王婷 张智博

[关键词]Bcl_2;细胞凋亡;自噬

中图分类号:R392文献标识码:A文章编号:1009_816X(2014)04_0315_04

细胞凋亡与自噬均属于细胞死亡的形式。程序性细胞死亡的细胞凋亡,主要依赖一系列蛋白水解,而细胞的残余部分最终被巨噬细胞清除。自噬被称为Ⅱ型程序性细胞死亡,与凋亡方式不同的是不依附于蛋白的水解,而是以独特的自噬体的结构出现为其特征,此独特结构和其细胞内的成分最终将通过自身溶酶体系统而被消除。两者紧密联系在哺乳动物发育,维持组织动态平衡中且起着核心作用,并与疾病的发生、发展密切相关。通过对Bcl_2蛋白构象与功能的不断研究,意识到Bcl_2蛋白不仅具有抗凋亡的功能,也可通过与其他蛋白的相互作用介导细胞自噬,提示其有助于维持细胞的存活,而不单单是促进细胞死亡的双重作用。新近研究发现,Bcl_2蛋白在脑缺血后的病理机制中起着关键性的作用,但其具体机理还有待进一步研究。

1Bcl_2蛋白及其定位

1.1Bcl_2蛋白:是Bcl_2原癌基因的编码产生,是一个促进因素对细胞的存活,为膜整合蛋白,分子质量为26kDa,早期是在人类的滤泡样细胞淋巴瘤中t(14;18)染色易位的断裂点被克隆挖掘出来[1]。主要定位在线粒体、部分内质网及核周膜,与膜的结合的功能堪为重要的。在正常的细胞活化、成长过程中可有表达,Bcl_2蛋白可在成熟的组织中表达,并在逐步凋亡的细胞中呈低表达或不表达。Bcl_2蛋白可存在于正常组织中,然后逐渐发现在免疫Bcl_2蛋白中的表达,也在人体多种形态的肿瘤组织内分泌系统以及神经系统中存在。Bcl_2蛋白的分子构像变化多端,已知的Bcl_2家族蛋白结构中,其多肽链里含有多个Bcl_2同源保守的螺旋结构域(即:BH1、BH2、BH3、BH4),并且绝大部分含所有其中4个结构域;而促凋亡蛋白中基本上都含有促凋亡作用BH3结构域。因Bcl_2蛋白处在细胞的不同部位,故其分子构象在不同的因素作用下可发生改变。而Szegezdi[2]等研究表明Bcl_2对自噬的调节具有细胞器特异性,对自噬起负调节作用。故Bcl_2蛋白的不同定位及构像在其调节细胞凋亡和细胞自噬的过程中有着重要意义。

1.2Bcl_2蛋白与线粒体:在各种细胞器中,确保Bcl_2家族成员发挥其凋亡作用,其主要结构是线粒体。整个Bcl_2家族在调控细胞凋亡过程中的作用十分关键,经历了抗凋亡和促凋亡蛋白之间的相互影响,改变了线粒体结构以及功能使其调控作用得以施展[3]。当收到有关信号激动凋亡,促凋亡蛋白发生一系列转变(如Bax构象变化,Bid和Bim裂解效应,Bad、Bik的磷酸化调节等),导致趋向线粒体外膜靶向异位,进而可使线粒体的通透转换孔开放,释放促凋亡因子,激活caspase级联,最终导致细胞凋亡的产生[2]。进一步研究表明,在线粒体膜上的抗凋亡蛋白Bcl_2对细胞凋亡也存在着拮抗作用,因其膜蛋白分子表面的特殊结构-疏水槽,此结构可容纳促凋亡Bcl_2家族成员的螺旋结构域-BH3结构域,导致促凋亡活性的受阻,而不能发挥作用。

