细胞凋亡与心血管疾病关系的研究
- 格式:docx
- 大小:24.39 KB
- 文档页数:17
细胞凋亡与疾病关系细胞凋亡是一种程序性细胞死亡过程,这是一种正常的生物学现象,也是维持生命平衡和健康的重要方式。
细胞凋亡广泛存在于生物体内,但当细胞凋亡发生异常或失控时,往往会导致各种疾病的出现。
本文将探讨细胞凋亡与各类疾病的关系,以及其在相关疾病治疗中的潜在应用。
1. 细胞凋亡与癌症癌症是一个细胞异常增殖和凋亡失控的疾病。
在正常情况下,细胞在发生DNA损伤或突变时会通过细胞凋亡自我消除,从而防止癌细胞的形成。
然而,在一些情况下,凋亡途径受到损伤或失调,导致细胞逃避程序化的死亡,从而形成肿瘤。
研究表明,激活细胞凋亡途径可以促进癌细胞的消除。
因此,目前针对凋亡途径的治疗策略正在发展。
例如,使用凋亡诱导剂或下游凋亡相关蛋白的靶向药物,可以恢复细胞凋亡的平衡,有效抑制癌细胞的生长和扩散。
2. 细胞凋亡与神经退行性疾病神经退行性疾病是一类以神经元或神经细胞死亡为主要特征的疾病,如阿尔茨海默病、帕金森病等。
在这些疾病中,细胞凋亡发挥着重要的角色。
阿尔茨海默病是一种与老年记忆减退相关的疾病,研究发现在患者脑中存在大量的神经纤维缠结和β-淀粉样蛋白堆积,这些异常的蛋白质聚集会导致神经元的死亡。
细胞凋亡在阿尔茨海默病中起到了促进神经元死亡的作用,因此抑制细胞凋亡途径可能成为治疗该疾病的新途径。
对于帕金森病来说,中脑黑质神经细胞的凋亡是该疾病发展的核心。
研究发现,凋亡信号通路异常激活和线粒体功能紊乱是引起该疾病的重要原因。
因此,通过针对这些凋亡相关的信号通路或线粒体恢复正常功能,可能有助于治疗帕金森病。
3. 细胞凋亡与心血管疾病心血管疾病是目前全球范围内主要的死亡原因之一,其中缺血性心脏病和心肌梗死是最为常见的疾病类型。
研究表明,细胞凋亡在心血管疾病的发展中起到重要作用。
在心肌梗死中,心肌细胞缺氧导致凋亡信号通道的激活,从而引发心肌细胞的死亡。
凋亡信号通路、线粒体损伤以及氧化应激等因素均参与了心肌细胞凋亡的过程。
细胞凋亡机制在心血管疾病中的作用心血管疾病是当今社会中导致人类死亡和残疾的主要原因之一。
在对心血管疾病的研究中,细胞凋亡机制逐渐成为一个关键的研究领域。
细胞凋亡,又被称为程序性细胞死亡,是一种受到严格调控的细胞自我毁灭过程,对于维持细胞数量的平衡、组织的正常发育和功能起着至关重要的作用。
当这一机制在心血管系统中出现异常时,往往会引发一系列的心血管疾病。
细胞凋亡的过程是一个复杂而精细的调控网络。
它涉及到一系列的信号通路和分子机制。
其中,内在途径(线粒体途径)和外在途径(死亡受体途径)是两条主要的凋亡信号传导途径。
内在途径主要由细胞内的应激因素触发,如氧化应激、DNA 损伤、钙离子超载等。
这些因素会导致线粒体膜的通透性发生改变,释放出一些促凋亡因子,如细胞色素 C。
细胞色素 C 一旦释放到细胞质中,会与凋亡蛋白酶激活因子 1 结合,形成凋亡小体,进而激活胱天蛋白酶(caspase)级联反应,最终导致细胞凋亡。
外在途径则是通过细胞膜上的死亡受体,如肿瘤坏死因子受体(TNFR)和 Fas 受体,与相应的配体结合来启动凋亡信号。
当死亡受体与配体结合后,会招募一系列的适配蛋白,形成死亡诱导信号复合物(DISC),激活起始型胱天蛋白酶,如 caspase-8,从而启动凋亡级联反应。
在心血管疾病中,细胞凋亡机制的异常发挥着重要的作用。
以心肌梗死为例,当冠状动脉突然阻塞时,心肌细胞会因为缺血缺氧而受到损伤。
在缺血早期,细胞主要通过坏死的方式死亡。
然而,随着缺血时间的延长,细胞凋亡机制被激活。
大量的心肌细胞通过凋亡而死亡,这会导致心肌梗死面积的扩大,进而影响心脏的功能。
再来看心力衰竭,这是各种心血管疾病的终末阶段。
