灌注后细胞凋亡分析论文

【论文关键词】缺血再灌注；凋亡；丹参；中药；综述

【论文摘要】细胞过度凋亡参与了缺血再灌注损伤(Ischimiareperfusioninjury,IRI)的发生。我国传统中药丹参可在细胞、分子、基因水平调控IRI时细胞凋亡的发生，从而对IRI具有良好的防治作用。

在肝、肾、脑等器官缺血再灌注损伤(Ischimiareperfusioninjury,IRI)造成的细胞死亡形式中，凋亡也是一种常见而重要的形式[1-4]。组织细胞一旦坏死，目前人们尚无办法干预；但细胞凋亡是受一系列程序控制的过程，人们有可能通过干预死亡程序加以挽救。丹参经现代实验技术证实，对IRI时细胞过度凋亡有抑制作用，本文就此方面的内容予以综述。

1丹参对IRI时细胞凋亡的抑制作用

Wu.W等[5]利用原位细胞凋亡标记(terminaldeoxynucleotidyltransferasemediateduridinenucleotideendlabeling,TUNEL)实验观察到：左大脑中动脉结扎后24h大鼠大脑皮层、尾状核、豆状核缺血区出现大量凋亡细胞，24~48h达到高峰；预先给予丹参则在相应部位只见到少量凋亡细胞；且与对照组比较，24h时间段组织损伤明显减轻。提示丹参可能通过减少神经细胞凋亡对脑IRI发挥保护作用。丹参是否对其他器官也有类似作用目前尚未明了。

2丹参抑制IRI时细胞凋亡的作用机制

2．1减少蛋白酶表达

细胞发生凋亡的中心环节是激活以蛋白酶-白介素-1转化酶(interleukin-1β-convertingenzyme,ICE)组成的级联反应。ICE可在天冬氨酸残基之后将33KD的IL-1前体裂解为17．5KD的IL-1β，属于ICE蛋白酶超家族。

目前已发现13个成员，根据其序列同源性分为3个亚家族：ICE-样、ICE-1样和CPP32样蛋白酶。它们具有保守的底物结合和酶促序列，在天冬氨酸后将底物降解，故该酶现被称为半胱天冬蛋白酶(cysteineapartate-specificproteinase,caspase)，并把上述三个亚家族分别称为caspase-1、caspase-2和caspase-3亚家族。它们的过度表达将导致细胞凋亡的发生[6]。

张金涛等[7]利用S-P免疫组化法发现，前脑IRI后1d，大鼠海马CA1、CA4区出现明显的ICE免疫阳性反应，第3天达高峰，第5天后明显减少；脑皮质也呈现出与海马区类似的现象，ICE免疫阳性反应细胞散在分布。与此相反，丹参组ICE的表达明显减少，特别是大脑皮层区和海马CA1区。因此，作者认为ICE在脑缺血中可能发挥重要的凋亡调节作用；丹参能下调脑缺血区ICE表达，从而发挥其神经保护作用。

2．2阻断诱导细胞凋亡的信号转导

大多数情况下，来自于细胞外的诱导因素，如自由基、细菌、病毒等作用于细胞后转化为细胞凋亡信号，并通过胞内不同的信号转导途径最终激活细胞死亡程序，导致细胞凋亡。因此，凋亡信号转导系统是连接凋亡诱导因素与核DN段化断裂及细胞结构蛋白降解的中间环节[6]。丹参经实验证实，可干预下列已知的凋亡相关信号转导通路，从而实现其抗凋亡作用。

2．2．1死亡因子及其受体介导的信号转导

肿瘤坏死因子(TNF)家族中的TNF、Fas配体、TNF-相关凋亡诱导性配体(TNF-relatedapoptosisinducingligand,TRAIL或Apo2L)和Apo3L能诱导细胞凋亡，因此被称为死亡因子[6]。介导它们诱导凋亡的受体为死亡受体。在体内，TNF主要由巨噬细胞(Mφ)分泌。大量体内外实验证明，丹参不仅可有效抑制Mφ分泌TNF-α，还可以在基因水平抑制TNF-α在肝、肾、心等组织中的蛋白表达[8,9,10,18]。所以，丹参可能通过抑制TNF-α的生成和释放，减少IRI时细胞凋亡。但其具体受体后途径是抑制NF-κB还是JNF/AP-1则目前尚无文献报道。