抗凋亡蛋白Bcl_2对自噬途径的调节具有细胞器专属性。唯一的位置-内质网,且非线粒体的Bcl_2蛋白构成复合体,对自噬途径产生相反的作用[2]。可见,Bcl_2蛋白参与凋亡和自噬的调节,其构象改变和细胞定位的变化对其生物功能的发挥起着重要作用。

2Bcl_2蛋白与细胞凋亡

Bcl_2蛋白具有能延长细胞生存时间和抗细胞凋亡的功能,因此它被称为凋亡抑制基因。公认的细胞凋亡,是指有核细胞由自身内部遗传机制,在一定条件下被驱动,并表现出一种内源性凋亡的形态学。Bcl_2蛋白对凋亡在免疫系统调控中承担着正常情况下机体对免疫应答的负反馈调节[4]。固然某些细胞的程序性死亡经过具有特定的引发因素,但在大多数情况下是由一种基因调控,并表现为调控细胞自主性的死亡过程。

Bcl_2蛋白和Bcl_2,Bax,Bad,Bak等共同组成了Bcl_2蛋白家族,Bcl_2蛋白的功能受其蛋白产物Bax和Bcl_xl蛋白调控[5]。有研究表明,抗凋亡的Bcl_2蛋白能力的改变,主要原因是膜定位能力的改变。与其他的癌蛋白相比较,Bcl_2蛋白促进细胞的存活是因为产生了阻止细胞凋亡的机制,并不是使正常的细胞增殖机制受到破坏的调控。线粒体膜上的蛋白Bcl_2可有相关调控作用,可在不同水平上施展作用来控制凋亡:①可通过掌管转变线粒体上巯基的氧化状态致使其膜电位发生改变,由此调控细胞凋亡。②线粒体膜对一些凋亡蛋白前体的渗透性可受Bcl_2的调度。在可能含有Bcl_2蛋白的线粒体PT孔道的构成因素中,当在必然pH环境下,可形成离子通道,而Bax在较高或较低的pH范围内都可构成孔道。且Bax可以允许某些离子和小分子通过线粒体膜,例如细胞色素C等可穿过,进一步进入细胞质,参与细胞凋亡的调控,而与之相反的Bcl_2蛋白,它可以通过关闭Bax通道活性引起一系列反应,导致某些小分子不能随意出入,进而保护细胞凋亡[5]。③Apaf_1(凋亡蛋白前体)等能被Bcl_2蛋白设置在线粒体膜上,致使凋亡作用得以抑制。目前了解到Bcl_2除对凋亡的影响外,还能抑制细胞周期[6]。最近研究发现,在免疫细胞中,热休克蛋白家族成员Hsp90β与Bcl_2蛋白抗凋亡功能也有着千丝万缕的关系,这种关系可能与热休克蛋白的“伴侣”功能有关,在对凋亡进行调控中,小鼠巨噬细胞株RAW264.7经过未甲基化寡聚脱氧核苷酸(CpG_ODN)的处理,可以让热休克蛋白Hsp90β效应的抗凋亡蛋白产生拮抗作用,进而导致Bcl_2丧失抗凋亡活性,并使线粒体凋亡途径介导细胞死亡开始启动[7]。有些研究还发现,caspase_3的酶解位点位于天冬氨酸(Asp34),且存在于Bcl_2蛋白环区,由此线粒体外膜出现了被裂解转移的Bcl_2,通过BH3和跨膜结构域上调细胞凋亡。在HEK293T细胞株和人类外周血淋巴细胞中发现,在线粒体中出现失的孤儿核受体Nur77/TR3出核,与Bcl_2蛋白捆绑结合,故导致了二者的空间构想发生改变,由此使线粒体死亡途径得以激发,使之诱导细胞凋亡[8]。