在心力衰竭的发展过程中,心肌细胞的凋亡增加是导致心肌重构和心功能恶化的重要原因之一。
长期的压力负荷或容量负荷过重,会导致心肌细胞处于应激状态,激活细胞凋亡信号通路。
持续的心肌细胞凋亡会使心肌细胞数量减少,心肌纤维化增加,最终导致心力衰竭的发生和进展。
心肌细胞凋亡与心力衰竭发生的关系探究心力衰竭是一种严重的心血管疾病,其发生原因是多方面的。
然而,现在越来越多的研究表明,心肌细胞凋亡与心力衰竭的发生有着密切的关系。
本文将从心肌细胞凋亡的机制、心力衰竭的特征及其病因三个方面来探究心肌细胞凋亡和心力衰竭的关系。
一、心肌细胞凋亡的机制凋亡是指细胞根据特殊的转录和翻译机制,在一系列的内外因素作用下有序自杀的一种基因程序性死亡。
心肌细胞凋亡是指心室肌细胞在生命过程中因某些原因被卷入凋亡的过程。
目前已经发现了心肌细胞凋亡的多种机制。
其中,以线粒体通路凋亡为主,其实质是线粒体内膜潜在电位下降,释放大量的下游效应蛋白,例如细胞色素C等,从而引发有序自杀的死亡程序。
线粒体通路和半胱氨酸天冬氨酸转移酶(Caspase)通路是两条独立的凋亡途径。
两种途径通过可互相联通的关键酶Caspase-9形成凋亡信号放大的作用,最终引发细胞的凋亡。
线粒体功能失调是心肌细胞凋亡的主要原因之一,能够导致细胞内大量的ROS(活性氧)和Ca2+(钙离子)的释放,进而影响传统的钙离子代谢和能量代谢等细胞生理学过程,造成细胞死亡。
二、心力衰竭的特征及其病因心力衰竭是一种多因素、多环节严重的心血管疾病。
其特征主要包括低心输出量、心肌改变、心血管功能异常、代谢异常和神经内分泌系统异常等方面的改变。
引起心力衰竭的病因因素也比较复杂,包括器质性心脏病、炎症反应、药物、药物毒性、代谢性因素、心脏起搏器等等。
器质性心脏病是目前发生心力衰竭最主要的原因之一,其中包括冠心病、高血压、心肌病、瓣膜性心脏病等等。
这些器质性的改变会导致心脏的负担增加,从而出现心室代偿阶段,心肌细胞逐渐变形纤维化,最终进入心力衰竭阶段。
三、心肌细胞凋亡和心力衰竭的关系随着科技的不断发展,人们对心肌细胞凋亡和心力衰竭的关系也越来越清楚。
心肌细胞凋亡对于心力衰竭的发生具有多方面的影响,如轻度凋亡可引起损伤情况恶化,严重凋亡可导致细胞死亡和纤维化加剧等情况。
细胞凋亡在疾病发生中的作用和调控细胞凋亡作为一种重要的细胞死亡方式,是机体解决细胞组织中存在的异常、老化、受损等问题的重要方式之一。
适度的细胞凋亡对于机体健康具有重要意义,但是当细胞凋亡发生过度或者难以调控时,就会引发多种疾病的发生。
因此,深入研究细胞凋亡在疾病中的作用和调控对于预防和治疗多种疾病具有重要意义。
一、细胞凋亡在疾病发生中的作用1.1 细胞凋亡在肿瘤发生中的作用肿瘤作为比较常见的一种疾病,其发生和发展过程中细胞凋亡扮演了重要的角色。
正常情况下,细胞凋亡会及时清除细胞中的异常,避免其进一步发展。
但在肿瘤细胞中,细胞凋亡的发生受到很大的限制,导致异常细胞的大量积累。
因此,在治疗肿瘤时,可以通过促进细胞凋亡的发生来清除肿瘤细胞,防止肿瘤的发展。
1.2 细胞凋亡在自身免疫性疾病发生中的作用自身免疫性疾病发生的主要原因是机体对自身正常细胞产生免疫反应,导致组织器官受损。
细胞凋亡在这一过程中扮演了重要角色。
正常情况下,细胞凋亡能够清除自身组织中过多或者异常的细胞,避免免疫细胞对自身细胞的攻击。
但在自身免疫性疾病发生中,细胞凋亡受到抑制,使得异常细胞的存活时间延长,从而进一步激活免疫细胞,导致自身组织受损。
1.3 细胞凋亡在心血管疾病发生中的作用心血管疾病是指疾病引起的心血管系统疾病,例如心肌梗死、冠心病等。
细胞凋亡在心血管疾病发生中扮演了重要的角色。
心血管疾病的发生和发展过程中,心肌细胞受到缺氧、营养不足等因素的影响,导致细胞凋亡发生。
