Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞凋亡在高氧肺損傷中的作用機(jī)制

張 勇 綜述，廖 志 審校

(四川省婦幼保健院新生兒科，四川成都610031)

隨著新生兒重癥監(jiān)護(hù)技術(shù)水平的不斷提高，早產(chǎn)兒的生存率明顯增加，氧療導(dǎo)致的肺損傷發(fā)生率也逐年增加，并逐漸成為威脅早產(chǎn)兒生存質(zhì)量的重要因素。Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞(AECⅡ)是肺組織中的重要細(xì)胞，其功能狀態(tài)是決定肺損傷病理轉(zhuǎn)歸的主要因素。AECⅡ的存活和凋亡影響肺損傷修復(fù)結(jié)局[1，2]。有研究表明，高氧導(dǎo)致的 AECⅡ凋亡在高氧肺損傷中起重要作用[3～6]。本文就高氧肺損傷引起AECⅡ凋亡機(jī)制作一綜述。

1 外源性凋亡途徑

外源性凋亡路徑與細(xì)胞表面死亡受體激活有關(guān)，也稱為死亡受體路徑。細(xì)胞表面死亡受體屬于腫瘤壞死因子(tumour necrosis factor，TNF)受體家族，目前發(fā)現(xiàn)至少有6種死亡受體，都包含死亡結(jié)構(gòu)域(death domain，DD)。高氧可促進(jìn)肺組織中多種炎性細(xì)胞因子的表達(dá)[7]，其中包括TNFα。其配體與細(xì)胞表面的死亡受體結(jié)合，形成誘導(dǎo)死亡信號復(fù)合體(DISC)，能與人胱天蛋白酶8(caspase-8)前體的死亡效應(yīng)區(qū)域結(jié)合，催化caspase-8前體反式激活，導(dǎo)致自身裂解，形成并釋放活性 caspase-8，激活caspase-3，導(dǎo)致 easpases的級聯(lián)反應(yīng)，引起細(xì)胞凋亡。激活的caspase-8可以裂解BH3結(jié)構(gòu)域相互作用促凋亡蛋白(Bid)形成短截Bid(tBid)[8]并移位到線粒體，使線粒體外膜通透性增加[9]，引起線粒體內(nèi)細(xì)胞色素c和Caspase-2、3、7、9前體因子釋放，形成凋亡復(fù)合體，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，從而使死亡受體通路與線粒體通路聯(lián)系起來，有效地放大凋亡信號。Kuroki[10]對 TNF 基因敲除(TNF-/-)小鼠用博來霉素誘導(dǎo)肺損傷模型的研究顯示，TNF+/+的小鼠凋亡細(xì)胞多于TNF-/-的小鼠，表明內(nèi)源性的TNF在高氧肺損傷中起著重要的作用，是促進(jìn)高氧肺損傷時(shí)肺泡上皮細(xì)胞凋亡的重要介質(zhì)。

2 內(nèi)源性凋亡途徑

內(nèi)源性凋亡路徑，又稱線粒體凋亡路徑，是引發(fā)細(xì)胞凋亡的重要途徑，不同凋亡途徑都通過作用于線粒體來決定凋亡是否發(fā)生[11，12]。線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔 (mitochondfia permeability transition pore，MPTP)對細(xì)胞的命運(yùn)起著決定性作用[13]。主要包括：caspase依賴性凋亡途徑和非caspase依賴性凋亡途徑。