3Bcl_2蛋白与细胞自噬

和自噬形成相关基因称为ATG(Autophagy_related gene,细胞自噬相关基因)基因。由位于人类染色体17q21的基因编码的Beclin1与磷脂酰肌醇_3激酶(Phosphatidylinositol 3_kinase,PI3Ks)信号复合物共同作用可以加强自噬空泡的形成,所以,Beclin1在自噬中起重要作用。与Bcl_2蛋白合成后,损害细胞自噬的功能。简言之是由于Bcl_2结合的情况下,Beclin1变异体诱发过分自噬并促进细胞死亡。总之,这些研究结果表明,Bcl_2复杂功能对自噬和自噬基因依赖性细胞死亡起着制动作用[9]。酵母ATG8和它的哺乳动物相当物微管相关蛋白质LC3通过泛素化方式与磷脂结合,并且被定位在分离的膜上,从而对自噬体的形成起重要作用。Beclin1蛋白介入了自噬体的组成,并参与组成PI3K复合物[10]。经过Ⅲ型PI3Ks作用使磷脂酰肌醇磷酸化,产生出磷脂酰肌醇3,4,5_三羟甲基氨基甲烷磷酸盐,在溶酶体酶从高尔基体运输到溶酶体的过程中,这条通路起了决定性的作用,在Ⅲ型PI3Ks与I型PI3Ks中,二者的不同之处是Ⅲ型PI3Ks能产生刺激作用对于自噬的发生。在构成Ⅲ型PI3Ks信号通路所必须的蛋白是Beclin1。且由前文描述组成的Ⅲ型PI3K复合物,能指导自噬有关蛋白向自噬体膜靶向定位,而促使自噬体双层膜形成。在基因敲除的小鼠胚胎干细胞中觉察到,Beclin1-/-小鼠,在胚胎早期几乎全数死亡,杂合子(Beclin1+/-)小鼠得以存活,但Beclin1蛋白的表达杂合子小鼠体内显著降低,导致其自噬功能的减弱及原发性肿瘤的发生显著增高。所以在新型仅包含BH3的Bcl_2家族成员是单倍不充分的肿瘤抑制基因——Beclin1,在抑制肿瘤基因发展过程中的作用不容小觑[11]。由于其对自噬的抑制,暗示了自噬和凋亡之间的关系[11]。

抗凋亡蛋白Bcl_2具有排水槽,可容纳BH3结构域。当结合Bcl_2形成的Bcl_2_Beclin1_Vps34复合物与Beclin1的结合,导致脂质激酶Vps34活性降低,抑制Beclin1介导的自噬功能[12]。通过两种不同机制,Bcl_2和Beclin1基因相互影响可以调整:(1)某些特定(含有BH3结构域的)蛋白或BH3模拟物可绑定至Beclin1和Bcl_2蛋白的BH3连接排水槽相互竞争,从而解除Bcl_2对Beclin1的抑制而诱导自噬。Bcl_2蛋白的BH3排水槽可以与BH3模拟物ABT737竞争性占领,并抑制Bcl_2对Beclin1的作用,和对ABT737的抗凋亡活性的抑制,从而发现该类细胞自噬程度由饥饿诱导的发生率明显降低,但补充ABT737后可使其恢复。(2)当处于缺乏营养和各类应激等刺激作用下,Bcl_2的非构造内T69、S70、S87 3个位点可由原癌基因c_Jun氨基末端激酶1(JNK1)磷酸化以致与Beclin1的结合能力遭到破坏,而促进了自噬的发生[13]。在小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)jnk1基因缺如后,Bcl_2和Beclin 1的亲和力下调、Bcl_2蛋白以上位点磷酸化均不受饥饿刺激的影响而发生;Beclin1蛋白也不能与Bcl_2蛋白的磷酸化突变体(T69E/S70E/S87E)相互作用,从而导致其丧失对细胞自噬的阻碍功能。且Beclin1通过与Bcl_2相互作用的蛋白调节自噬作用主要发生在内质网,当存在于内质网膜上的三磷酸肌醇受体(IP3R)阻断可强烈诱导的自噬。

