細胞凋亡在醫(yī)學寄生蟲領域的研究進展

李 丹，常紅敏，杜孌英

(承德醫(yī)學院，河北承德 067000)

細胞凋亡(apoptosis)或稱程序性細胞死亡(programmed cell death，PCD)，是指細胞本身在一定的生理或病理條件下，按照自身的程序主動性、生理性的死亡過程，它是一個多步驟、由基因調(diào)控的發(fā)生過程，涉及到一系列的基因激活、表達及調(diào)控作用[1]，是生物體為了維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，通過自身基因調(diào)控，使生理上不需要的細胞進行自動、有序消亡的過程，是不同于細胞壞死的細胞死亡方式[2]。寄生蟲與細胞凋亡有著密不可分的淵源，秀麗新桿線蟲在發(fā)育過程中產(chǎn)生1090個細胞，有131個細胞經(jīng)凋亡方式被清除[3]，可見細胞凋亡與寄生蟲的生長、發(fā)育、感染等關系密切。寄生蟲可通過細胞凋亡調(diào)節(jié)宿主體內(nèi)的蟲體數(shù)量，以有利于其本身的生存[4]。近年來，寄生蟲與宿主相互作用過程中發(fā)生的細胞凋亡現(xiàn)象日益受到醫(yī)學界的重視。本文就細胞凋亡在醫(yī)學寄生蟲領域的研究進展作一綜述。

1 細胞凋亡在醫(yī)學原蟲方面的研究

凋亡是細胞死亡的一種獨特形式，是導致腫瘤退化的重要過程。通過誘導癌細胞大量凋亡，有可能達到阻斷腫瘤形成和發(fā)展的作用[5-6]。弓形蟲是一種廣泛寄生于人和哺乳動物的專性細胞內(nèi)寄生原蟲，蟲體侵入細胞后可誘導細胞凋亡和壞死。國內(nèi)外均報道此原蟲有調(diào)節(jié)宿主細胞周期、誘導宿主細胞發(fā)生凋亡的作用。彭凈等[7]采用四甲基氮噻唑藍(MTT)、流式細胞儀和瓊脂糖凝膠電泳技術觀察體外培養(yǎng)的弓形蟲培養(yǎng)上清對乳腺癌細胞MCF-7細胞增殖及其誘導其凋亡的情況，MTT法檢測顯示，MCF-7細胞增殖抑制率隨著上清濃度和作用時間增加而明顯增大;流式細胞儀檢測顯示，MCF-7細胞凋亡率隨著上清濃度和作用時間增加明顯增大，48小時達凋亡最高峰;瓊脂糖凝膠電泳見DNA呈現(xiàn)梯形條帶，證實了弓形蟲速殖子對體外培養(yǎng)MCF-7細胞增殖有明顯抑制作用，并可誘導MCF-7細胞凋亡。高劍等[8]采用流式細胞儀的細胞周期分析技術、熒光顯微鏡觀察、臺盼藍染色和瓊脂糖凝膠電泳法驗證了弓形蟲RH株速殖子對小鼠結腸癌ct26細胞有周期阻滯作用，并證實改變宿主細胞的周期主要規(guī)律是使S期細胞發(fā)生躍遷并進一步阻滯于G2和M期，將此作用用于增強抗癌藥VP-16抗癌作用的研究，發(fā)現(xiàn)VP-16可有效抑制蟲體增殖，誘導蟲體凋亡，從而解決了弓形蟲抗癌后的蟲株播散問題。徐軍等[9]利用MTT、流式細胞儀和HE染色技術觀察RH株弓形蟲感染小鼠血清在體外對小鼠B16細胞增殖及凋亡情況，結果表明，RH株弓形蟲感染血清能夠抑制B16細胞增殖，并促進其凋亡，與國外報道[10]的弓形蟲急性感染時產(chǎn)生大量的Th1細胞因子，能夠抑制腫瘤的血管生成，從而對機體新生物產(chǎn)生抗體這一結論一致。高劍等[11]以人結腸癌細胞sw480細胞系為體外研究對象，將人結腸癌細胞sw480擔當飼料細胞株來培養(yǎng)弓形蟲速殖子，并制備上清，初步探索此種共同培養(yǎng)上清對sw480增殖和死亡方式的影響，以期從弓形蟲感染腫瘤細胞過程中發(fā)現(xiàn)能殺傷腫瘤細胞的活性成分，結果證實弓形蟲RH株速殖子與人結腸癌sw480細胞共培養(yǎng)上清對體外培養(yǎng)的sw480細胞有明顯的抑制作用，并可誘導sw480細胞凋亡與壞死。張秀昌等[12]將弓形蟲作用于體外培養(yǎng)的K562細胞，通過MTT法觀察弓形蟲對K562細胞生長增殖的影響，發(fā)現(xiàn)弓形蟲可抑制其生長，且隨著弓形蟲濃度的增大，其抑制作用明顯增強，表明弓形蟲對體外培養(yǎng)的K562細胞的增殖有明顯的抑制作用，并可誘導K562細胞凋亡。上述研究均證實了弓形蟲可促進宿主細胞的凋亡，但細胞凋亡的啟動是一個涉及多基因參與的復雜過程，弓形蟲誘導腫瘤細胞凋亡的過程中是否有調(diào)控基因的激活和轉錄、有無相關基因的表達改變等有待進一步研究。