适度的心肌凋亡有益于心血管系统的修复和功能恢复,但过度的细胞凋亡将导致心肌细胞大量死亡,损害心脏功能。
二、细胞凋亡的调控2.1 内源性通路的调控内源性通路主要指紧密原、细胞色素c等细胞内成分的释放,进而激活半胱氨酸天冬酰酶等炎症因子,导致细胞凋亡的发生。
这一通路的调控包括基因的转录、翻译、修饰等多个层面,目前已经发现了多个和内源性通路相关的基因。
2.2 外源性通路的调控外源性通路主要指细胞膜受损、缺氧、毒素等外部因素导致细胞凋亡的发生。
细胞凋亡与疾病治疗细胞凋亡是一种自然而又重要的细胞程序性死亡形式,广泛参与生物体发育、维持组织平衡以及抵抗疾病等方面。
细胞凋亡不仅与生物体健康密切相关,而且对疾病的治疗也具有重要的意义。
本文将探讨细胞凋亡与疾病治疗之间的关系,并介绍几种与细胞凋亡相关的治疗策略。
一、细胞凋亡的机制与功能细胞凋亡是一种高度有序的细胞死亡过程,其主要特点是细胞核染色质凝聚、细胞质萎缩和细胞膜破裂等。
细胞凋亡在生物体发育过程中起着重要的调节作用,例如消除多余细胞、塑造器官形态等。
此外,细胞凋亡还扮演着维持组织稳态的关键角色。
在成体组织中,细胞凋亡可以有效地消除老化、损伤或异常细胞,从而保持组织的正常功能和结构。
二、细胞凋亡与疾病关系的研究近年来,关于细胞凋亡与疾病之间的关系的研究取得了许多重要进展。
细胞凋亡与疾病之间的关系可以从两个方面来理解:一方面是细胞凋亡缺陷引起疾病,另一方面是过度的细胞凋亡导致疾病的产生。
1. 细胞凋亡缺陷引起疾病细胞凋亡缺陷与许多疾病的发生密切相关。
例如,一些先天性细胞凋亡缺陷症可以导致发育异常,如神经管闭合障碍等。
另外,在某些疾病中,细胞凋亡的缺陷也被认为是病理机制之一。
例如,肿瘤的发生与细胞凋亡抗性相关,肿瘤细胞常常通过抑制细胞凋亡来逃避免疫系统的监控。
2. 过度的细胞凋亡导致疾病细胞凋亡过度也可能导致一些疾病的发生。
例如,神经元凋亡过度可以引起神经系统退行性疾病,如阿尔茨海默病等。
此外,许多心血管疾病和免疫性疾病也与细胞凋亡过度相关。
在冠心病等疾病中,心肌细胞凋亡过度导致心肌损伤。
而在一些免疫疾病中,如类风湿性关节炎,关节滑膜细胞凋亡的增加导致关节损伤。
三、细胞凋亡在疾病治疗中的应用针对细胞凋亡与疾病之间的关系,科学家们提出了一些与细胞凋亡相关的治疗策略。
1. 肿瘤治疗中的细胞凋亡调节剂在肿瘤治疗中,通过调节肿瘤细胞的细胞凋亡来达到治疗的目的。
常见的方法包括使用化疗药物、放疗和免疫治疗等。
细胞凋亡在生命科学中的应用细胞凋亡是一种程序性死亡,具有重要的生命学意义。
凋亡是细胞在细胞周期中的一部分,是旧细胞自动从生物体中消失的过程。
在生命科学中,细胞凋亡应用广泛,包括疾病治疗、癌症研究和干细胞研究。
下面将从这三个方面来阐述细胞凋亡在生命科学中的应用。
疾病治疗细胞凋亡在疾病治疗方面有重要的应用价值。
如心肌细胞凋亡,是心血管疾病进展的重要因素之一。
研究表明,在心肌梗死后,细胞凋亡的发生率很高。
因此,研究如何抑制心肌细胞凋亡,成为治疗心血管疾病的重要方向之一。
除了心肌梗死外,其他疾病也存在凋亡的现象,如神经退行性疾病、自身免疫病等。
因此,研究细胞凋亡的机制以及如何干预凋亡过程,对于疾病治疗具有重要意义。
癌症研究细胞凋亡在癌症研究中具有重要意义。
癌细胞失去了正常细胞的控制机制,而细胞凋亡机制可以控制失控的细胞增殖。
因此,研究如何调节细胞凋亡过程,可以控制癌症细胞的增殖。
目前,一些与细胞凋亡有关的基因和蛋白质被用作癌症治疗的靶点。
如P53(一个在细胞凋亡中起关键作用的蛋白)在癌细胞中的突变,常常导致肿瘤的形成。
因此,利用针对P53蛋白的药物,可以调节细胞凋亡过程,达到治疗癌症的目的。
干细胞研究干细胞是一种可以分化成多种类型细胞的未分化细胞。
在研究干细胞分化的过程中,细胞凋亡起着重要的作用。