4Bcl_2蛋白在凋亡和自噬中的串流

Ca2+作为紧要的第二信使,在细胞自噬和凋亡调控中都起到了十分首要的作用。在Bcl_2家族蛋白中和钙信号相互作用调节亚细胞结构(主要有细胞质、内质网和线粒体)中的钙库。Bcl_2蛋白和1,4,5三磷酸肌醇受体(IP3R)相互作用,直接抑制内质网钙释放;并且在内质网腔中钙网蛋白(calreticulin)的表达和钙泵的表达也可由Bcl_2蛋白来降低,促使了内质网内的钙离子浓度得到下调[14]。

在经过维生素D3以及其类似物EB1089处理的乳腺癌细胞株MCF_7,影响了细胞内游离Ca2+浓度,提高的钙离子水平可激活自噬过程且这一过程与Beclin1基因的表达上调有关。进一步研究证实,Ca2+水平的增加,通过相继活化钙调蛋白依赖性激酶β(CAMKK_β)和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK),抑制Akt_mTOR通路,引发自噬[13]。Bcl_2蛋白家族中,促凋亡蛋白BAX、BAK可以抑制自噬,而抗凋亡蛋白Bcl_xl则可以促进自噬的发生。抗凋亡蛋白Bcl_2对自噬的调节作用较为复杂。Bcl_2被证实可以与Bedin_1发生相互作用,其与Bedin_1的结合程度决定了细胞自噬的发生与否Bcl_2可以抑制饥饿诱导的细胞自嚼,该作用为Beclin_1依赖性。其机理可能为,Bcl_2通过与Beclin_1结合,抑制了Beclin_l对自噬的启动作用,从而抑制了自噬的发生[15]。BH3_only蛋白不仅通过其BH3结构域和Bcl_2蛋白结合,诱导了自噬;在激动Bax/Bak促凋亡蛋白的活性时,有着直接或间接的联系,从而促进细胞凋亡。在内质网中的Beclin1,通过其BH3结构域和Bcl_2/Bcl_xL联合,导致在细胞内游离的Beclin1的浓度降低,进而导致Ⅲ型PI3K复合体活性下降,由此细胞自噬能力减弱[16]。

此外,在饥饿刺激下,Bcl_2磷酸化快速发生(约4h),通过Bcl_2_Beclin_1复合体分离后诱导自噬,使细胞器损伤可修复;随着时间延长(约16h),自噬对细胞的自救行为不能再保证细胞存活,Bcl_2磷酸化转为干扰Bcl_2_Bax复合体,caspase3依赖的凋亡通路激活[4]。由此可见,Bcl_2磷酸化可能也参与了调控细胞自噬与凋亡的过程。

5结论与展望

凋亡和自噬之间可能存在相互依赖和串流的作用,二者共同调控细胞的生与死。Bcl_2蛋白是关系于细胞凋亡和自噬中,相互影响、相互转化的重要蛋白;在线粒体凋亡通路、Beclin1依赖性细胞自噬通路、Bcl_2家族其他蛋白成员之间在不同通路中的相互作用和构象变化等方式是它对凋亡和自噬进行双重调控的几种方式。值得一提的是,随着研究的不断深入,Bcl_2蛋白在不同疾病的发病机制中被广泛熟知,其中在世界范围内具有第二高致死率疾病—脑卒中[17],其作用机理也逐步的被重视起来,而脑卒中中,87%为缺血性卒中,拯救缺血半暗带是治疗的重中之重。Bcl_2蛋白及其家族成员在脑缺血后缺血半暗带中神经元凋亡与自噬的病理机制中,起着至关重要的作用。有实验证明,Bcl_2家族蛋白是脑缺血后细胞凋亡通路的关键分子,通过抗凋亡和促凋亡蛋白之间的相互作用,影响线粒体结构和功能的稳定性[18]。而细胞自噬的抑制剂可抑制脑缺血损伤后的Bcl_2蛋白表达降低[19],这些研究表明,Bcl_2蛋白在脑缺血后的病理机制中都起着关键性的作用,但其具体机理还有待进一步研究。就目前而言,找准其关键作用的靶点,并通过作用于靶点,来治疗甚至于挽救脑卒中后患者的神经功能缺失症状,这将为临床治疗提供新的诊疗方法。总言之,Bcl_2蛋白在自噬或凋亡过程中直接或间接的具体机制,不同组织和细胞中的相关信号通路的各种效应所产生的协同或拮抗作用等问题将取得突破性进展,为疾病的发病机理和治疗的新理念等相关研究领域提供新的依据及思路。

