细胞凋亡的分子机制——调节细胞凋亡的相关基因
摘要：细胞死亡是生命过程中的一个组成部分，它有两种不同的方式，即坏死(necro sis) 和细胞凋亡(apop to sis) 。近年来，随着分子生物学研究的进展，生物学家逐渐认识到细胞凋亡具有特殊的生物学意义，由此形成了新的研究热点。本文介绍了细胞凋亡的分子机制，即细胞凋亡的基因调控，着重就细胞凋亡的相关基因及其作用作了综述。
关键词：基因细胞凋亡基因调节 1 细胞凋亡的基本问题
1972 年，Kerr等首先用“细胞凋亡”这一术语描述了一种不同于坏死的”生理性细胞”死亡的方式，他们强调指出，细胞凋亡不是一种随机的过程，它具有严格的形态学特征。细胞凋亡又称程序性细胞死亡(programmed cell death，PCD)，但目前普遍认为，二者在概念上是有区别的，前者是形态学上的概念，后者是功能上的概念。
1.1细胞凋亡的形态学变化
细胞凋亡的形态学是，细胞核浓缩，染色质密度增高并凝聚在核膜周边；细胞胞浆浓缩，细胞体积变小，内质网膨胀，形成膨胀小泡，线粒体和溶酶体等细胞器聚积，但结构无明显变化;随后，浓缩的细胞核内的染色质片断化，细胞膜逐渐内陷，将细胞分割为多个具有膜包裹的、可迅速被临近的实质细胞或巨噬细胞所吞噬的细胞凋亡小体。细胞凋亡通常存在于单个细胞，巨噬细胞对它的吞噬以及凋亡细胞的迁移并不引起炎症反应，这是它区别于坏死的最重要的特征。
1.2细胞凋亡的生化改变
细胞凋亡与细胞坏死在形态学上的区别是由于发生过程中分子机制不同而决定的。实际上，细胞凋亡就是某些基因调控下的一系列生化活动，包括以下几个方面。
1.2.1核酸内切酶活化
1980年，W yllie以糖皮质激素诱导新生大鼠胸腺细胞凋亡的体外实验模型，研究了细胞凋亡过程中内源性核酸内切酶活性的变化。发现当细胞凋亡时，细胞核内的核酸内切酶活化，并将核内的DNA链切成缺口，使核内的DNA片断化，片断化后的DNA片在琼脂糖凝胶电泳上呈现特殊的梯状电泳图谱。该图谱成为目前判断细胞凋亡的一项重要生化指标。
1.2.2 转谷氨酰酶活化
有人发现以糖皮质激素诱导大鼠肝细胞凋亡时，肝组织匀浆中转谷氨酰酶活性升高，并可引起胞浆内多种蛋白的交联，该变化也成为目前判断细胞凋亡的一项重要生化指标。
1.2.3 胞浆内Ca2+浓度升高
1989 年，O rrenius等证明，在多种细胞的凋亡早期，细胞胞浆中潜在的酶，包括Ca2+依赖性核酸内切酶、转谷氨酰酶、钙蛋白酶，这些酶最后导致细胞凋亡时的结构的破坏。
2 调节细胞凋亡的相关基因
2.1 bc1-2癌基因和同源基因及其蛋白
bc1-2癌基因是Tsujimoro 等人1984年最先从滤泡性B 细胞淋巴瘤中分离出来的。随后，Vanx 等人发现将bc1-2基因导入骨髓原始细胞，可使这些细胞的生存期明显延长。McDonnel等也发现将bc1-2与Ig重链基因串联形成的融合
细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象，是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞，保证了胚胎的正常发育；在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞，保证了机体的健康。和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程，在这一节我们就细胞凋亡的分子机理作简要的介绍。 细胞凋亡的途径主要有两条，一条是通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶caspase、一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活caspase。这些活化的可将细胞内的重要蛋白降解，引起细胞凋亡。 一、凋亡相关的基因和蛋白 细胞凋亡的调控涉及许多基因，包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。其中研究较多的有ICE、Apaf-1、Bcl-2、Fas/APO-1、c-myc、p53、ATM等。 1．Caspase家族 Caspase属于半胱氨酸蛋白酶，相当于线虫中的ced-3，这些蛋白酶是引起细胞凋亡的关键酶，一旦被信号途径激活，能将细胞内的蛋白质降解，使细胞不可逆的走向死亡。它们均有以下特点：①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性；②总是在天冬氨酸之后切断底物，所以命名为caspase（cysteine aspartate-specific protease），方便起见本文称之为凋亡酶； ③都是由两大、两小亚基组成的异四聚体，大、小亚基由同一基因编码，前体被切割后产生两个活性亚基。 最早发现人类中与线虫ced-3同源的基因[1]是ICE，即：白介素-1 β转换酶（Interleukin-1 β-converting enzyme）基因，因该酶能将白介素前体切割为活性分子，故名。通过cDNA杂交和查找基因组数据库，在人类细胞中已发现11个ICE同源物[2]，分为2个亚族（subgroup）：ICE亚族和CED-3家族（图15-6），前者参与炎症反应，后者参与细胞凋亡，又分为两类：一类为执行者（executioner或effector），如caspase-3、6、7，