胎盤作為重要的內(nèi)分泌器官，可合成多種激素類物質(zhì)，以維持妊娠的正常進行，所以，目前有關弓形蟲致不良妊娠機制的研究主要集中在弓形蟲致胎盤的損傷作用方面。趙晉英等[13]采用DNA切口末端標記技術(TUNEL)和免疫組織化學法(SP)觀察弓形蟲對孕鼠胎盤組織細胞凋亡及凋亡相關基因bax、bcl-2表達的影響，以探討弓形蟲對孕鼠生殖的毒性作用。TUNEL證實弓形蟲感染后，胎盤滋養(yǎng)層細胞凋亡明顯增加;免疫組化結果顯示，弓形蟲感染后，孕鼠胎盤絨毛組織中bax過度表達，且與細胞凋亡呈正相關，bal-2表達明顯減少，與細胞凋亡呈負相關，推測正是由于這兩種凋亡相關因子在組織內(nèi)表達量的失衡，導致胎盤停止生長及胎盤絨毛膜屏障的完整性受到破壞。但孕期感染弓形蟲導致病理妊娠，其發(fā)病機制在胎盤細胞凋亡方面只是剛剛起步，凋亡及其調(diào)節(jié)又是一個眾多因素相互影響的復雜過程，所以，胎盤細胞凋亡在孕期感染弓形蟲導致病理妊娠的確切機制還有待進一步研究。

耶氏肺孢子菌是一種機會致病性原蟲，其所致的肺孢子菌肺炎(PCP)誤診率和死亡率均非常高，因此，研制高效、低毒和價廉的抗PCP藥物已經(jīng)成為當前防治工作中最迫切的任務。李文貴等[14-15]用醋酸可的松皮下感染大鼠建立PCP動物模型，以雙氫青蒿素治療感染大鼠，通過膠原酶消化法分離其脾細胞，用PI和TUNEL法檢測其凋亡情況，結果顯示，經(jīng)治療后PCP大鼠脾細胞凋亡下降。另外還報道，感染耶氏肺孢子菌的大鼠肺泡巨噬細胞發(fā)生凋亡，經(jīng)雙氫青蒿素治療后，PCP大鼠肺泡巨噬細胞凋亡下降，為PCP的藥物治療提供了依據(jù)，也為闡明PCP發(fā)病機制和雙氫青蒿素的藥物機理提供了重要的基礎資料。