2.1 半胱氨酸蛋白酶(caspase)依賴性凋亡caspases家族是細(xì)胞凋亡中的重要分子，其中，caspase-3的激活是凋亡信號的共同途徑和最終執(zhí)行者，在caspase依賴的細(xì)胞凋亡途徑中起著至關(guān)重要的作用。研究表明，caspase-3參與了高氧肺損傷引起的細(xì)胞凋亡。在caspase依賴性細(xì)胞凋亡途徑中細(xì)胞色素c(Cytc)從線粒體的釋放被認(rèn)為是凋亡過程中的關(guān)鍵事件。高氧肺損傷時(shí)Cytc通過線粒體去極化開放通透性轉(zhuǎn)換孔、關(guān)閉電壓依賴性陰離子通道產(chǎn)生線粒體膨脹外膜破裂、以及通過B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2(2Bcl-2)超家族在其外膜上插入并寡聚化而形成的可滲透性通道釋放到胞漿中。這可能與高氧造成的細(xì)胞氧化應(yīng)激有關(guān)，因?yàn)檠趸瘧?yīng)激時(shí)線粒體內(nèi)Ca2+水平上升是導(dǎo)致線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔開放的關(guān)鍵[14]。Cytc釋放到胞漿后通過與胞漿中凋亡蛋白酶活化因子(Apaf-1)和前Caspase-9相互作用，形成復(fù)合物活化 caspase-9，再依次激活caspase-3、6、7 等，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

2.2 非caspase依賴性凋亡途徑 在線粒體依賴凋亡途徑中，除了caspase依賴性凋亡途徑外，還有非caspase依賴性凋亡途徑。凋亡誘導(dǎo)因子(AIF)和核酸內(nèi)切酶G(EndoG)是線粒體依賴性途徑中介導(dǎo)非caspase依賴細(xì)胞凋亡的主要效應(yīng)分子。正常情況下，AIF和EndoG定位于線粒體膜間隙中，當(dāng)線粒體受到凋亡刺激時(shí)，線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔道開放，線粒體外膜破裂，引起AIF和EndoG從線粒體釋放。AIF和EndoG從線粒體釋放后，移位到細(xì)胞核內(nèi)，激活內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶，切割細(xì)胞核染色質(zhì)DNA，使DNA斷裂從而引發(fā)不依賴于caspase的細(xì)胞凋亡[15，16]。在高氧肺損傷時(shí)，細(xì)胞內(nèi) ROS(活性氧)明顯升高，高濃度的ROS可直接或間接引起線粒體外膜的通透性增加，促進(jìn)AIF和EndoG的釋放和核轉(zhuǎn)位，啟動非caspase依賴的細(xì)胞凋亡[17]。還有其他線粒體膜間隙蛋白如Omi/HtrA2等也可以啟動和參與非caspase依賴性凋亡途徑。

3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑是新近發(fā)現(xiàn)的凋亡途徑，主要通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)來介導(dǎo)。適量應(yīng)激會激活未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response，UPR)，對細(xì)胞有利，但是長時(shí)間過強(qiáng)的 ERS則啟動細(xì)胞凋亡[18]。ERS介導(dǎo)的凋亡主要通過caspase-12途徑、CHOP(增強(qiáng)子結(jié)合蛋白)途徑和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子-凋亡信號管理激酶l途徑進(jìn)行。研究顯示，al抗胰蛋白酶Z蛋白(ctl.ATZ)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的沉積可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[19]。生長抑制和 DNA損傷誘導(dǎo)基因(GADD)153/CHOP是ERS特異的轉(zhuǎn)錄因子，與各種細(xì)胞凋亡密切相關(guān)[20]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞加工蛋白質(zhì)和貯存Ca2+的主要場所，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上與鈣離子通道相關(guān)的IP3受體和ryanodine受體及Ca2+-Na+交換體都受氧化還原的調(diào)控，對應(yīng)激極為敏感。在高氧肺損傷時(shí)，氧自由基增多，細(xì)胞內(nèi)氧化還原反應(yīng)劇烈，脂質(zhì)過氧化作用明顯，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)產(chǎn)生應(yīng)激，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的鈣失衡或未折疊蛋白過度沉積，通過以上途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

總之，細(xì)胞凋亡在高氧肺損傷的病理生理過程中具有十分重要的作用，其機(jī)制也十分復(fù)雜。研究表明，通過抑制細(xì)胞凋亡可有效減輕高氧肺損傷[21，22]。因此，從凋亡的角度深入探討高氧肺損傷的細(xì)胞凋亡機(jī)理，探明高氧肺損傷時(shí)細(xì)胞凋亡機(jī)制，有可能為臨床治療高氧肺損傷找到新的治療靶點(diǎn)。

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