细胞凋亡与疾病 一、单项选择题 ．细胞增殖周期的顺序依次是（） A G1→M→G2→S B G1→S→G2→M C M→G1→G2→S D S→G1→M→G2 3.关于p53基因下列哪项说法不正确（） A．p53有“分子警察”的美誉 B．p53蛋白负责检查DNA是否损伤 C．p53蛋白可启动DNA修复机制 D．p53基因突变后可促进细胞凋亡 [答案] D 8.关于细胞凋亡下列说法哪项不正确（） A．细胞凋亡是由内外因素触发预存的的死亡程序的过程B．其生化特点是有新的蛋白质合成 C．其形态学变化是细胞结构的全面溶解 D．凋亡过程受基因调控 [答案] C 9.清除体内受损、突变、衰老细胞的主要方式是（） A．细胞坏死 B．免疫调理 C．肝脏处理 D．细胞凋亡 [答案] D
10.凋亡细胞的清除是指已经凋亡的细胞（） A．经肾脏排出体外 B．经肝脏灭活 C．被邻近的吞噬细胞吞噬 D．经水合酶水解 [答案] C 12.细胞凋亡的主要执行者是（） A．核酸内切酶 B．溶酶体酶 C．巨噬细胞 D．蛋白激酶C [答案] A 13.凋亡细胞特征性的形态学改变是（） A．溶酶体破裂 B．染色质边集 C．形成凋亡小体 D．细胞肿胀 [答案] C 15.凋亡蛋白酶的主要作用是（） A．执行染色质DNA的切割任务 B．灭活细胞凋亡的抑制物 C．抑制细胞生长因子 D．激活内源性核酸内切酶 [答案] B 16.含锌药物可用于治疗某些凋亡过度的疾病，其理由是（） A．Zn2+可防止线粒体Δψm下降
B．Zn2+阻止细胞内钙超载 C．Zn2+可抑制核酸内切酶的活性 D．Zn2+可促进细胞的增殖 [答案] C 17. 人免疫缺陷病毒（HIV）感染引起的AIDS关键的发病机制是（） A．CD4+淋巴细胞选择性增生，相关免疫反应功能增强 B．CD4+淋巴细胞选择性破坏，相关免疫缺陷 C．Fas基因表达下调，T淋巴细胞死亡增加 D．Fas基因表达下调，B淋巴细胞增殖过度 [答案] B 18.目前研究表明，AD造成神经原丧失的主要机制是（） A．细胞坏死 B．乙酰胆碱合成减少 C．神经递质分布异常 D．细胞凋亡 [答案] D 19.细胞凋亡不足与过度并存的疾病是（） A．心力衰竭 B．动脉粥样硬化 C．胰岛素依赖性糖尿病 D．肝癌 [答案] B 20.与细胞凋亡过度有关的疾病是（） A．帕金森氏病 B．结肠癌 C．肺癌
细胞凋亡及相关因素的研究进展 论文摘要：细胞凋亡(Apoptosis)是一种生理性死亡Physiogicalcell death，PCD)，是细胞对内外信息刺激的 应答反应，[1]它与细胞的生长、分化一样．属于最基本的 细胞学事件或过程．它决定着生物体的基本特征和转归．是胚胎发生和个体发育中清除细胞以维持细胞数目正常的调 节机制。 [2]当组织细胞发生异常调亡时，即可引起疾病的发生。一般来讲．凋亡过多会引起退行性变或早衰，调亡过少．易诱发肿瘤。[3] 因此，细胞凋亡近年来引起生命科学研究领域的广泛关注。本文仅就细胞调亡的概念及相关因素作一简要的概述。 【Summary】 Apoptosis is a kind of Physiogicalcell death and a reaction of cells to around informations stimulate .[1] It is same as cells’ growth and differentiation which belong to the basic cell subject’s incident or process.it decide living things’essential character- Istics ,and used to clear away cells to keep it rgular number’s regulation mechanism in the procees of embryo occur and individual growth.[2]there will couse ill- Ness when the organization cells come into being particularly apoptosis .Generally speaking ,more cell
?专论? 作者单位:410011长沙,中南大学湘雅二医院代谢内分泌研究所 骨质疏松研究的现状与展望 廖二元 骨质疏松症(OP )是严重威胁老年人身心健康的常见疾病,随着人均寿命的延长,老年性骨质疏松症发病率逐年增加。近年来,在骨代谢调节和骨质疏松发病机制的研究方面有了许多进展,临床诊断治疗水平也迅速提高,进一步揭示OP 的发病机制和抗骨质疏松药物的作用原理将有助于推动OP 防治工作的迅速发展。 一、骨代谢的偶联调节研究 成熟骨组织主要靠骨重建进行着持续的、循环性的破骨与成骨过程,这一过程的有序性偶联调节是维持正常骨量和骨的生理功能的基础。许多激素、细胞因子、生长因子互相联系,相互制约,控制着骨的代谢水平(骨代谢率)和破骨/成骨活性的平衡,以维持正常骨量和骨的生物学质量。骨重建的特点是:(1)发生于所有骨组织的所有骨表面和衬面;(2)与骨构塑不同,骨重建无方向性,但存在循环周期(骨重建周期);(3)骨的形成和吸收由骨的细胞来完成,但作用的部位主要在骨基质;(4)骨重建的成骨和破骨过程是相互依赖、相互影响和制约的,可以说没有破骨过程就没有成骨过程,反之亦然。 调节骨代谢偶联过程的因素很多,通常可分为下列若干种类型与层面。 1.循环激素(整体层面):主要有甲状旁腺素(PTH )、降钙素和1,252(OH )2D 3;生长激素(GH )则可能主要通过胰岛素样生长因子(IGF )2Ⅰ在局部起作用,其他激素如甲状腺激素、性激素、糖皮质激素、胰岛素、维生素等在生理条件下,对骨代谢的调节作用较弱,但在某些病理情况下,可导致多种代谢性骨病。 2.骨量的遗传性决定因子(基因2分子层面):自从认识到维生素D 受体基因变异与骨量的关系以来,目前认为骨量的75%左右是由遗传因素决定 的,这些因子可能还包括雌二醇受体、降钙素受体、β3肾上腺素能受体、 糖皮质激素受体的基因类型,以及转化生长因子(TGF )2β1、白细胞介素(IL )26、IL 21受体拮抗物、PTH 、IGF 2Ⅰ、Ⅰ型胶原α1链、骨钙素等的基因多态性等。