通过控制细胞凋亡过程,可以促进或抑制干细胞的分化。
如,在肝脏组织细胞再生中,细胞凋亡对于干细胞分化和再生过程起着至关重要的作用。
此外,细胞凋亡在干细胞研究中也被用于组织工程学的研究。
利用细胞凋亡可以控制细胞数量和特定形态的形成,从而制造出特定的组织。
总结细胞凋亡在生命科学中具有广泛的应用价值,可以用于疾病治疗、癌症研究和干细胞研究。
通过调节细胞凋亡过程,可以控制各种类型的细胞,达到治疗或研究的目的。
未来,细胞凋亡的应用前景仍然广阔,对生命科学研究会有更深入的发展。
细胞死亡和疾病的关系研究细胞死亡是一种自然的生理现象,它在细胞生命周期中发挥着至关重要的作用。
细胞死亡可以分为凋亡(apoptosis)和坏死(necrosis)两种方式。
在正常生理条件下,细胞凋亡起到了控制细胞数量、去除异常细胞以及组织重塑等作用。
而细胞坏死则是由于细胞受到外界伤害或内在异常而发生的死亡。
然而,过早或过晚的细胞死亡都会引起疾病的发生和发展。
例如,细胞凋亡的不足可能导致肿瘤和自身免疫疾病的发生;而过度的细胞凋亡则可能引起神经退行性疾病和心肌梗死等疾病。
另一方面,细胞坏死则会导致一系列疾病,如心肌坏死和肝脏坏死等。
因此,研究细胞死亡和疾病之间的关系对于阐明疾病的发生机制和开发治疗手段具有重要的意义。
最近几十年来,科学家们在这方面进行了广泛的研究。
一、细胞凋亡与疾病1. 肿瘤肿瘤是由于体内细胞异常增生而形成的一类疾病。
当机体的细胞凋亡功能失常时,癌细胞的凋亡能力也将受到影响,进而导致肿瘤的发生和发展。
因此,研究肿瘤细胞凋亡机制及其调控因子具有阐明肿瘤发生机制和开发治疗手段的意义。
在肿瘤细胞中,一系列凋亡相关因子的表达量和活性均发生变化,其中包括Bcl-2家族、p53、caspase等。
其中,Bcl-2家族在肿瘤细胞凋亡过程中起到了重要作用。
它们通过抑制线粒体的释放,进而抑制细胞凋亡的进程。
因此,相关的药物和治疗方案常常以增强肿瘤细胞的凋亡能力为目标,如质子泵抑制剂和ATP合成酶抑制剂等。
2. 自身免疫疾病自身免疫疾病是由于机体免疫系统对自身组织和细胞发生异常反应而引发的疾病。
在一些自身免疫疾病中,患者的免疫细胞对自身组织或细胞进行攻击,从而导致这些细胞的死亡。
例如,在类风湿关节炎等疾病中,滑膜细胞的死亡会造成关节肿痛。
2. 细胞坏死与疾病1. 心肌梗死心肌梗死是由于冠状动脉阻塞导致心肌缺氧而引起的疾病。
在缺氧和再灌注的过程中,心肌细胞会经历一系列复杂的死亡过程,其中包括坏死和凋亡等。
细胞凋亡在心脏疾病中的作用研究心脏疾病是常见的严重健康问题之一。
随着医学技术的发展,我们对心脏疾病的认识也得到了不断的更新和深化。
近年来,研究表明细胞凋亡在心脏疾病中的作用十分重要。
那么,什么是细胞凋亡?它在心脏疾病中具有怎样的作用呢?一、细胞凋亡的定义及分类细胞凋亡(Apoptosis)是由基因调控的一种细胞死亡方式,也被称为程序性细胞死亡(Programmed Cell Death,PCD)。
相较于其他形式的细胞死亡,如坏死(Necrosis),细胞凋亡呈现出一系列具有规则性的特征,如细胞体积缩小、核染色体凝聚和基质分裂等。
细胞凋亡通常被分为两类:内源性凋亡和外源性凋亡。
内源性凋亡是由细胞内在信号或受到环境压力等内部原因引发的细胞死亡,通常与生理性死亡和某些疾病有关。
外源性凋亡是受到外部刺激而引起的细胞死亡,如细胞受到放射线、化学毒素或病毒等攻击。
二、心脏疾病与细胞凋亡心脏疾病是指的心血管系统功能障碍导致的疾病,包括心肌梗死、心力衰竭、冠心病等。
在心脏疾病过程中,心肌细胞发生不逆转的损伤和死亡,这导致了心肌组织的缺血和缺氧,再加上细胞凋亡的作用,使心肌病变加速。
因此,人们开始关注细胞凋亡与心脏疾病的关系。
