老年退行性疾病中Caspase非依賴性細(xì)胞凋亡機(jī)制研究

賈春媛 張毓洪 孫亮 朱小泉 原惠萍 楊帆 李星慧 秦嬌琴 杜建才 何本進(jìn) 韓晶 張翻弟 楊澤※

老年退行性疾病中Caspase非依賴性細(xì)胞凋亡機(jī)制研究

賈春媛1，2張毓洪1※孫亮2朱小泉2原惠萍2楊帆2李星慧1，2秦嬌琴2杜建才1，2何本進(jìn)2韓晶2張翻弟1，2楊澤2※

細(xì)胞凋亡是一種程序化的主動(dòng)的細(xì)胞死亡過(guò)程。一般認(rèn)為它是由蛋白酶Caspase通過(guò)兩種途徑激活的。但最近的研究發(fā)現(xiàn)除了Caspase引起的凋亡外，還有Caspase非依賴性的細(xì)胞死亡形式存在。本文綜述了近年來(lái)有關(guān)Caspase非依賴性細(xì)胞凋亡調(diào)控的研究進(jìn)展。

細(xì)胞凋亡 非依賴性 Caspase

近30年前，Kerr和同事提出了一個(gè)內(nèi)在的細(xì)胞死亡程序的存在，并對(duì)此程序引入術(shù)語(yǔ)凋亡［1］。細(xì)胞凋亡是一種程序化的主動(dòng)性細(xì)胞死亡。與此相反，壞死是細(xì)胞“程序性死亡”的另一種形式，具有包括引發(fā)炎癥反應(yīng)在內(nèi)的重要生理功能。當(dāng)細(xì)胞凋亡不能正常發(fā)生而細(xì)胞必須死亡時(shí)，壞死作為凋亡的“替補(bǔ)”方式被采用。細(xì)胞死亡方式按照形態(tài)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)分為凋亡和壞死:細(xì)胞凋亡的標(biāo)志一般表現(xiàn)為膜出泡，細(xì)胞皺縮和染色質(zhì)出現(xiàn)不可逆性凝集而壞死，通常與質(zhì)膜完整性的早期損耗相關(guān)聯(lián)，并且伴有細(xì)胞膨脹。在最近幾年，凋亡細(xì)胞死亡機(jī)制的關(guān)鍵部件和在其中嵌入的識(shí)別信號(hào)通路的相關(guān)研究已經(jīng)取得顯著進(jìn)展。人們普遍認(rèn)為多數(shù)的細(xì)胞凋亡都是由蛋白酶Caspase介導(dǎo)的。許多年來(lái)，PCD是Caspase介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的同義語(yǔ)。然而，越來(lái)越多的研究證實(shí)了Caspase非依賴性PCD形式的存在。現(xiàn)今認(rèn)為只有一個(gè)活性細(xì)胞死亡型的初始模型過(guò)于簡(jiǎn)化，因?yàn)檫@只是紛繁復(fù)雜的細(xì)胞程序性死亡機(jī)制中的一種形式。同時(shí)，某些PCD不需要激活Caspase。只需一個(gè)簡(jiǎn)單的執(zhí)行系統(tǒng)，即Caspase，就可以很容易地克服被病毒轉(zhuǎn)化的細(xì)胞。因此，在進(jìn)化的過(guò)程中可能演變出另一種細(xì)胞死亡通路，作為備用。本文將關(guān)注目前業(yè)內(nèi)人士對(duì)Caspase非依賴性PCD的理解。(細(xì)胞程序性死亡一詞最初是為細(xì)胞死亡的發(fā)展而保留的，本文將PCD與細(xì)胞死亡活性互換使用。)

1．多種形式的PCD

雖然對(duì)于PCD的命名還存在較大爭(zhēng)議，但在目前大多數(shù)文獻(xiàn)中，術(shù)語(yǔ)“凋亡”專門用于胱天蛋白酶依賴的細(xì)胞死亡［2］。Leist and J??ttel?最近提出了一個(gè)不同形式的PCD［3］。這種分類是基于形態(tài)學(xué)和生化標(biāo)準(zhǔn)，除了被動(dòng)壞死存在三種不同形式的PCD:①古典，與膜出泡，有效的染色質(zhì)凝聚/碎裂，磷脂酰絲氨酸暴露，中斷相關(guān)聯(lián)的Caspase依賴性細(xì)胞凋亡小區(qū)到凋亡小體，胱天蛋白酶活化性裂解和間DNA裂解;②凋亡樣PCD特征在于染色質(zhì)凝聚不緊湊，磷脂酰絲氨酸暴露，但沒(méi)有Caspase激活的裂解;③無(wú)論染色質(zhì)凝聚或者Caspase激活，均不發(fā)生壞死樣PCD。