此外,还鉴定出一些与骨 量有关的遗传位点(HLA 标志物、11q12213、11q 、 1p36、2p23224、4q32234等)。这些基因(或位点)的多态性类型组成个体的特定骨代谢类型,进一步研究他们与OP 的关系,找出我国各民族骨质疏松的易感基因类型,有助于评价本病的预后和风险性。建立易感基因的表达型基因芯片技术,可能是常规与大量筛选OP 易感人群、早防早治OP 的重要途径和发展方向。 3.旁分泌调节(组织2细胞层面):在某一个体,由于上述的循环激素水平和基因类型是基本固定的,所以决定个体骨代谢水平和调节骨代谢偶联的因素主要来源于细胞因子和旁分泌激素。重要的骨 代谢偶联调节因子主要有IL 21α、IL 21β、肿瘤坏死因 子(TNF )2α、TNF 2β、IL 26、粒细胞巨噬细胞集落刺激 因子(GM 2CSF )、前列腺素(P Gs )、内皮细胞生长因子(EGF )、IGF 、骨形成蛋白(BMP )、TGF 、血小板来源生长因子(PD GF )等。护骨素(OP G )及其配体(OP G L )和NF 2κB 受体活化素(RAN K )是一组对骨 代谢有明显调节作用的细胞因子。OP G 对破骨细胞的破骨功能起关键性调节作用(破骨细胞分化的负性调节因子),而OP G L 以其可溶性分子形式发挥作用(破骨细胞分化的正性调节因子),OP G L 基因突变鼠有严重的骨硬化。RAN K 又是OP G L 促进破骨细胞分化的靶信号受体,与OP G L 结合阻断OP G L 的作用。而且,随着研究的不断深入,相信还可发现更多的旁分泌/自分泌调节因子。 在上述的多种细胞因子和循环激素中,一些可上调而另一些则下调他们的表达。由此看来,骨代谢的调节是十分复杂的,而在生理和一般病理条件下(如OP )可能以骨组织局部的旁分泌调节占优势。因此,如果仍然从几种骨代谢调节的循环激素的作
表1 常见的细胞凋亡诱导剂和抑制剂 诱导剂与抑制剂靶细胞诱导剂 激素地塞米松T细胞 细胞因子IL—2 胸腺细胞 TGF—β肝细胞、上皮细胞、慢性B淋巴瘤细胞 IL—10 髓样白血病细胞 IFN—Υ前B细胞、T细胞抗体抗IgM抗体B细胞 抗IgD抗体B细胞 抗HLA—II抗体静止B细胞 超抗原SPE CD4+T细胞 胞内信号分子调节 剂 放线菌酮T细胞 PKC激活剂胸腺细胞 其他DNA拓扑异构酶抑制 剂 白血病细胞放射线淋巴样细胞 抑制剂 细胞因子IL—2 T H1细胞 IL—4 T H2细胞 IL—10 B、T细胞 IFN—ΥT细胞 IL—4 B细胞 黏附分子LFA—1、ICAM—1 B细胞 VLA—4、VCAM—1 B细胞 胞内信号分子调节 剂 PKC激活剂T、B细胞 细胞凋亡（apoptosis）是一种由基因控制的细胞自主死亡方式。1972年，英国教授Kerr首先提出凋亡的概念。近十余年来，细胞凋亡现象引起了广泛重视，有关的研究工作取得重要进展，并成为医学生物学各学科共同关注的极为活跃的研究领域。 细胞凋亡与组织器官的发育、肌体正常生理活动的维持、某些疾病的发生以及细胞恶变等过程均有密切的关系。
1．形态学变化： 细胞凋亡的形态变化大致可分为三个阶段： 1）胞体缩小，与周围细胞失去联系，细胞器变致密，核体积缩小，核仁消失，染色质浓集于核膜内表面下，形成新月形致密小斑块。 2）染色体断裂，核膜与细胞膜均内陷，包裹胞内成分（胞浆、细胞器、碎裂的染色质及核膜）形成“泡”样结构，此为“凋亡小体”。最后，整个细胞均裂解成这种“小体”。 3）凋亡小体被邻近的巨噬细胞、上皮细胞等识别、吞噬、消化。 上述三个阶段维持时间很短，通常在几分钟、十几分钟内即可完成。 2．细胞凋亡的生化改变： 1）胞内Ca2+浓度增高 所有细胞凋亡过程中均出现胞内Ca2+浓度增高，这可能是Ca2+内流所致。 2）内源性核酸内切酶激活 细胞发生凋亡时，由于内源性核酸内切酶被激活，DNA被从核小体连接处水解，形成180—200bp 或其整倍数的片段。 3）生物大分子的合成 凋亡过程的发生一般依赖于新的RNA和蛋白质的合成，如在激素、射线作用下，或由于去除生长因子等所引起的细胞凋亡中，情况均为如此。 常用的检测方法： 1．形态学方法 借助普通光学显微镜、荧光显微镜或透射电镜可对组织切片、切片涂片或细胞悬液进行形态学观察，凋亡细胞在组织中散在分布，表现为核致密浓染、核碎裂等。该方法简便、经济，可定性、定位。但在组织成分及细胞死亡类型复杂的情况下，难以判断结果，也无法定量。 2．电泳法 对凋亡细胞的基因组DNA进行琼脂凝胶电泳，由于存在180—200bp或其整倍数的片段，故电泳结果可见“梯状”（ladder）DNA条带。该法简便，可定性及定量，但无法显示组织细胞形态结构，也不能反映凋亡细胞与周围组织的关系。
细胞凋亡主要发生机制及相关作用研究 摘要 细胞凋亡是一种有序的或程序性的细胞死亡方式，是细胞接受某些特定信号刺激后在基因调控下所发生的一系列细胞主动死亡过程，通常来说是一种正常生理应答反应。目前认为细胞凋亡信号传导通路主要包括三种：内源性途径、外源性途径以及内质网途径。细胞凋亡的研究已成为当前生命科学研究热点之一。研究细胞凋亡的信号传导通路及其调控对进一步认识和治疗凋亡相关疾病有重要意义。 关键词：细胞凋亡信号传导通路疾病治疗