研究表明,心肌梗死、心肌折损大大加速了心肌细胞的凋亡,在心肌接受缺氧和缺血打击过程中,造成了心肌细胞膜的损害,导致了细胞内钙离子的异常增加和线粒体功能的损害,引发了内源性凋亡的过程。
此外,心脏病毒感染、心脏移植等均能通过激活外源性凋亡进行心肌细胞的凋亡。
三、细胞凋亡在心脏疾病中的作用与机制是心血管研究领域亟待探索的问题。
在心肌梗死中,由于缺血和缺氧,心肌细胞受到了大量的氧化性损伤和细胞凋亡的影响,产生了大量的自由基和氧化化物,导致了DNA的断裂和细胞核的凝聚,从而引发了内源性凋亡机制。
同时,线粒体被清除,线粒体依赖的呼吸链和ATP合成系统无法正常运作,导致能量缺乏和细胞功能的破坏。
从而加速了心肌细胞坏死和室壁重构等过程。
细胞凋亡与疾病细胞凋亡是一种重要的生物学现象,它在维持生命平衡和正常发育过程中发挥着关键作用。
然而,当细胞凋亡受到异常调控时,会引发各种疾病的发生和发展。
本文将探讨细胞凋亡与疾病之间的关系,并介绍一些相关的研究进展。
一、细胞凋亡的基本机制细胞凋亡是一种程序性的细胞死亡过程,与坏死等非程序性细胞死亡方式不同。
细胞凋亡的发生和进行通常受到多种信号通路的调控。
最为重要的调控因子是Bcl-2蛋白家族,其中Bcl-2和Bax蛋白在细胞凋亡的调控中发挥着关键作用。
Bcl-2蛋白的过度表达可以抑制细胞凋亡,而Bax蛋白的表达则会促进细胞凋亡的发生。
此外,线粒体的释放和细胞质色素c的释放也是细胞凋亡过程中的重要步骤。
二、细胞凋亡与肿瘤肿瘤发生是细胞凋亡异常调控的结果之一。
在正常人体中,存在着严格的细胞生长和凋亡平衡,但在肿瘤细胞中常出现细胞凋亡抑制的现象。
这主要是由于一系列的基因变异和异常表达。
例如,p53基因突变是许多恶性肿瘤的常见变异,而p53蛋白在细胞凋亡调控中具有重要功能。
此外,Bcl-2蛋白的过度表达也会导致细胞凋亡受到抑制,从而促进肿瘤的形成和发展。
三、细胞凋亡与神经退行性疾病神经退行性疾病是指由神经细胞的死亡和损伤引起的疾病,如阿尔茨海默病、帕金森病等。
在这些疾病中,细胞凋亡的异常调控被认为是病理过程中的重要因素。
许多研究表明,神经退行性疾病中存在细胞凋亡的增加和凋亡抑制的现象。
这些异常的细胞凋亡参与了疾病的病理过程,导致神经细胞的逐渐丧失和功能损害。
因此,针对细胞凋亡的调控可能有助于预防和治疗神经退行性疾病。
四、细胞凋亡与心血管疾病心血管疾病是细胞凋亡与疾病之间联系的另一个典型例子。
在心肌梗死和心力衰竭等疾病中,心肌细胞的大量凋亡是导致心室功能障碍和心脏重构的重要机制之一。
研究表明,细胞凋亡的增加与Bax蛋白的高表达以及线粒体的释放有关。
因此,抑制细胞凋亡、保护心肌细胞的存活可能成为心血管疾病治疗的新策略。
细胞凋亡与心血管疾病的关系在我们探索人体奥秘的旅程中,细胞凋亡这一生物学现象逐渐成为理解许多疾病发生和发展的关键。
其中,心血管疾病作为威胁人类健康的重要杀手,与细胞凋亡之间存在着千丝万缕的联系。
细胞凋亡,简单来说,就是细胞在特定条件下按照自身程序主动结束生命的过程。
这并非是一种负面的现象,在正常的生理状态下,细胞凋亡对于维持细胞数量的平衡、清除受损或多余的细胞起着至关重要的作用。
比如,在胚胎发育过程中,手指和脚趾的分离就是通过细胞凋亡实现的。
然而,当细胞凋亡的过程出现异常时,问题就随之而来。
在心血管系统中,细胞凋亡的失调与多种心血管疾病的发生和发展密切相关。
先来说说冠心病,这是一种由于冠状动脉粥样硬化导致心肌缺血、缺氧而引起的疾病。
在冠状动脉粥样硬化的斑块形成过程中,内皮细胞和平滑肌细胞的凋亡起着重要的推动作用。
内皮细胞的凋亡会导致血管内皮功能障碍,使得血管壁的通透性增加,促进脂质等物质的沉积。
同时,平滑肌细胞的凋亡会削弱血管壁的结构,使斑块变得不稳定,容易破裂,从而引发急性心血管事件,如心肌梗死。
再看看高血压,这也是常见的心血管疾病之一。
