不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下肝細(xì)胞凋亡的機(jī)制①

李明

(泰山學(xué)院 山東泰安 271021)

肝細(xì)胞凋亡的途徑可分為內(nèi)源性和外源性兩種形式。外源性途徑起始于胞外死亡誘導(dǎo)信號(hào)(腫瘤壞死因子,如Fas、TNF)與細(xì)胞表面的受體結(jié)合,一旦結(jié)合,導(dǎo)致caspase-8的募集和同源性激活,激活的caspase-8再進(jìn)一步激活其下游的caspase,最終導(dǎo)致由酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)所介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。內(nèi)源性途經(jīng),是指細(xì)胞凋亡的線粒體途徑。該途徑通過(guò)改變線粒體的正常生理功能、結(jié)構(gòu)導(dǎo)致內(nèi)外膜的通透性發(fā)生改變并形成通透性轉(zhuǎn)變孔(PTP),隨后細(xì)胞色素C外溢,引發(fā)細(xì)胞凋亡。這兩條途徑之間還存在著一定的聯(lián)系,如通過(guò)BH3單結(jié)構(gòu)域蛋白(Bad、Bim)能將凋亡信號(hào)由細(xì)胞膜傳遞到線粒體,一般認(rèn)為此時(shí)誘發(fā)的細(xì)胞凋亡線粒體途徑起到放大凋亡信號(hào)的功能。

1 運(yùn)動(dòng)與肝細(xì)胞凋亡

1.1 大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)與肝細(xì)胞凋亡的機(jī)制

在大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中或恢復(fù)期內(nèi)肝細(xì)胞內(nèi)ROS驟然增加,鈣離子超載,同時(shí)吞血漿中TNF家族因子增多,使肝在結(jié)構(gòu)、功能方面遭受嚴(yán)重?fù)p傷乃至引發(fā)凋亡。

1.1.1 氧自由基與肝細(xì)胞凋亡

(1)運(yùn)動(dòng)中肝細(xì)胞內(nèi)的氧自由基的產(chǎn)生及積累。大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),肝臟處于缺血缺氧狀態(tài),ATP合成減少,導(dǎo)致肝細(xì)胞內(nèi)AMP累積,若大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)造成運(yùn)動(dòng)肌損傷,還會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷肌肉內(nèi)白細(xì)胞的聚集并有可能誘發(fā)中性粒細(xì)胞的呼吸爆發(fā),產(chǎn)生的大量自由基極有可能超過(guò)機(jī)體的抗氧化系統(tǒng)的能力以至于隨血液進(jìn)入肝臟。大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)肝細(xì)胞產(chǎn)生的過(guò)多ROS可能激活肝血竇或肝小靜脈的內(nèi)皮細(xì)胞并使之表達(dá)ECAM,中性粒細(xì)胞表面粘附分子同內(nèi)皮細(xì)胞新表達(dá)的ECAM結(jié)合在一起,中性粒細(xì)胞被激活,啟動(dòng)了持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的粘附依賴性的氧化應(yīng)激和去?；磻?yīng),產(chǎn)生大量的自由基。

(2)ROS誘發(fā)肝細(xì)胞凋亡的途徑。研究發(fā)現(xiàn),受ROS損傷的DNA會(huì)激活酪氨酸激酶(tyrosine kinase)c-abl,后者再激活凋亡信號(hào)調(diào)控激酶(ASK1),激活的ASK1進(jìn)一步激活P38和C-JNK,P38被激活后可磷酸化BCL-2,從而使BCL-2抑制BAX的作用消失,并引起CytC的釋放,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。若JNK被激活,它也可將BCL-2磷酸化(Ser-70,Ser-80),誘發(fā)細(xì)胞凋亡。實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)ROS也可直接激活A(yù)SK1,這是因?yàn)镽OS可直接將抑制ASK1活性的硫氧還蛋白氧化,使其從ASK1上脫落,ASK1被激活。

1.1.2 Ca2+變化與肝細(xì)胞凋亡

激活磷脂酶,被激活后會(huì)作用于線粒體膜和細(xì)胞膜上的鞘磷脂,并使其分解產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的神經(jīng)酰胺,誘發(fā)肝細(xì)胞凋亡。