ABSTRACT Apoptosis is an orderly or programmed cell death way, is a series of cells active death process under gene regulation that after cell accepted certain specific signal stimulation, it is a normal physiological response. At presently, the cell apoptosis signaling pathways mainly includes three types: intrinsic pathway, extrinsic pathway, and the way of endoplasmic reticulum. The research of apoptosis has become the life science research hotspot. Researching cell apoptosis signaling pathways and regulation can get further understanding and also have the important meaning to treatment of apoptosis related diseases. Key words: A poptosis Signal conduct pathway Treatment of diseases
细胞凋亡与疾病 一、基本要求 （一）掌握细胞凋亡的概念、生物学意义 （二）掌握细胞凋亡的发生机制 （三）熟悉细胞凋亡的过程及细胞凋亡与坏死的差别 （四）熟悉细胞凋亡的主要变化 （五）熟悉细胞凋亡的调控 （六）了解细胞凋亡与常见疾病或病理过程的关系 （七）了解细胞凋亡在疾病防治中的意义 二、知识点纲要 一、基本概念 （一）细胞凋亡的定义：由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞自杀过程称为细胞凋亡(apoptosis)，也称为程序性细胞死亡(programmed cell death， PCD)。 （二）细胞凋亡的基本过程 1．凋亡信号转导 2．凋亡基因激活 3．细胞凋亡的执行 4．凋亡细胞的清除 （三）凋亡时细胞的主要变化 1．细胞凋亡的形态学改变：胞膜空泡化，细胞固缩，染色质边集，凋亡小体。 2．细胞凋亡的生化改变：DNA“梯”状条带，内源性核酸内切酶激活，caspases（凋亡蛋白酶）激活。 （四）细胞凋亡的调控 1．细胞凋亡相关因素 细胞凋亡相关因素分诱导性因素和抑制性因素两大类 (1) 诱导性因素:激素和生长因子失衡,理化因素,免疫性因素,微生物等 (2) 抑制性因素: 某些激素（ACTH、睾丸酮）或细胞因子(IL-2，神经生长因子等) 的去除,某些二价金属阳离子如:Zn2+，药物如: 苯巴比妥、半胱氨酸蛋白酶抑制剂，病毒如：EB病毒，牛痘病毒CrmA等及中性氨基酸具有抑制细胞凋亡的作用。 2. 细胞凋亡信号的转导 (1)特点:凋亡信号转导系统是连接凋亡诱导因素与核DNA片段化断裂及细胞结构蛋白降解的中间环节。这个系统的特点是:①多样性;②偶联性;③同一性;④)多途性。 （2）研究较多的信号转导系统有：①胞内Ca2+信号系统；②cAMP/ PKA信号系统；③) Fas蛋白/Fas配体信号系统；④神经酰胺信号系统；⑤二酰甘油/蛋白激酶C信号系统；⑥酪氨酸蛋白激酶信号系统。 （五）凋亡相关基因 细胞凋亡相关基因多达数十种，根据功能的不同可将其分为三类:抑制凋亡基因（EIB、I AP、Bcl-2），促进凋亡基因（Fas、Bax、ICE、P53），双向调控基因（c-myc、Bcl-x）。 1． Bcl-2 是抑制凋亡的基因。 2.Fas Fas基因的表达可促进细胞凋亡。 3．p53 野生型P53基因具有诱导细胞凋亡的功能，当该基因发生突变后反而可抑制细胞凋亡。 4. c-myc，Bcl-x c-myc是一种癌基因，它能诱导细胞增殖，也能诱导细胞凋亡，具有
骨质疏松症是一种以骨密度（BMD）降低、骨微结构破坏和脆性骨折发生风险增加为主要特征的慢性复杂性疾病。现阶段，BMD值仍是临床预测骨质疏松症的“金标准”。既往有关双生子和家系研究已充分证实该疾病具有遗传易感性。之后大量的研究也证实了骨质疏松症系多基因参与的遗传性疾病[1,2]，且受到药物、环境等多因素的影响。至今已发现并报道了大量与骨质疏松症相关的候选基因，但对于这些基因位点的研究结果不一，争议较多。为此，近年研究者不仅加大了研究的样本量，而且采取了多中心联合研究、荟萃分析等，使结果的可信性大大增加。近阶段，更是利用了全基因组扫描技术[3-6]对人群进行了大范围的基因学研究，并得到了喜人的结果。 有关骨质疏松症的全基因组相关性分析研究 2007年Keil等[3]发起了Framingham Heart研究(FHS)，对1141名志愿者的70984个单核苷酸多态性（SNP）位点（100K SNP阵列）进行了全基因组扫描。尽管研究主要针对心血管疾病，但研究者同时记录了这些人群的BMD值，并对此进行了相关性分析。其中6个基因与BMD有关，分别是COL1A1、CYP19、雌激素受体（ER）-a、低密度脂蛋白受体相关蛋白（LRP）5、MTHFR以及VDR基因。且这些基因在以家系为基础的关联检验（FBAT）和广义估计方程（GEE）分析中，均P＜0.001。该研究与之后的研究相比存在研究人群相对较小、基因芯片技术相对不完善以及缺乏相应的验证手段等缺点。但FHS是第1个利用全基因组扫描技术对骨质疏松症所开展的基因学研究，也是第1个基于随机人群的大型研究，这为后来的全基因组相关性分析（GWA）研究提供了方向。 继FHS研究后，2008年Richards等[4]率先在西欧人群中就骨质疏松症、BMD及脆性骨折进行了GWA研究。该研究共涉及8557例参与者，并且对其中2094名志愿者进行了全基因组扫描，累计覆盖314075个SNP位点。