2 細胞凋亡在醫(yī)學蠕蟲方面的研究

細胞凋亡的蠕蟲方面研究，目前多應用于血吸蟲領域。王文實等[16]通過TUNEL和瓊脂糖凝膠電泳法探討日本血吸蟲的細胞凋亡現(xiàn)象及誘導日本血吸蟲細胞凋亡的可能性，其研究選擇H2O2、地塞米松和環(huán)孢菌素A誘導成蟲細胞凋亡，用熱休克誘導卵細胞凋亡，首次觀察到日本血吸蟲成蟲細胞存在細胞凋亡現(xiàn)象，利用外源性刺激可誘導血吸蟲細胞的過度凋亡。但有關外源性物質(zhì)促進血吸蟲細胞凋亡的機理及其應用前景，還有待進一步研究。王文實等[17]通過電鏡和TUNEL法研究日本血吸蟲慢性感染階段宿主免疫抑制現(xiàn)象與T細胞凋亡的關系，發(fā)現(xiàn)感染日本血吸蟲小鼠的CD4+和CD8+T細胞在體外經(jīng)SWAP刺激后，均出現(xiàn)典型的凋亡形態(tài)學特征，首次證實CD4+細胞凋亡可能是導致感染血吸蟲宿主細胞免疫功能下降的重要原因。劉文琪等[18]報道，NO能誘導日本血吸蟲發(fā)生細胞凋亡，且細胞凋亡的發(fā)生率呈劑量依賴性，證實誘導細胞凋亡可能是NO介導的殺蟲機制之一。吳鴻業(yè)等[19]采用免疫組化Envision法探討血吸蟲并結腸癌與ING1、p53、bcl-2基因之間的相關性及其可能的作用機制。國外已有研究[20]表明，ING1是一個新發(fā)現(xiàn)的抑癌基因，在細胞周期的調(diào)控和凋亡的調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用，可以抑制細胞的生長，促進細胞的凋亡。本研究結果顯示，ING1基因與血吸蟲病結腸癌的發(fā)生有相關性，推測可能是通過影響ING1功能失活而導致其功能下降，與國外的研究結果一致。此研究對探索血吸蟲病與結腸癌的關系有一定意義，但確切的發(fā)病機理尚待進一步研究。

李江輝等[21]建立廣州管圓線蟲實驗感染ICR小鼠動物模型，采用HE染色、TUNEL、Western-Blot方法對其腦組織細胞凋亡情況進行檢測，首次證實廣州管圓線蟲幼蟲可誘導小鼠腦組織發(fā)生細胞凋亡，為廣州管圓線蟲病的發(fā)病機制研究提供了前期基礎。劉永杰等[22]報道，豬囊尾蚴在發(fā)育過程中存在細胞凋亡，且以囊壁細胞凋亡最明顯?？到瘌P等[23]通過TUNEL法、透射電鏡觀察到棘球蚴原頭節(jié)自身存在細胞凋亡現(xiàn)象。李繼紅等[24]通過流式細胞技術對旋毛蟲幼蟲細胞凋亡情況進行研究，結果顯示，旋毛蟲幼蟲在發(fā)育過程中存在細胞凋亡，且以生長發(fā)育旺盛階段最為明顯。

3 細胞凋亡在節(jié)肢動物方面的研究進展

有關節(jié)肢動物細胞凋亡的報道較少。姚倫廣等[25]發(fā)現(xiàn)，苜蓿銀蚊夜蛾核形角體病毒和芹菜夜蛾核形多角體病毒感染斜紋夜蛾SL-1細胞后，均誘導SL-1細胞凋亡，表明細胞凋亡和病毒抗凋亡是一復雜的相互作用過程。

4 結語

自1972年Kerr首次提出細胞凋亡的概念后，細胞凋亡現(xiàn)象已經(jīng)成為醫(yī)學生物學各學科共同關注并極為活躍的研究領域。隨著生物學、細胞學以及腫瘤學的快速發(fā)展，人們已經(jīng)認識到細胞凋亡有其特殊的生物學意義，并逐步闡述細胞凋亡與某些疾病的關系。寄生蟲與細胞凋亡有許多密不可分的聯(lián)系，很多研究已證實，細胞內(nèi)寄生的原蟲在宿主體內(nèi)的增殖特點可以成為殺傷癌細胞的有力武器。Garside等[26]認為，在蠕蟲感染中，腫瘤壞死因子(TNF)及其同類分子可能通過外部信號誘導寄生蟲的細胞凋亡，進而阻礙其生長發(fā)育。據(jù)此，專家推測，通過有效外源性凋亡原激活某一通路，使細胞發(fā)生周期阻滯、分化或凋亡失調(diào)來調(diào)控蠕蟲細胞凋亡，阻礙蠕蟲的生長發(fā)育，可能會成為阻止此寄生蟲流行的方法之一。明確寄生蟲感染狀態(tài)下細胞凋亡的調(diào)控機制和意義，選擇性地促進或抑制細胞凋亡的發(fā)生，將有助于達到防病、治病和殺蟲的目的。

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