正常功能,从而导致病变。凋亡发生时,线粒体通透性转换孔开放,使得线粒体膜电位降低,呼吸链电子传递障碍,细胞ATP合成障碍,生成大量活性氧簇,线粒体发生水肿,线粒体外膜破裂,膜间隙释放大量促凋亡因子如细胞色素C。Bcl-2家族对线粒体的功能有调控作用,介导细胞色素C的释放,Caspase酶原的激活等。病毒性肝炎、酒精性肝病,梗阻性黄疸、肝癌、毒素和药物介导的肝损伤等疾病中都伴随着肝细胞凋亡的发生,目前保肝药物对肝细胞线粒体功能的保护机制主要体现在稳定线粒体膜功能,减轻氧化损伤等方面,针对临床疾病的治疗有很好的指导作用。     

肝细胞线粒体凋亡途径及保护机制研究进展

线粒体在能量代谢、自由基产生、衰老、细胞凋亡中起重要作用。线粒体的基因突变,呼吸链缺陷,线粒体膜的改变等因素均会影响整个细胞的正常功能,从而导致病变。凋亡发生时,线粒体通透性转换孔开放,使得线粒体膜电位降低,呼吸链电子传递障碍,细胞ATP合成障碍,生成大量活性氧簇,线粒体发生水肿,线粒体外膜破裂,膜间隙释放大量促凋亡因子如细胞色素C。Bcl-2家族对线粒体的功能有调控作用,介导细胞色素C的释放,Caspase酶原的激活等。病毒性肝炎、酒精性肝病,梗阻陛黄疸、肝癌、毒素和药物介导的肝损伤等疾病中都伴随着肝细胞凋亡的发生,目前保肝药物对肝细胞线粒体功能的保护机制主要体现在稳定线粒体膜功能,减轻氧化损伤等方面,针对临床疾病的治疗有很好的指导作用。     

低氧与心肌细胞凋亡

细胞凋亡是心肌细胞低氧损伤的主要死亡形式之一。低氧引起心肌细胞凋亡可以通过外部的死亡受体通路以及内部的线粒体通路,两条通路之间又存在复杂的交互作用,其中,线粒体通路在低氧诱导的心肌细胞凋亡中起重要作用。另外,心肌细胞本身也具有多种内源性的凋亡抑制因子。因此,低氧时心肌细胞凋亡的产生是多种因素综合作用的结果,Bcl-2家族蛋白、线粒体通透性改变、细胞色素c的释放以及caspases的活化等参与了低氧引起的心肌细胞凋亡的调控。对低氧时心肌细胞凋亡的认识和深入研究,为人类在缺血性心脏病的防治中提供了一个新的治疗措施。     

植物细胞程序性死亡的分类和膜通透性调控蛋白研究进展

程序性细胞死亡是由基因调控的贯穿于真核细胞生理和发育过程的细胞自杀行为。动物细胞的程序性死亡分成3类凋亡、自噬和坏死;线粒体和溶酶体分别在前两个过程中起关键作用。关于植物细胞程序性死亡的分类还存在很多争议,焦点是植物是否有细胞凋亡这种形式,核心问题是植物细胞的线粒体外膜上没有Bcl-2家族的膜通透性调控蛋白。近年,程序性细胞死亡也在细菌中发现,LrgAB家族的膜通透性调控蛋白起着重要作用。最近的研究表明,植物叶绿体外被膜上也有LrgAB家族的同源蛋白,它们在控制叶绿体发育和程序性细胞死亡方面起重要作用。因此,叶绿体在植物细胞死亡调控中的作用应该更加受到关注。     

线粒体形态学改变与细胞凋亡

近年来,对于线粒体形态学以及其在凋亡过程中的改变和作用的研究打破了传统的观点。正常情况下,线粒体在细胞内相互连接成管网状结构,并发生着频繁的融合与分裂。融合和分裂由一系列蛋白质介导,二者之间的动态平衡维持着线粒体的形态和功能。在细胞凋亡的早期,线粒体融合和分裂失平衡,导致线粒体管网状结构碎裂和嵴的重构,这些改变对线粒体随后的变化以及凋亡的发生具有重要的意义。融合和分裂的蛋白质不仅调控线粒体形态和细胞凋亡过程,也和某些凋亡相关疾病有关。此外,促凋亡的Bcl-2蛋白可能通过改变线粒体的构形来调控凋亡过程。     

线粒体通透性增高过程中新的参与者

 应激时,线粒体通透性增高可导致位于线粒体膜间的致凋亡因子释放入细胞质,胱天蛋白酶 (caspase)激活,以及细胞死亡.但线粒体通透性增高的确切机制尚不清楚.许多研究表明,线粒体通透性增高过程需要Bcl-2家族蛋白中促凋亡Bax亚家族蛋白,主要是Bax和Bak的激活;该家族中其它蛋白可对Bax和Bak进行调节.但最近的研究表明,其它非Bcl-2家庭蛋白的蛋白质包括抑制因子和激活因子,也可对线粒体通透性增高过程进行调节.此外,应激时线粒体脂质重新分布,对于线粒体膜通透性增高过程也起重要作用.     

线粒体Ca^2＋转运与细胞代谢调节

线粒体具有一套完整的Ｃａ＾２＋转运系统,包括两条摄取途径和三条释放途径。生理条件下,它们在细胞胞质与线粒体钙稳态维持以及细胞能量代谢中起重要作用,线粒体从胞质摄取的Ｃａ＾２＋可激活某些Ｃａ＾２＋敏感的呼吸酶和代谢过程。病理条件下,线粒体Ｃａ＾２＋转运发生紊乱,通过线粒体通透性转换导致细胞坏死或凋亡。     

Bcl-2家族蛋白及其在细胞凋亡中的作用

Bcl-2家族蛋白是目前已知的细胞凋亡中最重要的调控因子,在细胞凋亡通路中起着重要的调节作用．对其作用机制的研究将有助于对肿瘤,自身免疫性和神经变性等疾病的治疗。该文介绍Bcl-2家族中主要的几种蛋白在凋亡中的作用,以及对线粒体膜通透性的调控作用。