2．2．2第二信使钙诱导的凋亡

Ca2+是细胞凋亡发生过程中重要的信息分子。［Ca2+］i持续升高可使核酸内切酶激活，DN段化。应用膜联蛋白荧光素(Annexin-V-Fluos)、碘化丙啶(PI)双标记及流式细胞术、全细胞膜片钳放大系统显微荧光测定术同步观察H2O2诱导人类肝细胞(LO2细胞)、内皮细胞(EVC304)凋亡时不同时限Ca2+流变化和丹参提取物Rxa的影响时发现：①H2O2作用后0．5h即出现Ca2+跃升现象；当［Ca2+］i>400nmol/L后1h出现典型的细胞凋亡膜翻转现象，即磷脂酰丝氨酸从细胞膜内层转移到外层；此后，［Ca2+］i持续升高，早期凋亡细胞(Annexia-V+)、死亡细胞(PI+)指数均上升；荧光显微镜下出现大量绿色荧光的早期凋亡细胞和胞浆或胞核红染的死亡细胞。同时［Ca2+］i上升了一个数量级；②在Rax处理组H2O2作用8h后［Ca2+］i尚未超过400nmol/L，与对照组比较差异显著(P<0．01)。其余各指标也相应降低，细胞凋亡数减少[11]。这一实验表明，H2O2诱导的细胞凋亡可能主要是Ca2+依赖性的，且［Ca2+］i>400nmol/L很可能是细胞凋亡启动的早期信号。Rax有效阻抑了第二信使Ca2+跨膜转运，由此可能减少其在核内促进凋亡基因信号传递中的作用及其后引起的细胞凋亡，减轻细胞损伤。分析其机理可能是：①作为咖啡酰缩酚酸衍生物之一的Rax富含酚羟基，可和H2O2发生氧化反应，接受O-生成羧基-COOH，从而直接减轻H2O2对细胞膜及细胞器膜的损伤，减少Ca2+经细胞膜和内质网渗漏入细胞内；②因肝细胞Ca2+内流由钙-钙调蛋白复合物和IP3敏感钙池共同调节。故Rax对LO2极显著的Ca2+阻滞作用可能是直接作用于钙-钙调节蛋白受体，阻止受体操纵性钙通道开放所致[11]。

2．2．3由线粒体损伤后启动的细胞凋亡新近的研究证实，由活性氧(ROS)、细胞内Ca2+超载或缺血缺氧等病理因素也是诱发细胞凋亡的重要触发机制[11,12]。当这些死亡信号到达线粒体后，首先引起线粒体渗透性转换并释放凋亡相关蛋白，包括细胞色素C(cyt-C)及caspase-3等，cyt-C而后参与激活凋亡激活因子与caspase-9的结合及caspase-9的激活，后者继而激活caspase-3，从而导致细胞凋亡。IRI时ROS生成过多，细胞内Ca2+超载，线粒体受损，诱导细胞过度凋亡[6]。丹参具有强大的清除自由基、减轻钙超载、保护线粒体结构和功能的完整等作用，因而可切断上述诱导因素的产生，阻断了此通路启动的细胞凋亡[13-15,17]。

2．3调节凋亡相关基因表达

细胞凋亡是级联式基因表达的结果。目前已知细胞凋亡相关基因多达数十种，根据功能不同分为三类：抑制凋亡基因，如EIB、ZAP、Bcl-2，其中对Bcl-2的研究最为详细而系统；促进凋亡基因，如Fas、Bax、ICE、P53等；双向调控基因，如J-myc、Bclk等。正常情况下，促进凋亡基因与抑制凋亡基因处于协调的对立统一状态，IRI时这种平衡被打破，组织细胞凋亡增多[2]。

张金涛等[7]报道BcL-2在前脑缺血2h就有表达，于6h达高峰，其后减少。此变化以海马CA1区最为显著。说明BcI-2主要在细胞凋亡早期发挥作用。丹参在缺血30min给予后，BcL-2的表达明显增加。赵明中等[15]采用心肌IRI模型，以TUNEL及S-P免疫组化法进一步证实复方丹参滴丸不仅可以使BcL-2蛋白的阳性表达数(PEI)明显增加，还可使心肌细胞凋亡指数及Fas蛋白PEI下降。且随着复方丹参滴丸的剂量加大而进一步降低(P<0．05；P<0．01),说明丹参可恢复各凋亡基因之间的平衡，从而发挥其保护作用。

综上所述，丹参作用广泛，对IRI细胞凋亡各环节都有调节作用，从细胞、分子及基因水平阻断了IRI发生发展过程中因细胞凋亡引起的一系列“恶性循环”，从而表现出对IRI显著的保护作用。因此，丹参对减轻IRI来说是一种十分理想的药物，在临床上具有广阔的应用前景；同时丹参的抗凋亡作用也为临床上治疗因凋亡过度引起的疾病提供了一条新思路。

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