长期的高血压状态会导致心肌细胞的凋亡增加。
心肌细胞的大量凋亡会使心肌肥厚、心肌纤维化,最终导致心力衰竭。
此外,高血压还会引起血管内皮细胞的凋亡,进一步损害血管的正常功能,加重高血压的病情。
心力衰竭也是心血管疾病中的重症。
在心力衰竭的发展过程中,心肌细胞的凋亡是导致心肌功能下降的重要原因之一。
由于各种致病因素的作用,如氧化应激、炎症反应等,心肌细胞不断凋亡,使得心脏的收缩和舒张功能逐渐减弱,无法有效地将血液泵出,从而引发一系列临床症状。
另外,心律失常也与细胞凋亡有关。
心脏的正常节律依赖于心肌细胞的电生理活动,而当心肌细胞发生凋亡时,会影响到心肌细胞的电传导,导致心律失常的发生。
那么,究竟是什么原因导致了心血管系统中细胞凋亡的异常呢?这涉及到多种因素。
首先,氧化应激是一个重要的因素。
细胞凋亡与心血管疾病关系的研究(作者:__________ 单位:___________ 邮编:___________ )【关键词】细胞凋亡;心血管疾病;病理学从细胞形态、超微结构和生化变化等特征来分析,细胞有坏死(necrosis)和凋亡(apoptosis) 2 种死亡形式[1],坏死是细胞受到伤害时,细胞肿大、胀裂,胞内物质溢出,导致细胞周围组织发生炎症的病理生理改变;而凋亡是与细胞增殖相平衡的维持正常组织形态、体积和功能的主动自杀过程,无炎症改变。
目前,细胞凋亡与疾病发生、发展、转归的研究是医学研究的热点之一,通过对凋亡的研究发现很多疾病都与细胞凋亡有着密切的联系。
本文对凋亡与心血管疾病关系的研究简要概述。
1凋亡概述凋亡是在基因调控下发生的主动、有序的细胞死亡,大多数发生在生理情况下,某些病理性刺激也可影响凋亡的发生,其形态学特征表现为染色质浓缩、边集(margination),进而形成月牙形核、细胞膜出芽、胞质进行性浓缩、细胞骨架改变、凋亡小体(apoptosis body) 形成等[1]。
生物化学特征性改变尤以DNA片段化断裂及蛋白质的降解为特点,凋亡发作时,细胞内外的凋亡诱导因素通过一系列细胞内信号转导环节激活内源性核酸内切酶使DNA碎裂成180〜200 bp或其整数倍的片段,琼脂凝胶电泳时表现出典型的DNA梯状带(DNAIadder patern)[2]。
细胞凋亡往往需要新的基因转录和蛋白质合成,是个耗能的过程,需要ATP的参与。
细胞凋亡过程有凋亡信号传导、凋亡基因激活、凋亡的执行、凋亡细胞的清除4个阶段和死亡受体、线粒体2个途径。
细胞凋亡是一种不同于细胞坏死的生理死亡过程,在机体生命活动过程中调控着细胞增殖与更新间的平衡,维持组织器官正常生理功能及细胞数量的相对稳定[3]。
2凋亡在心脏中的主要信号转导途径心肌细胞凋亡涉及5种主要的信号转导通路:(1)氧化还原系统(通过氧自由基和NO/ONO激活);(2)细胞因子受体中的FadTNFa受体操纵(通过死亡区域与几条胞内信号通路联系);(3)半胱天冬氨酸激酶-半胱氨酸蛋白激酶家族操纵(受体起始信号或线粒体相关的细胞色素C 激活的级联反应中);(4)配体、激动剂诱导的G蛋白偶联受体(CPcR)依赖的刺激,女口AT H和它的受体信号系统G caq和新颖的和Caq相关的CPcR S路[4]。
其共同作用原理为:单个前凋亡刺激可能导致凋亡单个或多条通路的激活;凋亡信号通路的最后共同通路都包括许多细胞结构功能核蛋白的分解、转录的调节和细胞循环的调节;调节凋亡过程的检查点也在心肌细胞中出现,Bel拟2家族蛋白和Bax 相关蛋白可能调制细胞膜或线粒体激活的凋亡[5]。
3凋亡与心血管疾病心肌细胞属终末分化细胞(极少数细胞具有增殖能力),因此其在生理或病理状态下是否发生凋亡一直颇有争议。
Carson等[6]和Kawano等[7]采用电镜结合DNA琼脂糖凝胶电泳方法取得心肌细胞凋亡的直接证据,从而揭示心肌细胞存在凋亡,随后的大量研究表明心肌细胞凋亡存在于各种类型的心脏病中,甚至存在于正常的老化细胞中。