除了以上三個(gè)分類外，還有不同種類的PCD。這些PCD僅存在于不同種的細(xì)胞內(nèi)，包括類凋亡和暗細(xì)胞死亡［4，5］。還有一種類型為自噬PCD，這個(gè)過(guò)程首先在酵母中發(fā)現(xiàn)。在自噬作用中，其特征是突出細(xì)胞質(zhì)空泡化，細(xì)胞成分經(jīng)由自噬途徑被降解導(dǎo)致了細(xì)胞被破壞。這里我們只討論不同形式PCD的生化特性和遺傳需求。

2．Bcl-2家族對(duì)Caspase非依賴性PCD的調(diào)控

劊子手Caspase的激活可以通過(guò)促凋亡因子從線粒體釋放死亡受體后實(shí)現(xiàn)，這是由Bcl-2家族蛋白控制的途徑。該途徑發(fā)生于活化的啟動(dòng)劑Caspase-9通過(guò)銜接蛋白凋亡蛋白酶結(jié)合factor-1(Apaf-1)的Caspase募集結(jié)構(gòu)域(CARD)。Caspase-9，Apaf-1和隨后的凋亡體之間的關(guān)聯(lián)是由促凋亡因子細(xì)胞色素C觸發(fā)。該因子在線粒體膜間，參與電子傳遞呼吸過(guò)程。細(xì)胞凋亡過(guò)程中，細(xì)胞色素C從空間釋放，因?yàn)樵诰€粒體外膜滲透性顯著增加。這個(gè)過(guò)程被觸發(fā)，并且通過(guò)促和抗細(xì)胞凋亡Bcl-2家族蛋白的控制。然而，由于線粒體的PCD信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的中央整合等多種因素，會(huì)釋放能量引發(fā)Caspase非依賴性細(xì)胞死亡。此外，線粒體能量改變直接導(dǎo)致細(xì)胞色素C的損失，從而引起細(xì)胞死亡。

2.1 酵母菌研究 現(xiàn)已初步研究了在裂殖酵母中的粟酒裂殖酵母Bcl-2家族蛋白和線粒體控制的Caspase非依賴性細(xì)胞死亡，酵母基因組中不包含任何蛋白酶。盡管如此，在粟酒裂殖酵母中，促凋亡Bcl-2家族成員Bax和Bak過(guò)表達(dá)已被證明可引起細(xì)胞死亡［6］。在酵母中Bax-和Bak誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡與突出細(xì)胞質(zhì)空泡化和核染色質(zhì)凝聚相關(guān)聯(lián)。此外，它可以通過(guò)Bcl-XL的抗凋亡活躍起來(lái)。這一觀察結(jié)果可能表明，進(jìn)化過(guò)程中Caspase非依賴性細(xì)胞死亡途徑的出現(xiàn)比經(jīng)典的Caspase依賴性細(xì)胞凋亡要早得多。事實(shí)上，早在細(xì)菌中就可以觀察到PCD［7］。

2.2 基因改造的背景研究 在酵母一致性模型中，Bax和Bak蛋白的過(guò)表達(dá)能夠誘導(dǎo)線粒體功能障礙引發(fā)的細(xì)胞死亡，由于缺乏Caspase-3，Caspase-9和Apaf-1，細(xì)胞內(nèi)缺乏凋亡體介導(dǎo)的Caspase活性。此線粒體步驟需要Bax和/或Bak的活化，因?yàn)锽ax蛋白/Bak的雙敲除是完全缺陷觸發(fā)的內(nèi)在凋亡途徑［8］。此外，公認(rèn)的主要?jiǎng)Ｗ邮諧aspase是Caspase-3，缺乏的Caspase-3的表達(dá)細(xì)胞代表一個(gè)經(jīng)常使用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于研究在細(xì)胞死亡過(guò)程中這個(gè)特別的蛋白酶的形態(tài)學(xué)和生化改變的相關(guān)性［9，10］。然而，細(xì)胞中雖然缺乏Caspase-3，細(xì)胞的死亡也不一定以Caspase非依賴性方式發(fā)生，因?yàn)槠渌蛲龅鞍酌窩aspase如Caspase-6和Caspase-7可能部分地替代Caspase-3的活性。