1.1.3 TNF家族(tumor necrosis factor腫瘤壞死因子)與肝細(xì)胞凋亡

大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),一方面由于肝臟缺血嚴(yán)重,導(dǎo)致少量細(xì)胞壞死,引起炎癥反應(yīng),單核巨噬細(xì)胞釋放TNF,肝臟內(nèi)的吞噬細(xì)胞就是Kupffer細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)在缺血/再灌注損傷早期,KCs分泌的促炎癥因子如如腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細(xì)胞介素等均發(fā)生在粘附分子的表達(dá)、趨化因子的分泌和中性粒細(xì)胞聚集之前,聚集在肝內(nèi)的中性粒細(xì)胞會(huì)通過(guò)阻塞微循環(huán)和釋放蛋白激酶直接傷害肝臟,所以KCs是導(dǎo)致肝組織損傷的最重要的、最關(guān)鍵的因子之一,可是KCs引發(fā)損傷的具體機(jī)制目前尚未清楚,臨床上認(rèn)為,細(xì)胞內(nèi)毒性和脂多糖是誘發(fā)KCs分泌促炎性因子介導(dǎo)物并最終導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷的強(qiáng)有力的刺激物。另一方面高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中肌肉損傷引起白細(xì)胞激活,也會(huì)產(chǎn)生大量的TNF,并隨血液進(jìn)入肝臟。此外,運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的ROS也是TNF生成的重要刺激物。

FasL配體是一個(gè)同源三聚體,可以結(jié)合三分子的Fas。兩者一旦結(jié)合,后者便通過(guò)其細(xì)胞內(nèi)段的死亡域DD同F(xiàn)ADD羧基端的DD(Fas受體相關(guān)死亡域蛋白)的相互作用,募集細(xì)胞內(nèi)的FADD,FADD氨基末端的死亡效應(yīng)域DED同Caspase-8中的DED相互作用,將Caspase-8募集到Fas區(qū)域,Fas、FADD、Caspase-8變形成了死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合體DISC(death inducing signal complex),在DISC復(fù)合體中Caspase-8由于寡聚化水解活性增強(qiáng)而自我剪切活化,然后返回細(xì)胞質(zhì)啟動(dòng)Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

激活的Caspase-8在胞漿中裂解BID,裂解產(chǎn)物的羧基端片段TBid轉(zhuǎn)移到線粒體上,誘導(dǎo)CytC的釋放,從而將死亡受體通路同線粒體通路聯(lián)系起來(lái),有效地放大了凋亡信號(hào)。

1.2 中等強(qiáng)度非力竭性運(yùn)動(dòng)引起肝細(xì)胞凋亡的機(jī)制

中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中氧自由基主要通過(guò)線粒體途徑產(chǎn)生,數(shù)量少并且被細(xì)胞內(nèi)的抗氧化物質(zhì)及時(shí)地清除;細(xì)胞內(nèi)鈣離子在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體協(xié)調(diào)下能保持紊態(tài)。一般不會(huì)誘發(fā)肝細(xì)胞凋亡;如果有一般是衰老的細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞,因?yàn)榍罢叩暮粑準(zhǔn)艿綋p傷,而后者代謝旺盛,通過(guò)電子傳遞鏈途徑兩者都會(huì)產(chǎn)生大量的氧自由基,導(dǎo)致自身凋亡。

1.3 力竭性的中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)引起肝細(xì)胞凋亡的機(jī)制

進(jìn)行力竭性的有氧運(yùn)動(dòng)時(shí),由于運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),肝細(xì)胞內(nèi)通過(guò)電子傳遞鏈產(chǎn)生的氧自由基大大增加,同時(shí)肝細(xì)胞內(nèi)糖類耗竭,從而誘發(fā)肝細(xì)胞凋亡。

2 研究的趨勢(shì)與發(fā)展前景

運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間對(duì)肝細(xì)胞凋亡有著重要的影響,深入探討運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間對(duì)肝細(xì)胞凋亡的影響,既有利于闡明運(yùn)動(dòng)性疲勞產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)性損傷的機(jī)制,又有助于研制運(yùn)動(dòng)性營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑預(yù)防運(yùn)動(dòng)性肝損傷。隨著全民健身計(jì)劃的實(shí)施,研究運(yùn)動(dòng)誘發(fā)肝細(xì)胞凋亡的機(jī)制等將成為運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)內(nèi)容。

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