参考文献

[1]T sujimoto Y, Finger LR, YunisJ, et al. Cloning of the chromosome break point of neoplastic B cells with the t(14:18)chromosome trattslocation[J]. Science,2004,(226):1097-1099.

[2]Szegezdi E, Macdonald DC, Chonghaile T, et al. Bcl_2 family on guard at the ER[J]. Am J Physiol Cell Physiol,2009,296(5):C941-C953.

[3]Lindsay J, Esposti MD, Gilmore AP. Bcl_2 proteins and mitochondria_specificity in membrane targeting for death[J]. Biochim BiophysActa,2011,1813(4):532-539.

[4]Liang C.Negative regulation of autophagy[J]. Cell Death Differ,2010,17(12):1807-1815.

[5]Wu C, Fujihara H, Yao J, et al. Different Expression Patterns of Bcl_2,Bcl_xl, and Bax ProteinsAfter Sublethal Forebrain Ischemia in C57Black_Crj6Mouse Striatum[J]. Stroke,2003,34(7):1803-1808.

[6]张巧梅,冯长梅,李玉栋.细胞凋亡机制研究进展[J].包头医学,2012,3603:138-141.

[7]Chang NC,Nguyen M,Germain M,et al.Antagonism of Beclin 1_dependent autophagy by BCL_2 at the endoplasmic reticulum requires NAF_1[J]. EMBO J,2010,29(3):606-618.

[8]Zhang XK. Targeting Nur77 translocation[J]. Expert Opin Ther Target,2007,11(1):69-79.

[9]Lomonosova E, Chinnadurai G. BH3_only proteins in apoptosis and beyond: an overview[J]. Oncogene,2008,Suppl 1:S2-19.

[10]Kihara A, Kabeya Y, Ohsumi Y, et al. Beclin_phosphatidylinositol 3_kinase complex functions at the trans_Golgi network[J]. EMBO Rep,2001,2(4):330-335.

[11]潘小虹.自噬相关基因Beclin1和LC3Ⅱ在早期宫颈癌组织中的表达及临床意义[D].苏州大学.2012.

[12]Yang Sun, Jie Zhang. Beclin1 induces autophagy and its potential contributions to sensitizes SiHa cells to carboplatin therapy[J]. Int J Cancer,2009,19(4):772-776.

[13]Wei Y, Pattingre S, Sinha S, et al. JNK1_mediated phosphorylation of Bcl_2 regulates starvation_induced autophagy[J]. Mol Cell,2008,30(6):678-688.

[14]Decuypere JP, Welkenhuyzen K, Luyten T, et al. IP 3 receptor_mediated Ca(2+) signaling and autophagy induction are interrelated[J].Autophagy,2011,7(12),1472-1489.

[15]Swerdlow S, Distelhorst CW. Bcl_2 regulated calcium signals as common mediators of both apoptosis and autophagy[J]. Dev Cell,2007,12(2):178-179.

[16]张乐蒙.IRF_1对LPS诱导的小鼠巨噬细胞凋亡和自噬的调节作用及其机制研究[D].中南大学,2012.

[17]Roger VL, Go AS, Lloyd_Jones DM, et al. American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Heart disease and Stroke Statistics_2011 update: a report from the American Heart Association[J]. Circulation,2011,123:e18-e209.