3．蛋白酶抑制劑運(yùn)用研究

酶活性的抑制是研究Caspase依賴性細(xì)胞死亡的另一種廣泛使用的實(shí)驗(yàn)方法。所采用的Caspase抑制劑可能是生物(病毒或細(xì)胞蛋白酶抑制劑)或是化學(xué)品(合成肽酶抑制劑)。無(wú)論是針對(duì)個(gè)別Caspase，還是zVAD-fmk廣譜抑制劑，各種肽酶抑制劑均參與了實(shí)驗(yàn)。zVAD-fmk是一種可滲透細(xì)胞的，不可逆pan-Caspase抑制劑，抑制細(xì)胞凋亡的全部特性，但不廢除Caspase的活性。有人提出，沒(méi)有任何單一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中存在可以拯救細(xì)胞死亡的zVAD-fmk。這已經(jīng)被證實(shí)并被用于多種細(xì)胞凋亡刺激和兩個(gè)主要的細(xì)胞死亡途徑:死亡受體途徑(見(jiàn)下文)和線粒體途徑。這些觀察結(jié)果意味著在個(gè)體細(xì)胞接收到任何給定的凋亡性死亡信號(hào)時(shí)，二者的Caspase依賴性和Caspase非依賴性細(xì)胞死亡途徑均被激活。盡管是以一種速度較慢，更有效的方式抑制Caspase活性，Caspase非依賴性細(xì)胞死亡的機(jī)制足以最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。雖然有活性的Caspase是細(xì)胞不執(zhí)行凋亡的一個(gè)前提條件，但是時(shí)間框架和Caspase依賴性可能是單個(gè)細(xì)胞凋亡事件中的刺激因素，也屬于細(xì)胞類型的特異性。例如，在膜出泡對(duì)Caspase活性的依賴性存在自相矛盾的數(shù)據(jù)。最近的兩個(gè)報(bào)告描述的Caspase依賴性活化的絲氨酸/蘇氨酸激酶，ROCK作為膜出泡的起始關(guān)鍵步驟［11，12］。另一方面，應(yīng)用蛋白酶抑制劑的發(fā)現(xiàn)，一些在細(xì)胞凋亡早期，細(xì)胞質(zhì)的改變不依賴于激活胱天蛋白酶。在由麥卡錫和同事進(jìn)行的精漿蛋白研究中，細(xì)胞皺縮和膜出泡不被抑制通過(guò)與誘導(dǎo)細(xì)胞死亡后泛Caspase抑制劑活性的廢除，這是因?yàn)槭艿蕉喾N刺激，包括致癌基因的過(guò)度表達(dá)和DNA損傷誘導(dǎo)的。在一個(gè)可供選擇的細(xì)胞死亡途徑中，死亡相關(guān)蛋白(DAP)激酶家族成員可能以Caspase非依賴性方式引發(fā)膜出泡。這些激酶的催化結(jié)構(gòu)域共享一個(gè)高的肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)的同源序列［13］。值得注意的是，肌球蛋白輕鏈的磷酸化(MLC)涉及到Caspase非依賴性膜出泡。盡管Caspase抑制劑可以顯著改變細(xì)胞的死亡應(yīng)答，但是這些抑制劑所觀察到的效果必須進(jìn)行嚴(yán)格討論。尤其是所謂的“泛蛋白酶抑制劑”，如zVAD-fmk，是否能夠完全抑制所有Caspase在細(xì)胞中的凋亡，還有待確定。化學(xué)蛋白酶抑制劑的最大缺點(diǎn)是其有限的穩(wěn)定性和總的差異結(jié)合到個(gè)體Caspase家族成員的親和力。此外，其他半胱氨酸蛋白酶(如鈣蛋白酶和組織蛋白酶)還可以由這些化合物抑制，從而更加有力的解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4．細(xì)胞色素C的損失導(dǎo)致線粒體功能障礙