之后，研究者又在另2个西欧人群中对先期研究中呈现显著性差异的，即与椎体或髋部骨BMD、骨质疏松症或脆性骨折具有显著相关性的近百个SNP位点进行了重复性验证[4]。 研究发现，LRP5基因内及该基因附近的多个SNP位点与髋骨BMD关系显著[4]。其中rs3736228这一SNP位点对于BMD的影响，无论是椎体还是髋部，均呈明显相关性。该位点还与骨质疏松性骨折显著相关。 LRP5基因 LRP5基因位于人染色体11q13.4。LRP5和LRP6作为frizzled的协同受体，介导Wnt信号通路，而Wnt通路则参与成骨细胞的分化、增生和骨的形成。另外在单基因病的研究中发现，LRP5基因突变或失活可致骨质疏松-假神经胶质瘤综合征（osteoporosis pseudoglioma syndrome,OPPG）的发生，OPPG是一以低骨量、自发性骨折和双眼视力下降或缺失为主要特征的常染色体显性疾病，而LRP5基因的过表达亦可致高骨量（HBM）和硬化性骨发育不良（sclerosing bone dysplasias）。 Ferrari等[7]在2004年对LRP5基因多态性与BMD进行了相关性研究，并确定9号外显子一无意突变2047G/A与男性(而非女性)腰椎BMD有显著性关系，并且与青春期男性腰椎骨骨量密切相关。之后，FHS骨质疏松研究[3]及其他一些研究均证实了Ferrari等的研究结果。日本学者Mizuguchi等[8]和Urano等[9]又发现了LRP5基因9号外显子多态性不仅增加男性罹患骨质疏松症的风险，也同样使绝经后妇女患骨质疏松症的风险显著上升。澳洲一项研究还发现LRP5位点多态性与绝经后妇女髋骨BMD及骨质疏松性骨折有关。LRP5基因中另一个与BMD关系非常密切的是G171V，系LRP5基因上第11号密码子缬氨酸至甘氨酸的突变。该突变最早在1997年由Johnson等[10]在HBM家系研究中发现，并由Babij等[11]在转基因鼠实验中证实了其致骨量增高的作用。而Boyden等[12]的研究指出，G171V突变并非通过激活LRP5信号传导而是通过抑制Dkk-1对于Wnt通路发挥抑制作用，从而使患者骨量增高。而Ai等[13]对于HBM 相关突变（G171V、G171R、A214T、A242T、T253I及D111Y）研究发现，相对野生株，G171V对于Dkk-1具有更明显的抑制作用，这与先前的研究结果[7-9]基本一致。 2008年van Meurs等[14,15]对2004～2007年欧洲及北美18个研究团队共37534个个体的LRP5基因研究结果进行荟萃分析，发现该基因的Met667以及Val1330位点对于人群椎体和髋骨BMD均有显著相关性，这2个位点危险基因的携带者发生骨折的风险也明显升高。 上述研究结果证实，LRP5基因确实与BMD有关，可能是导致骨质疏松症发生的易感基因之一。 ·综述· 骨质疏松症的最新基因学研究进展 张旻佳，刘建民 （上海交通大学医学院附属瑞金医院内分泌代谢病科，上海200025）关键词：骨质疏松症；骨密度；脆性骨折；基因；全基因组扫描 中图分类号：R681文献识别码：C文章编号：1673-6087（2009）04-0349-04
细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段：接受凋亡信号→凋亡调控分子间的相互作用→蛋白水解酶的活化（Caspase）→进入连续反应过程细胞凋亡的启动是细胞在感受到相应的信号刺激后胞内一系列控制开关的开启或关闭，不同的外界因素启动凋亡的方式不同，所引起的信号转导也不相同，客观上说对细胞凋亡过程中信号传递系统的认识还是不全面的，比较清楚的通路主要有：1）细胞凋亡的膜受体通路：各种外界因素是细胞凋亡的启动剂，它们可以通过不同的信号传递系统传递凋亡信号，引起细胞凋亡，我们以Fas -FasL为例：Fas是一种跨膜蛋白，属于肿瘤坏死因子受体超家族成员，它与FasL结合可以启动凋亡信号的转导引起细胞凋亡。它的活化包括一系列步骤：首先配体诱导受体三聚体化，然后在细胞膜上形成凋亡诱导复合物，这个复合物中包括带有死亡结构域的Fas相关蛋白FADD。Fas又称CD95，是由325个氨基酸组成的受体分子，Fas一旦和配体FasL结合，可通过Fas分子启动致死性信号转导，最终引起细胞一系列特征性变化，使细胞死亡。Fas作为一种普遍表达的受体分子，可出现于多种细胞表面，但FasL的表达却有其特点，通常只出现于活化的T细胞和NK细胞，因而已被活化的杀伤性免疫细胞，往往能够最有效地以凋亡途径置靶细胞于死地。Fas分子胞内段带有特殊的死亡结构域（DD,death domain）。三聚化的Fas和FasL结合后，使三个Fas分子的死亡结构域相聚成簇，吸引了胞浆中另一种带有相同死亡结构域的蛋白FADD。FADD是死亡信号转录中的一个连接蛋白，它由两部分组成：C端（DD结构域）和N端（DED）部分。DD结构域负责和Fas分子胞内段上的DD结构域结合，该蛋白再以DED连接另一个带有DED的后续成分，由此引起N段DED随即与无活性的半胱氨酸蛋白酶8（caspase8）酶原发生同嗜性交联，聚合多个caspase8的分子，caspase8分子遂由单链酶原转成有活性的双链蛋白，进而引起随后的级联反应，即Caspases，后者作为酶原而被激活，引起下面的级联反应。细胞发生凋亡。因而TNF诱导的细胞凋亡途径与此类似2）细胞色素C释放和Caspases激活的生物化学途径线粒体是细胞生命活动控制中心，它不仅是细胞呼吸链和氧化磷酸化的中心，而且是细胞凋亡调控中心。实验表明了细胞色素C从线粒体释放是细胞凋亡的关键步骤。释放到细胞浆的细胞色素C在dATP存在的条件下能与凋亡相关因子1（Apaf-1）结合，使其形成多聚体，并促使caspase-9与其结合形成凋亡小体，caspase-9被激活，被激活的caspase-9能激活其它的caspase如caspase-3等，从而诱导细胞凋亡。