[18]Linday J, Esposti MD, Gilmore AP. Bcl_2 proteins and mitochondria_specificity in membrane targeting for death[J]. Biochim Biophys Acta,2011,1813(4):532-539.

[19]Wen Ya_Dan, Sheng Rui, Zhang Li_Sha, et al. Neuronal injury in rat model of permanent focal cerebral ischemia is associated with activation of autophagic and lysosomal pathways[J]. Autophagy,2008,4:762-769.

(收稿日期:2014_3_28)

凋亡和自噬之间可能存在相互依赖和串流的作用,二者共同调控细胞的生与死。Bcl_2蛋白是关系于细胞凋亡和自噬中,相互影响、相互转化的重要蛋白;在线粒体凋亡通路、Beclin1依赖性细胞自噬通路、Bcl_2家族其他蛋白成员之间在不同通路中的相互作用和构象变化等方式是它对凋亡和自噬进行双重调控的几种方式。值得一提的是,随着研究的不断深入,Bcl_2蛋白在不同疾病的发病机制中被广泛熟知,其中在世界范围内具有第二高致死率疾病—脑卒中[17],其作用机理也逐步的被重视起来,而脑卒中中,87%为缺血性卒中,拯救缺血半暗带是治疗的重中之重。Bcl_2蛋白及其家族成员在脑缺血后缺血半暗带中神经元凋亡与自噬的病理机制中,起着至关重要的作用。有实验证明,Bcl_2家族蛋白是脑缺血后细胞凋亡通路的关键分子,通过抗凋亡和促凋亡蛋白之间的相互作用,影响线粒体结构和功能的稳定性[18]。而细胞自噬的抑制剂可抑制脑缺血损伤后的Bcl_2蛋白表达降低[19],这些研究表明,Bcl_2蛋白在脑缺血后的病理机制中都起着关键性的作用,但其具体机理还有待进一步研究。就目前而言,找准其关键作用的靶点,并通过作用于靶点,来治疗甚至于挽救脑卒中后患者的神经功能缺失症状,这将为临床治疗提供新的诊疗方法。总言之,Bcl_2蛋白在自噬或凋亡过程中直接或间接的具体机制,不同组织和细胞中的相关信号通路的各种效应所产生的协同或拮抗作用等问题将取得突破性进展,为疾病的发病机理和治疗的新理念等相关研究领域提供新的依据及思路。

参考文献

[1]T sujimoto Y, Finger LR, YunisJ, et al. Cloning of the chromosome break point of neoplastic B cells with the t(14:18)chromosome trattslocation[J]. Science,2004,(226):1097-1099.

[2]Szegezdi E, Macdonald DC, Chonghaile T, et al. Bcl_2 family on guard at the ER[J]. Am J Physiol Cell Physiol,2009,296(5):C941-C953.

[3]Lindsay J, Esposti MD, Gilmore AP. Bcl_2 proteins and mitochondria_specificity in membrane targeting for death[J]. Biochim BiophysActa,2011,1813(4):532-539.

[4]Liang C.Negative regulation of autophagy[J]. Cell Death Differ,2010,17(12):1807-1815.

[5]Wu C, Fujihara H, Yao J, et al. Different Expression Patterns of Bcl_2,Bcl_xl, and Bax ProteinsAfter Sublethal Forebrain Ischemia in C57Black_Crj6Mouse Striatum[J]. Stroke,2003,34(7):1803-1808.

[6]张巧梅,冯长梅,李玉栋.细胞凋亡机制研究进展[J].包头医学,2012,3603:138-141.

[7]Chang NC,Nguyen M,Germain M,et al.Antagonism of Beclin 1_dependent autophagy by BCL_2 at the endoplasmic reticulum requires NAF_1[J]. EMBO J,2010,29(3):606-618.

[8]Zhang XK. Targeting Nur77 translocation[J]. Expert Opin Ther Target,2007,11(1):69-79.