雖然許多研究都集中在細(xì)胞色素C釋放的凋亡體激活的扳機(jī)作用上，但是細(xì)胞色素C的損失也可能直接影響線粒體自由基和ATP產(chǎn)生［14］。使用細(xì)胞色素C-GFP表達(dá)細(xì)胞共聚焦延時(shí)成像實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞色素C在凋亡過(guò)程中的釋放是迅速和完全的。細(xì)胞色素C常運(yùn)輸線粒體復(fù)合物Ⅲ和Ⅳ之間的電子。中斷線粒體電子的流動(dòng)引起細(xì)胞色素C的顯著損失并在其降低的狀態(tài)下，仍將保留絡(luò)合物Ⅰ和輔酶復(fù)合體Ⅱ。這也是復(fù)合物Ⅲ和Ⅳ抑制劑的已知效應(yīng)，以增加線粒體超氧化物的潛在機(jī)制。抑制線粒體電子流和增加線粒體超氧化物的產(chǎn)生繼發(fā)于細(xì)胞色素C釋放的Jurkat和HL60細(xì)胞［13］，這在Fast和星形孢菌素介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過(guò)程中已經(jīng)觀察到。有趣的是，細(xì)胞色素C釋放和超氧化物的產(chǎn)量也出現(xiàn)在神經(jīng)元營(yíng)養(yǎng)因子退選或星形孢菌素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡期間類似的死亡級(jí)聯(lián)時(shí)間點(diǎn)上。此外，在細(xì)胞系均保留了線粒體呼吸(ρ-細(xì)胞)，細(xì)胞色素C釋放和激活細(xì)胞凋亡，但無(wú)法檢測(cè)到超氧化物生成增加。因此，線粒體源性ROS生成的上游可能會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞色素C釋放。抗氧化劑、超氧化物歧化酶模擬物以及超氧化物歧化酶的過(guò)表達(dá)在幾個(gè)細(xì)胞凋亡模型的保護(hù)作用表明，由于細(xì)胞色素C的損失超氧化物的產(chǎn)生可能在細(xì)胞死亡的執(zhí)行中起重要作用，特別是在非轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中。與此相反，抑制劊子手Caspase的降低，并不一定抑制細(xì)胞死亡。因此，線粒體超氧化物生成可能顯著凋亡過(guò)程中向細(xì)胞死亡，特別是在敏感與氧化劑應(yīng)激細(xì)胞類型。因此，線粒體超氧化物生成凋亡過(guò)程中可能顯著促進(jìn)細(xì)胞死亡，特別是對(duì)氧化劑敏感的應(yīng)激細(xì)胞類型。線粒體在已經(jīng)釋放了細(xì)胞色素C后也同樣能夠產(chǎn)生少量的ATP。

線粒體可在細(xì)胞色素C釋放后仍維持線粒體膜電位。證據(jù)表明，這是由一個(gè)反轉(zhuǎn)的F0F1-ATP酶在反向模式下操作引起的，同時(shí)消耗ATP。離體線粒體細(xì)胞色素C的外膜滲透性增加同時(shí)恢復(fù)膜電位和ATP產(chǎn)量。證據(jù)還提供了線粒體能夠通過(guò)胞質(zhì)釋放細(xì)胞色素C回線粒體內(nèi)膜擴(kuò)散后仍保持完整細(xì)胞的膜電位。然而，線粒體在釋放細(xì)胞色素C后最終能夠去極化，這個(gè)過(guò)程Caspase依賴于某些系統(tǒng)。線粒體去極化會(huì)導(dǎo)致ATP耗竭，伴隨著離子平衡，細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載，最后細(xì)胞壞死的干擾。在培養(yǎng)的大鼠交感神經(jīng)元中，通過(guò)蛋白酶抑制劑的作用失去NGF，細(xì)胞可以從細(xì)胞死亡被營(yíng)救直至線粒體去極化。最近的研究表明，最后去極化的開(kāi)口是通透性轉(zhuǎn)換孔。