此外，线粒体还释放凋亡诱导因子，如AIF，参与激活caspase。可见，细胞凋亡小体的相关组份存在于正常细胞的不同部位。促凋亡因子能诱导细胞色素C 释放和凋亡小体的形成。很显然，细胞色素C从线粒体释放的调节是细胞凋亡分子机理研究的关键问题。多数凋亡刺激因子通过线粒体激活细胞凋亡途经。有人认为受体介导的凋亡途经也有细胞色素C从线粒体的释放。如对Fas应答的细胞中，一类细胞（type1）中含有足够的胱解酶8 （caspase8）可被死亡受体活化从而导致细胞凋亡。在这类细胞中高表达Bcl-2并不能抑制Fas诱导的细胞凋亡。在另一类细胞（type2）如肝细胞中，Fas受体介导的胱解酶8活化不能达到很高的水平。因此这类细胞中的凋亡信号需要借助凋亡的线粒体途经来放大，而Bid -- 一种仅含有BH3结构域的Bcl-2家族蛋白是将凋亡信号从胱解酶8向线粒体传递的信使。尽管凋亡过程的详细机制尚不完全清楚，但是已经确定Caspase即半胱天冬蛋白酶在凋亡过程中是起着必不可少的作用，细胞凋亡的过程实际上是Caspase不可逆有限水解底物的级联放大反应过程，到目前为止，至少已有14种Caspase被发现，Caspase分子间的同源性很高，结构相似，都是半胱氨酸家族蛋白酶，根据功能可把Caspase基本分为二类：一类参与细胞的加工，如Pro-IL-1β和Pro-IL-1δ，形成有活性的IL-1β和IL-1δ；第二类参与细胞凋亡，包括caspase2,3,6,7,8,9.10。Caspase家族一般具有以下特征：1)C端同源区存在半胱氨酸激活位点，此激活位点结构域为QACR/QG。2)通常以酶原的形式存在，相对分子质量29000-49000(29-49KD），在受到激活后其内部保守的天冬氨酸残基经水解形成大（P20）小（P10）两个亚单位，并进而形成两两组成的有活性的四聚体，其中，每个P20/P10异二聚体可来源于同一前体分子也可来源于两个不同的前体分子。3)末端具有一个小的或大的原结构域。参与诱导凋亡的Caspase分成两大类：启动酶（inititaor）和效应酶（effector）它们分别在死亡信号转导的上游和下游发挥作用。
生物化学与生物 物理进展 PROGRESS IN BIOCHCMISTRY AND BIOPHYSICS 1999年 第1期 No.1 1999 TF-1细胞凋亡相关基因的研究 刘红涛 王玉刚 张颖妹 宋泉声 敬保迁 袁 勇 马大龙 摘要 利用近年来发展起来的代表差异分析（cDNA representational differences analysis, cDNA-RDA）技术研究了在人红白血病细胞株TF-1细胞撤除细胞因子后进入凋亡时诱导表达的基因.发现了6个新基因片段.其中有三个经与GenBank nr和dbEST查询均没有发现同源性，已经向GenBank进行登记，登记号分别为U83208，U83279， U83397.此外还发现一批已知基因的表达与凋亡相关，其中包括Hou和人硫氧还原蛋白等, 提示它们在凋亡中可能起作用.这项工作为进一步研究凋亡相关基因打下了良好基础.通过RDA的研究结果，有可能发现人白血病细胞凋亡的特异标记蛋白或发挥作用的重要蛋白，以期为白血病治疗提供理论基础. 关键词 TF-1细胞株，代表差异分析，凋亡 学科分类号 R392.1 Studies on the Apoptosis-Related Genes of TF-1 Cell Line by cDNA-RDA Technique. LIU Hong-Tao, WANG Yu-Gang, ZHANG Ying-Mei, SONG Quan-Sheng, JING Bao-Qian, YUAN Yong, MA Da-Long (Department of Immunology, Beijing Medical University, Beijing 100083, China). Abstract The genes effecting in the process of the apoptosis of TF-1 cell line when it is deprived of the cytokine in the culture medium were studied by RDA (representational difference analysis) method. The TF-1 cell depriving of cytokines for 8 hours was selected as the Tester and normal-cultured TF-1 cell as the Driver. Seven gene fragments were found uniquely expressed or highly expressed in the process of apoptosis of TF-1 cell line which include some known genes such as Hou and thioredoxin that formerly suggested to play a role in apoptosis.There are three fragments are complete novel after searching the nr and EST catalogues of GenBank and were banked into GenBank. The accession numbers for them are U83208, U83279, U83397 respectively. From