[9]Lomonosova E, Chinnadurai G. BH3_only proteins in apoptosis and beyond: an overview[J]. Oncogene,2008,Suppl 1:S2-19.

[10]Kihara A, Kabeya Y, Ohsumi Y, et al. Beclin_phosphatidylinositol 3_kinase complex functions at the trans_Golgi network[J]. EMBO Rep,2001,2(4):330-335.

[11]潘小虹.自噬相关基因Beclin1和LC3Ⅱ在早期宫颈癌组织中的表达及临床意义[D].苏州大学.2012.

[12]Yang Sun, Jie Zhang. Beclin1 induces autophagy and its potential contributions to sensitizes SiHa cells to carboplatin therapy[J]. Int J Cancer,2009,19(4):772-776.

[13]Wei Y, Pattingre S, Sinha S, et al. JNK1_mediated phosphorylation of Bcl_2 regulates starvation_induced autophagy[J]. Mol Cell,2008,30(6):678-688.

[14]Decuypere JP, Welkenhuyzen K, Luyten T, et al. IP 3 receptor_mediated Ca(2+) signaling and autophagy induction are interrelated[J].Autophagy,2011,7(12),1472-1489.

[15]Swerdlow S, Distelhorst CW. Bcl_2 regulated calcium signals as common mediators of both apoptosis and autophagy[J]. Dev Cell,2007,12(2):178-179.

[16]张乐蒙.IRF_1对LPS诱导的小鼠巨噬细胞凋亡和自噬的调节作用及其机制研究[D].中南大学,2012.

[17]Roger VL, Go AS, Lloyd_Jones DM, et al. American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Heart disease and Stroke Statistics_2011 update: a report from the American Heart Association[J]. Circulation,2011,123:e18-e209.

[18]Linday J, Esposti MD, Gilmore AP. Bcl_2 proteins and mitochondria_specificity in membrane targeting for death[J]. Biochim Biophys Acta,2011,1813(4):532-539.

[19]Wen Ya_Dan, Sheng Rui, Zhang Li_Sha, et al. Neuronal injury in rat model of permanent focal cerebral ischemia is associated with activation of autophagic and lysosomal pathways[J]. Autophagy,2008,4:762-769.

(收稿日期:2014_3_28)

凋亡和自噬之间可能存在相互依赖和串流的作用,二者共同调控细胞的生与死。Bcl_2蛋白是关系于细胞凋亡和自噬中,相互影响、相互转化的重要蛋白;在线粒体凋亡通路、Beclin1依赖性细胞自噬通路、Bcl_2家族其他蛋白成员之间在不同通路中的相互作用和构象变化等方式是它对凋亡和自噬进行双重调控的几种方式。值得一提的是,随着研究的不断深入,Bcl_2蛋白在不同疾病的发病机制中被广泛熟知,其中在世界范围内具有第二高致死率疾病—脑卒中[17],其作用机理也逐步的被重视起来,而脑卒中中,87%为缺血性卒中,拯救缺血半暗带是治疗的重中之重。Bcl_2蛋白及其家族成员在脑缺血后缺血半暗带中神经元凋亡与自噬的病理机制中,起着至关重要的作用。有实验证明,Bcl_2家族蛋白是脑缺血后细胞凋亡通路的关键分子,通过抗凋亡和促凋亡蛋白之间的相互作用,影响线粒体结构和功能的稳定性[18]。而细胞自噬的抑制剂可抑制脑缺血损伤后的Bcl_2蛋白表达降低[19],这些研究表明,Bcl_2蛋白在脑缺血后的病理机制中都起着关键性的作用,但其具体机理还有待进一步研究。就目前而言,找准其关键作用的靶点,并通过作用于靶点,来治疗甚至于挽救脑卒中后患者的神经功能缺失症状,这将为临床治疗提供新的诊疗方法。总言之,Bcl_2蛋白在自噬或凋亡过程中直接或间接的具体机制,不同组织和细胞中的相关信号通路的各种效应所产生的协同或拮抗作用等问题将取得突破性进展,为疾病的发病机理和治疗的新理念等相关研究领域提供新的依据及思路。

参考文献

[1]T sujimoto Y, Finger LR, YunisJ, et al. Cloning of the chromosome break point of neoplastic B cells with the t(14:18)chromosome trattslocation[J]. Science,2004,(226):1097-1099.