5．依賴性Bcl-2從線粒體中釋放的其他因子促凋亡作用

還有替代的信號(hào)傳導(dǎo)途徑從而引起PCD相關(guān)凋亡事件，如染色體DNA的降解。其中之一是由凋亡誘導(dǎo)因子(AIF)，線粒體蛋白，執(zhí)行PCD的過(guò)程中被釋放到胞質(zhì)溶膠介導(dǎo)的。AIF屬于氧化還原酶的基因家族，最有可能參與蛋白酶獨(dú)立細(xì)胞死亡，是迄今為止最好的研究基因產(chǎn)物。然而，不要求AIF的酶活性能夠誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。顯然，當(dāng)激活內(nèi)在的細(xì)胞死亡途徑，這兩種Caspase依賴性(凋亡體/Caspase-3/CAD/ DFF-40)和Caspase非依賴性(AIF)執(zhí)行路徑可以同時(shí)觸發(fā)，PCD期間可同時(shí)引起不同的能量爆發(fā)。對(duì)比CAD/DFF40，AIF誘導(dǎo)大規(guī)模DNA斷裂，從而導(dǎo)致染色質(zhì)濃縮。外周血染色質(zhì)冷凝是早期古典凋亡的能量爆發(fā)。AIF的DNA的降解活性是Caspase非依賴性作為局部染色質(zhì)溶解和引起核AIF細(xì)胞死亡，不會(huì)因?yàn)閦 VAD-FMK的存在而受到抑制。與此相反，Bcl-2的過(guò)度表達(dá)抑制了從線粒體AIF易位到細(xì)胞質(zhì)，從而廢除AIF觸發(fā)的PCD。敲除研究表明，AIF可能在胚胎發(fā)育過(guò)程中控制早期形態(tài)。細(xì)胞性粘菌是最近已確定的AIF基因，能夠誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。這表明，基礎(chǔ)性AIF的凋亡途徑可能是進(jìn)化早于Caspase依賴的死亡級(jí)聯(lián)。

在某些情況下，間DNA裂解的規(guī)?；槠部赡芤訡aspase非依賴的方式發(fā)生。在CAD/DFF-40敲除細(xì)胞的DNA梯狀條帶，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡后可以觀察到DNA裂解，盡管比起野生型細(xì)胞裂解程度較小。最近，一種新型的細(xì)胞凋亡酶D，核酸內(nèi)切酶G，具有DNA加工的特點(diǎn)。就像AIF中，核酸內(nèi)切酶G從線粒體釋放并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核的PCD中。

6．非依賴性Caspase細(xì)胞凋亡在死亡受體信號(hào)中的應(yīng)答

由腫瘤壞死因子α(TNF)和Fas配體(FasL的)結(jié)合到其各自受體，在一定的實(shí)驗(yàn)條件下既可誘導(dǎo)古典凋亡同時(shí)可以誘導(dǎo)壞死樣PCD［12，13］。此外，敲除研究顯示，壞死樣PCD由外在細(xì)胞死亡途徑引發(fā)依賴于蛋白激酶受體相互作用蛋白(RIP)的兩個(gè)Fas相關(guān)死亡域(FADD)介導(dǎo)的活化。有趣的是，這種類型的細(xì)胞死亡結(jié)果表明要求的RIP酶活性是可有可無(wú)的核因子KB(NF-κB)的RIP介導(dǎo)的活化。盡管死亡受體介導(dǎo)性壞死分子機(jī)制的特點(diǎn)仍不明顯，線粒體功能異常，和非Caspase似乎是這一過(guò)程至關(guān)重要的部分。在z VAD-fmk的存在下，死亡受體介導(dǎo)性壞死需要線粒體步驟，雖然沒(méi)有觀察到裂解，也沒(méi)有細(xì)胞色素C的釋放。相反，這種類型的壞死樣PCD與ROS增加的線粒體具有關(guān)聯(lián)性。從線粒體中誘導(dǎo)TNF的PCD釋放ROS和抗氧化劑抑制這種形式的細(xì)胞死亡。

7．Bcl-2家族成員的壞死對(duì)照

Bcl-2家族互動(dòng)成員BNIP3，通過(guò)誘導(dǎo)線粒體通透性轉(zhuǎn)換壞死樣細(xì)胞死亡。BNIP3引發(fā)的細(xì)胞死亡與BNIP3易位至線粒體外膜，線粒體膜電位損失和活性氧(ROS)的產(chǎn)生增加相關(guān)聯(lián)。然而，BNIP3介導(dǎo)的細(xì)胞死亡是非依賴性Apaf-1，活化蛋白酶和細(xì)胞釋放色素c。它已經(jīng)表明Bcl-2的發(fā)揮了它由BNIP3與復(fù)合物形成的抗壞死作用。