the novel gene fragments, the complete cDNA sequence of them can be fished and the bioactivity and function of them in apoptosis of TF-1 cell and other hematological tumors can be further studied. On the other hand, the function of some known genes which were not suggested formerly in the course of apoptosis can be studied. Key words TF-1 cell line, representational difference analysis(RDA), apoptosis
骨质疏松的遗传因素(一) 骨量峰值和骨丢失速度是骨质疏松及骨折的重要影响因素，家系调查显示骨量峰值受遗传控制，有腰椎和髋部骨折史的绝经后患者的女儿(绝经前)与没有此家族史同年龄的女性相比，前者腰椎、股骨颈处的骨密度更低，年轻女性(平均年龄18.6岁)的骨密度与其母亲的骨密度明显相关〔1〕。双胞胎的研究也提示遗传对中轴骨和外周骨骨量及骨丢失速度有一定影响。各种遗传基因可能也与骨质疏松有一定关系。 一、维生素D受体(VDR)基因 在各种可能影响骨密度和骨质疏松危险性的候选基因中，维生素D受体基因是最受人关注和引起争议的。VDR基因由9个外显子组成，位于12号染色体(12q13-14)，第8内含子中的2个内切酶位点BsmⅠ和ApaⅠ及第9外显子中的内切酶TaqⅠ位点是研究VDR多态性的焦点。凡存在内切酶位点的用小写字母表示，无内切酶位点的用大写字母表示(以下同)。1992年Morrison等首先发现澳大利亚白种人的VDR基因与骨钙素(BGP)水平有关，BB型的人比bb型有更高的BGP。94年他们又发现BB型个体不仅骨密度低，且会更早地发生腰椎和髋部骨折，并认为在决定骨密度的遗传因素中，VDR基因的等位基因变化要占到其中的75%。此后，有关VDR基因与骨密度的报道不断出现，但结果很不一致。 有报道BB型妇女骨丢失速度(2.3%)高于Bb型(1.0%)和bb型(0.7%)，在23～68岁的健康日本妇女中，BB型的人骨密度低于bb型1s，且骨丢失速度更快。年青时骨密度最受VDR基因影响，而70岁以后基因对骨密度的影响近乎消失。在我国青年妇女中发现bb基因型的股骨颈骨矿含量明显高于Bb型，老年妇女中也有类似的变化，但无统计学意义〔2〕。 VDR基因型也影响到肠Ca吸收、骨对活性VitD治疗和体力活动的反应性等。在摄入高钙时，BB型和bb型健康绝经后妇女的肠Ca吸收基本一致，但在低钙饮食时，BB型妇女对钙吸收的增加不及bb型。Gennari等也发现BB、tt型绝经后妇女的肠Ca吸收能力低于bb、TT型〔3〕。此外，高钙摄入可能会削弱基因型对股骨颈骨密度的作用，因为发现虽然BB型妇女骨丢失较多，但当BB型妇女在摄入高钙时股骨颈处的骨量丢失不明显，而Bb和bb型的骨密度则不受饮食影响。VDR基因型可能会影响活性维生素D及其类似物的疗效。bbaaTT和bbAaTT的绝经后骨质疏松妇女在经1α-OH-D3治疗后腰椎骨密度上升1%～2%，而BbAATt 型妇女下降1%，BbAaTt型无变化。BB型的人骨量较低，对治疗反应较差，但她们的骨胳似乎对体力活动的反应性与其他基因型无太大差异。绝经前妇女经体育锻炼18个月后，BB、Bb、bb型妇女的骨矿含量增加程度基本相似，分别为2.8%、3.0%和2.0%，但均明显高于不运动的对照组(增加0.8%)〔4〕。 另一方面，也有许多报道没有发现VDR基因型与骨量或骨质疏松危险性的关系。在中国、日本、韩国等东方国家，VDR基因型的分布频率明显不同于白种人，BB型仅占0%～4%，而在白种人中BB型要占10%～20%〔2〕。在中国南方30～40岁的年轻妇女中未发现VDR基因与骨量峰值的关系〔5〕。即使是在丹麦的白种围绝经期妇女中，也没有发现VDR基因型同腰椎或股骨骨密度、骨丢失速度以及骨生化指标之间的关系〔6〕。Houston则作了一个相反的报道，他们认为bb型个体股骨颈骨密度低于BB型0.79s。 造成上述各种报道差异的原因是多方面的，种族、环境、生活方式，尤其是摄钙量，研究样本大小、组成等都是不可忽视的因素。VDR基因的作用可能不如先前所认为的那么大，但他肯定对骨代谢有影响。VDR多态性不一定与骨密度有因果关系，但他也许同附近某一未知基因有连锁不平衡。 二、雌激素受体基因 雌激素是提高骨密度，防止绝经后骨丢失的重要因素，人成骨细胞和破骨细胞表面均发现有雌激素受体(ER)，这表明雌激素对骨细胞起着直接调控作用。ER基因突变可造成人与动物骨密度下降。一位男性雌激素抵抗患者ER基因第2外显子第157密码子发生了一个由精氨酸