[2]Szegezdi E, Macdonald DC, Chonghaile T, et al. Bcl_2 family on guard at the ER[J]. Am J Physiol Cell Physiol,2009,296(5):C941-C953.

[3]Lindsay J, Esposti MD, Gilmore AP. Bcl_2 proteins and mitochondria_specificity in membrane targeting for death[J]. Biochim BiophysActa,2011,1813(4):532-539.

[4]Liang C.Negative regulation of autophagy[J]. Cell Death Differ,2010,17(12):1807-1815.

[5]Wu C, Fujihara H, Yao J, et al. Different Expression Patterns of Bcl_2,Bcl_xl, and Bax ProteinsAfter Sublethal Forebrain Ischemia in C57Black_Crj6Mouse Striatum[J]. Stroke,2003,34(7):1803-1808.

[6]张巧梅,冯长梅,李玉栋.细胞凋亡机制研究进展[J].包头医学,2012,3603:138-141.

[7]Chang NC,Nguyen M,Germain M,et al.Antagonism of Beclin 1_dependent autophagy by BCL_2 at the endoplasmic reticulum requires NAF_1[J]. EMBO J,2010,29(3):606-618.

[8]Zhang XK. Targeting Nur77 translocation[J]. Expert Opin Ther Target,2007,11(1):69-79.

[9]Lomonosova E, Chinnadurai G. BH3_only proteins in apoptosis and beyond: an overview[J]. Oncogene,2008,Suppl 1:S2-19.

[10]Kihara A, Kabeya Y, Ohsumi Y, et al. Beclin_phosphatidylinositol 3_kinase complex functions at the trans_Golgi network[J]. EMBO Rep,2001,2(4):330-335.

[11]潘小虹.自噬相关基因Beclin1和LC3Ⅱ在早期宫颈癌组织中的表达及临床意义[D].苏州大学.2012.

[12]Yang Sun, Jie Zhang. Beclin1 induces autophagy and its potential contributions to sensitizes SiHa cells to carboplatin therapy[J]. Int J Cancer,2009,19(4):772-776.

[13]Wei Y, Pattingre S, Sinha S, et al. JNK1_mediated phosphorylation of Bcl_2 regulates starvation_induced autophagy[J]. Mol Cell,2008,30(6):678-688.

[14]Decuypere JP, Welkenhuyzen K, Luyten T, et al. IP 3 receptor_mediated Ca(2+) signaling and autophagy induction are interrelated[J].Autophagy,2011,7(12),1472-1489.

[15]Swerdlow S, Distelhorst CW. Bcl_2 regulated calcium signals as common mediators of both apoptosis and autophagy[J]. Dev Cell,2007,12(2):178-179.

[16]张乐蒙.IRF_1对LPS诱导的小鼠巨噬细胞凋亡和自噬的调节作用及其机制研究[D].中南大学,2012.

[17]Roger VL, Go AS, Lloyd_Jones DM, et al. American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Heart disease and Stroke Statistics_2011 update: a report from the American Heart Association[J]. Circulation,2011,123:e18-e209.

[18]Linday J, Esposti MD, Gilmore AP. Bcl_2 proteins and mitochondria_specificity in membrane targeting for death[J]. Biochim Biophys Acta,2011,1813(4):532-539.

[19]Wen Ya_Dan, Sheng Rui, Zhang Li_Sha, et al. Neuronal injury in rat model of permanent focal cerebral ischemia is associated with activation of autophagic and lysosomal pathways[J]. Autophagy,2008,4:762-769.

(收稿日期:2014_3_28)