3.1心律失常3.1.1凋亡与Wolff拟Parkinson拟White(WPW综合征形态学观察WPW综合征病人的右心房心肌组织心肌细胞有凋亡性退化改变,这种改变可能与快速性心律失常时引起的微循环障碍有关,微循环障碍引起心肌细胞的代谢改变和缺血可能触发凋亡,而凋亡后的广泛纤维化可能是病人发生恶性心律失常和猝死的原因之一[8,9]。
3.1.2凋亡与房颤(AF)心房纤颤是最常见的快速心律失常之一,发病率大约为1%,其基本特征是电重构和功能退化。
这两种现象是可以逆转的,但长期持续心房纤颤后,快速电重构和收缩功能的慢恢复之间出现不一致,这种不协调可能导致心肌形态学重构[10]。
在单心房纤颤的实验模型上,重构包括可记忆恢复的去分化细胞改变,特征是细胞体积增大、肌溶解、糖原堆积、线粒体改变和染色体再分布,研究表明与细胞凋亡有关[11]。
Aime等[12]观察了50例心房纤颤病人的右房心肌,发现大部分心肌中存在心肌细胞凋亡现象,凋亡促成了心肌细胞的重构,这种解剖上的变化结合房颤引起的心房肌电生理特性改变,导致心房纤颤频繁复发和不可逆。
Hate m等[13]也认为心房纤颤中的电重构与心肌细胞凋亡有关。
3.1.3凋亡与长QT综合征长QT综合征心电图显示为QT间期延长及T波改变,临床表现以反复晕厥发作、猝死为特点,此类疾病有较强的家族遗传性,以往对细胞凋亡与长QT 综合征的关系研究较少。
James等[14]在对5例长QT综合征病人切下的窦房结研究发现窦房结中线粒体数量多、体积小、畸形,窦房结细胞染色质浓缩、核仁碎裂、凋亡小体形成,有吞噬现象,无炎症反应,提示窦房结中存在凋亡现象,推测这种窦房结的异常是引起该类病人窦性心动过缓、窦性停搏、异位心律失常甚至猝死的原因之一。
Gorgels等[15]报道了1例长QT综合征病例,QT延长同时伴有2 : 1房室传导阻滞,左、右束支传导障碍,希氏束、蒲肯野纤维传导异常,窦性停搏和加速的房室交界性逸搏心律,发现在传导系统异常中有细胞凋亡现象。
目前,关于长QT综合征相关细胞凋亡的研究较多,基本可以明确长QT综合征是一类与心肌细胞凋亡异常有关的疾病[16]。
3.2高血压以往观点认为,心肌细胞作为一种终末分化细胞不具备增生能力,但新近观点认为,成年心肌细胞在特定的条件下具有一定的增殖能力。
实验表明,高血压病心肌肥厚除了与间质增生有关外,还与心肌细胞增殖与凋亡的失衡有密切的关系,在血压升高早期或之前心肌细胞以增殖为主,凋亡相对不足。
此外人体实验也表明,慢性心力衰竭的高血压病患者心肌细胞与非心肌细胞凋亡均增多,心肌细胞凋亡指数增加,caspase拟3表达激活,而功能代偿状态的肥厚心肌和血压正常的心脏则无上述现象[17]。
由此推测,在咼血压病早期心肌细胞以增殖为主,其凋亡不足是促使心肌肥厚的主要原因;至高血压病晚期(心力衰竭),由于过度代偿肥大的心肌细胞相对缺血缺氧和多种细胞凋亡相关基因(如c.myc、c.fos、053和WAF1等)的表达诱导大量心肌细胞凋亡,则是促使心功能严重恶化的重要原因[18]。
心脏压力负荷增加可诱发心肌细胞肥大、凋亡,说明凋亡可能参与高血压心室重构的发病过程。
Hatem等[13]报道遗传性高血压病鼠的心、脑、肾组织中实质细胞凋亡增多,凋亡诱导剂对自发性高血压病大鼠(SHR)主动脉平滑肌细胞(SMC)的作用明显强于正常血压鼠,提示原发性高血压病的发病和高血压所致靶器官损害的机制可能与细胞凋亡有关,losarta n 和硝苯地平可刺激SHR肥厚血管壁的SMC发生凋亡而使血管肥厚消退[19]。
Diez等[20]发现SHR心肌内小动脉SMC中Bel拟.2过度表达,用喹那普利治疗后Bel拟2表达降至正常而Bax表达明显增加,提示Bel拟.2/Bax平衡失调可能是咼血压病血管SMC凋亡失衡的机制。