细胞凋亡机制的研究及其意义 摘要: 细胞凋亡是维持神经系统正常发育, 维持其免疫系统正常功能所必需过程。目前, 对细胞凋亡的研究已经成为生命科学领域研究的热点。本文就细胞凋亡的发生机制、基因调节机制等方面作一综述。 关键词: 细胞凋亡; 机制；意义 引言：细胞凋亡对机体的健康发育甚为重要，在生理条件下，它作为机体正常细胞群生长与死亡相协调的重要方式，有利于清除多余的细胞、无用细胞、发育不正常细胞、有害细胞、完成正常使命的衰老细胞；有利于维持机体细胞群的自身稳定，从而维持器官组织的正常发育。细胞凋亡过少时，机体易患肿瘤性疾病、自身免疫性疾病；细胞凋亡过多时，机体易患神经系统方面的疾病。人的艾滋病等疾病之所以发生，主要是由于机体细胞凋亡发生异常的结果。 正文： 1、细胞凋亡机制 1.1 信号传递机制 凋亡一般由细胞外的调节因素与其在细胞表面的受体结合而启动。经活化的受体又启动胞内第二信号系统，激活核酸内切酶，引起DNA裂解，进而引发细胞凋亡。细胞外的调节因素包括生理活性因子：如肿瘤坏死因子、转化生长因子及表皮生长因子等；非生理因素：如X射线、紫外线、一氧化氮、毒素及化疗药物等；感染因素：如EB病毒、腺病毒及HIV病毒等。有学者认为，细胞凋亡的信号传导能使用或部分利用细胞增殖和分化过程中的传统信号途径。传统信号途径包括G 结合蛋白信号途径和酶蛋白信号途径，前者可以调节第二信使cAMP和钙离子的生成，细胞内cAMP和钙离子浓度的变化可以对细胞凋亡产生影响；后者可通过酪氨酸蛋白激酶（PTK）、Ras-MAPK或JaK-STAT等途径参与凋亡信号的传导。但众多研究表明可直接启动细胞凋亡的信号途径或死亡信号途径是两种死亡因子，即肿瘤坏死因子和Fas配体与细胞膜表面的相应受体TNF受体和37? 结合以后所发生的凋亡反应。目前对TNF和FasL与相应受体结合所介导的细胞凋亡信号途径及其机制已取得了突破性进展 1.2 酶学机制 1.2.1 caspases蛋白酶 胱冬蛋白酶（caspases）是近几年研究的热点之一，属于ICE/CED3蛋白酶家族成员，目前发现至少有14种之多,分别命名为caspases1-caspases14。与细胞凋亡密切相关，它是通过级联反应，最终激活核酸内切酶来实现的。也有人认为凋亡并不总是引起caspases的释放，而caspases的释放也并不总是引起凋亡，很可能还与细胞的迁移和分化有关.。蛋白酶前体可在天冬氨酸位点上被切断成3部分，H2N端是抑制区域被移去，另一端COOH端断裂成一大一小亚单位
病例： 姓名：曾XX 性别：女 年龄：60岁 职业：退休 主诉：间断腰背痛五年于2012年3月26日门诊治疗。 现病史：2006年10月27日因摔倒而致右尺骨骨折，骨科处理。 2012年1月9日再次摔倒致左腕骨骨折，骨科处理。 2012年2月6日因腰背痛加重接受口服止痛药治疗。 2012年2月24日查骨密度L1-4椎体T值-2.7SD,BMD749mg/cm2;股骨颈T值-2.2SD，BMD602mg/ cm2。 2012年2月24日予阿仑膦酸钠、阿尔法骨化醇和碳酸钙D3治疗。 2012年3月9日复诊，改用密盖息（降钙素）50IU BIW肌注。 既往史：慢性胰腺炎，慢性腹泻病史3年。无食道病变；无糖皮质激素使用史，无长期咖啡等饮用。 月经史：绝经年龄50岁，已绝经10年。 家族史：其母曾有髋部骨折史。 体格检查：身高165cm，体重58kg，BMI 21.3kg/m2。 实验室检查：PTH 90pg/mL ↑ 15-65pg/mL 25OHD 12.8 ↓ >50mmol/l 钙 2.07 ↓ 2.1-2.55mmol/l 骨钙素 22.1↑4.8~10.2ug/L（骨更新率越快）
β-CTX 0.36 P1NP 35.1 雌二醇 <18.35 <201pmol/L(绝经后) 磷 0.91 0,9-1.34mmol/L 肾功能CR 70 44-115μmol/L AKP 84 53-140u/l s-TSH 0.75 0.27-4.2uIu/ml 肝功能、风湿全套、肿瘤标志物正常 辅助检查：腰椎CT（2012-3-26）：L3、L4轻度退行性改变 甲状旁腺B超（2012-3-26）：甲状旁腺未见明显异常诊断：绝经后骨质疏松症（Ⅰ型） 慢性胰腺炎 低钙血症 继发性甲状旁腺功能亢进 发展过程 1，25-（OH）2D3降低→PTH升高 阿尔法骨化醇降钙素 破骨增加，成骨减少+血钙升高 阿仑膦酸钠血钙降低+钙流失 钙剂 治疗 药物治疗
按照起始caspase的不同，可将哺乳细胞的凋亡分为三种基本的途径。 一种称为外在途径（extrinsic pathway），由细胞表面的死亡受体如Fas和肿瘤坏死因 子受体家族（tumour necrosis factor receptor，TNF-R）引发; 另一种称为内在途径（intrinsic pathway）或线粒体途径（mitochondrial pathway），由许多应激条件、化学治疗试剂和药物所起始（Nicholson, 1999；Denault和Salvesen，2003）; 第三种途径是内质网应激所导致的caspase-12的活化，从而导致凋亡。 细胞凋亡的途径 摘要细胞凋亡是机体维持自身稳定的一种基本生理机制，是有许多基因产物及细胞因子参与的一种有序的细胞自我消亡形式。通过细胞凋亡，机体可消除损伤、衰老与突变的细胞来维持自身的稳态平衡和各种器官及系统的正常功能。由于细胞凋亡是一种复杂的生理及病理现象，所以在其发生的3个阶段中涉及不同的信号转导途径及其调控。 关键词细胞凋亡线粒体内质网caspase家族NO 疾病 细胞凋亡（apoptosis）是一种有序的或程序性的细胞死亡方式，是受基因调控的细胞主动性死亡过程，是细胞核受某些特定信号刺激后进行的正常生理应答反应，然后凋亡的细胞将被吞噬细胞吞噬。经研究发现，不管是单细胞生物还是多细胞生物，细胞凋亡被称为细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）[1]。是因为细胞死亡往往受到细胞内的某种遗传机制决定的“死亡程序”控制的。也会因为它的失调，机体也会失去稳定性，引发人类疾病如肿瘤、免疫系统等疾病[2]。由于它保证多细胞生物的健康生存过程中的重要性，引起了人们对其途径的广泛深入的研究，成为目前生命科学研究的热点之一。但其凋亡的途径不是很清楚，本文从多个方面概述了细胞凋亡途径。 1 细胞凋亡形态学上的特征 细胞凋亡（apoptosis）是1972年由Kerr教授根据形态学特征最先提出的[3],主要强调的是这种细胞凋亡是自然界中的生理学过程，是受基因调控的主动的生理性细胞自杀行为。