8．非Caspase參與的PCD

除了半胱氨酸蛋白酶，其他如絲氨酸蛋白酶、組織蛋白酶和鈣蛋白酶也可能參與PCD。一般絲氨酸蛋白酶抑制劑AEBSF已經(jīng)在大鼠成纖維細(xì)胞中顯示出抑制癌基因驅(qū)動(dòng)的PCD。顆粒酶A和B與由T淋巴細(xì)胞顆粒介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用引發(fā)的Caspase-獨(dú)立細(xì)胞死亡途徑有關(guān)。然而，顆粒酶B誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡是通過(guò)廢除Caspase活性的延遲。相比之下，一個(gè)觸發(fā)顆粒酶Caspase非依賴性細(xì)胞死亡通過(guò)激活核酸內(nèi)切酶顆粒酶A-激活的DNA酶(GAAD)，導(dǎo)致單鏈DNA切刻和染色質(zhì)濃縮。另一個(gè)最近確定的絲氨酸蛋白酶HtrA2，這是從線粒體PCD過(guò)程中釋放，同時(shí)激活Caspase依賴和Caspase非依賴性細(xì)胞死亡途徑。通過(guò)HtrA2觸發(fā)Caspase非依賴性細(xì)胞死亡取決于其酶活性。組織蛋白酶家族的兩個(gè)成員包括組織蛋白酶B、D，溶酶體蛋白，已經(jīng)提出在PCD中易位到細(xì)胞質(zhì)。在一定條件下組織蛋白酶B可成為死亡受體誘導(dǎo)PCD的主導(dǎo)執(zhí)行蛋白酶。最近提出了另一個(gè)組織蛋白酶家族成員D與PCD的相關(guān)作用。類似于顆粒酶B，組織蛋白酶參與裂解和活化。

有多項(xiàng)研究表明，特定鈣蛋白酶抑制劑可以在許多情況下抑制PCD。有趣的是，鈣蛋白酶促進(jìn)血小板活化和興奮性神經(jīng)元死亡，包括染色質(zhì)凝聚，磷脂酰絲氨酸暴露，Caspase基片切割和細(xì)胞收縮過(guò)程中的凋亡樣事件，從而模仿Caspase介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡方面。因此，鈣蛋白酶在候選的凋亡樣PCD當(dāng)中執(zhí)行。細(xì)胞內(nèi)Ca2+凋亡過(guò)程中濃度升高，例如，線粒體功能障礙可能導(dǎo)致PCD相關(guān)，如鈣蛋白酶或死亡相關(guān)蛋白(DAP)的激酶的活化。像Caspase，鈣蛋白酶是一類胞質(zhì)半胱氨酸蛋白酶，但需要鈣離子增加它們的活性。鈣蛋白酶的活化可以通過(guò)內(nèi)源性鈣蛋白酶抑制劑鈣蛋白酶抑制蛋白放大蛋白酶裂解位。有研究認(rèn)為鈣蛋白酶參與Caspase活性凋亡過(guò)程中的調(diào)節(jié)。已描述過(guò)上游Caspases-9和Caspases-8，以及處決Caspases-3和Caspases-7由鈣蛋白酶的切割位。鈣蛋白酶切割的促Caspases-3和Caspases-9仍然可以通過(guò)顆粒酶B激活。另一方面，一些報(bào)告支持鈣蛋白酶Caspase活性的負(fù)調(diào)節(jié)劑的作用。鈣蛋白酶產(chǎn)生的碎片Caspases-7，Caspases-8，Caspases-9沒(méi)有活性，可能無(wú)法激活下游的Caspase劊子手，和鈣蛋白酶有效抑制細(xì)胞色素C激活Caspases劊子手的能力。最近的一項(xiàng)研究也證明了細(xì)胞色素C與Apaf-1依賴。因此可以想象，鈣蛋白酶的上游或伴隨活化發(fā)揮對(duì)Caspase活化的負(fù)反饋信號(hào)。