3.3缺血性心脏病研究表明,细胞凋亡是缺血性心肌细胞死亡的重要方式之一。
在培养的乳鼠心肌细胞,缺氧刺激12 h后便有核小体间DNA断裂,即凋亡的证据,而成纤维细胞缺氧72 h也可发生凋亡。
在离体的乳头肌,发现心肌过重负荷触发细胞凋亡,在体心脏实验表明,再灌注损伤和心肌梗死均能诱发心肌细胞凋亡。
大量临床资料也表明,细胞凋亡参与人类心肌梗死的病理过程[21]。
331动脉粥样硬化动脉粥样硬化(AS)病变中细胞凋亡发生率虽然较低,但可致细胞数减少并贯穿于整个病变发展过程中,细胞凋亡多数是SMC和口巨噬细胞。
在AS中,凋亡的重要性取决于斑块所处的阶段、部位和所涉及的细胞类型,原发性AS中凋亡能导致斑块破裂和血栓形成,因此它是有害的;在血脂下降后凋亡的减少可能在斑块的细胞生物学稳定方面发挥重要作用。
纤维帽中细胞凋亡增加可降低斑块稳定性而致急性临床事件发生。
血管成形术后血管再狭窄(RS) 病变中细胞凋亡检出率很高。
实验显示,新生内膜的SMC有c拟myc 基因上调,p53蛋白在部分血管成形术后RS部位出现过度表达,提示新生内膜中c拟myc上调可能激活p53,通过p53依赖性通路可诱导细胞凋亡[21]。
3.3.2急性冠脉综合征(ACS) ACS包括不稳定型心绞痛(UA)和急性心肌梗死(AMI)。
大量基础研究和临床实验表明ACS与凋亡密切相关,心肌缺血、缺氧可刺激体外培养的心肌细胞凋亡,而且凋亡现象还普遍存在于动物的缺血和心肌梗死模型及心肌梗死患者尸检标本中。
Chen等[22]通过不完全结扎猪冠状动脉左前降支造成心肌缺血、缺氧状态,分别于1、7 d及4周后复查,证实缺血区心肌细胞存在细胞凋亡,且心肌细胞凋亡发生的严重程度与缺血程度正相关。
Kajstura 等[23]发现实验大鼠心肌梗死区及周边区有特殊标记的DNA片段,并且指出AMI时先有心肌细胞凋亡,随后心肌坏死。
此外,在AMI的并发症如室间隔穿孔、再灌注损伤、心力衰竭中也发现有细胞凋亡参与。
333 心肌缺血再灌注1994年Gottlies 等[24]首次在家兔心脏实验性缺血再灌注后发现,持续0.5〜4h的缺血无DNA ladder, 缺血30 min 后再灌注则表现出典型的DNA ladder,该实验证实了再灌注损伤使心肌细胞凋亡,并指出是再灌注损伤而非心肌缺血本身导致心肌细胞迟发性死亡;之后Fliss等[25]在大鼠心肌缺血前给予胰岛素样生长因子-1(IGF-1)或抑制凋亡的Bc1拟2基因产物,结果使再灌注损伤引起的细胞凋亡明显减轻,从另一方面证实了细胞凋亡在缺血再灌注损伤中的作用。
如上所述,心肌缺血达一定程度后心肌细胞会发生凋亡,而凋亡是个耗能过程,早期再灌注恢复了能量供应,可为凋亡程序的完成提供能量,促进凋亡的进展。
一方面,由于凋亡的非炎症性反应减少了次级损伤,另一方面,凋亡细胞的膜稳定性较坏死更能减少心律失常的发生,从这一意义上说,缺血再灌注时心肌细胞通过凋亡方式起到了非常有益的保护作用。
另外Fliss等[25]还发现心肌的阶梯状电泳条带,可作为诊断凋亡的可靠指标,在心肌缺血再灌注中的病理生理作用和地位越来越受到承认和重视,为临床上心肌缺血再灌注治疗提供了重要依据。
3.4心肌病心肌病是一组原因不明的以心肌病变为主的一类疾病,其局灶性心肌损害、无炎症反应提示可能与细胞凋亡有关。
Namla等[26]对7 例移植的心脏研究发现其中的4例特发性扩张性心脏病(IDCM)经证实全部有凋亡的依据。
原发性心肌病终末期心衰患者心肌中脱氧核糖核酸酶l(DNAase I)水平升高,快速起搏心室导致的扩张型心肌病狗心肌中Fas表达增加,心肌细胞凋亡增加。
大量的实验证实,扩张型心肌病的早、中期已有明显的心肌细胞凋亡,并随着心脏扩大、心力衰竭的进展而加重。