9．致癌性轉(zhuǎn)化:從PCD逃生

PCD的基本功能之一是保護(hù)人類遠(yuǎn)離癌癥。盡管原癌基因驅(qū)動(dòng)型PCD的機(jī)制研究仍是個(gè)迷，但是許多致癌基因，包括c-Myc，E2F和Rays已被證明可在非轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中誘導(dǎo)PCD時(shí)過(guò)表達(dá)。重要的是，Caspase依賴性和Caspase非依賴性細(xì)胞死亡均會(huì)在腫瘤細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化過(guò)程中回避。與此相反，c-Myc同時(shí)觸發(fā)Caspase依賴性和Caspase非依賴性細(xì)胞死亡途徑。腫瘤細(xì)胞抑制的PCD由增強(qiáng)抗凋亡信號(hào)傳導(dǎo)途徑或腫瘤抑制基因的失活來(lái)實(shí)現(xiàn)。有研究證明生存素可以保護(hù)腫瘤細(xì)胞的古典凋亡和Caspase非依賴性的PCD。組成型活性的突變體Akt/蛋白激酶B(PKB)最近已經(jīng)涉及抑制Caspase非依賴性的PCD。在這項(xiàng)研究中，神經(jīng)酰胺觸發(fā)細(xì)胞死亡發(fā)生在z VAD-fmk的存在和Bcl-XL在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的過(guò)表達(dá)。然而，這種類型的PCD可以由主導(dǎo)活性的Akt/ PKB突變來(lái)抵消。腫瘤抑制因子PML和Bin-1喪失功能可能會(huì)牽連到Caspase獨(dú)立細(xì)胞死亡的廢除。腫瘤抑制因子PML參與誘發(fā)各種已知可激活經(jīng)典Caspase依賴性細(xì)胞凋亡刺激的細(xì)胞死亡。此外，最近已承認(rèn)PML的P53-共激活因子功能。然而，PML觸發(fā)細(xì)胞死亡不需要激活Caspase與z VAD-fmk甚至可增強(qiáng)誘導(dǎo)的PML細(xì)胞死亡［14］。c-Myc的Caspase無(wú)關(guān)信號(hào)似乎需要Bin-1。突類似于突變型的Ras，z VAD-fmk或Bcl-2也不能拯救PCD誘導(dǎo)Bin-1過(guò)表達(dá)。然而，Bin-1引發(fā)的DNA降解通過(guò)抑制絲氨酸蛋白酶而廢止。原癌基因驅(qū)動(dòng)型Caspase非依賴性細(xì)胞死亡的執(zhí)行可能涉及其他的Caspase，如組織蛋白酶和鈣蛋白酶。

10．展望

Caspase非依賴性細(xì)胞死亡途徑的發(fā)現(xiàn)增加了我們對(duì)PCD機(jī)制演化的了解，還需要尋找與PCD失調(diào)相關(guān)疾病治療的新方法，例如癌癥、缺血性和退行性疾病等。Caspase活性抑制劑Bcl-2家族蛋白具有很大的潛力，可以作為抗癌藥物的開(kāi)發(fā)方向。這些新的抗癌藥物有利于增加線粒體外膜的滲透性，從而調(diào)控細(xì)胞內(nèi)的死亡通路。還有一些前面提到的藥物用于激活Caspase非依賴性死亡程序。另一方面，胱天蛋白酶、鈣蛋白酶和組織蛋白酶抑制劑和抗氧化劑均有利于治療缺血性和退行性疾病的PCD組分。更深層次的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人體試驗(yàn)將揭示這些創(chuàng)新療法的有效性。

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Caspase-independent cell death in aging degenerative diseases

(JIA Chunyuan1，2，ZHANG Yuhong1※，SUN Liang2，ZHU Xiaoquan2，YUAN Huiping2，YANG Fan2，LI Xinghui1，2，QIN Jiaoqin2，DU Jiancai1，2，HE Benjin2，HAN Jing2，ZHANG Fandi1，2，YANG Ze2.1.Ningxia Medical University，Yinchuan 750004，China;2.Institute of Geriatrics，Ministry of Health，Beijing Hospital，Beijing 100730，China)

Apoptosis is an active form of cell death enabling individual cells to commit suicide.Which it is generally considered by the protease Caspase activation via two pathways.However，an increasing number of studies substantiate the existence of Caspaseindependent forms of PCD.This paper reviews the research progress of the Caspase-independent apoptosis regulation in recent years.

apoptosis，independent，Caspase

10.3969/j.issn.1672-4860.2015.05.010

2015-8-3

1.寧夏醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院 750004 2.北京醫(yī)院 衛(wèi)生部北京老年醫(yī)學(xué)研究所 100730

國(guó)家自然科學(xué)基金(81061120527，81370445，81472408，81400790);衛(wèi)生部公益性研究基金(201302008);國(guó)家科技部十二五支撐計(jì)劃(2012BAI10B01);北京市科技新星計(jì)劃(Z121107002512058)

賈春媛(1990-)，女，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)檫z傳流行病學(xué)?！鶠橥ㄓ嵶髡?/p>