细胞信号传导与肿瘤发生的关系

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线粒体信号通路与肿瘤细胞凋亡关系的研究进展

作者：任慧萍 赵婷

来源：《农家科技》2017年第07期

摘 要：线粒体信号通路在多细胞生物体的细胞生命活动中必不可少。本文综述了线粒体信号通路及其在细胞凋亡过程中的作用等方面的研究进展，并就其在抗肿瘤方面的应用做了评述，这能为线粒体信号通路在治疗肿瘤方面的进一步研究提供参考依据。

关键词：线粒体；肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡是在多细胞生物体的生命活动过程中占据重要的地位，是生物体清除细胞内病变或者无用细胞的主要手段。不恰当的凋亡激活和抑制可能诱发多种疾病，比如恶性肿瘤的凋亡机制受到抑制，使机体不能清除癌变细胞。而线粒体信号通路是治疗多种癌症中的靶点，例如：结肠癌，前列腺癌，骨肉瘤细胞，HeLa细胞等。

一、线粒体信号通路

Caspases的本质是蛋白酶，主要存在于细胞质中。Caspases可以分两种，包括起始caspases和效应casepases，细胞中一般都存在的是它们的无活性的酶原形式。凋亡信号刺激细胞以后，酶原便被切割也就是活化。细胞中的一些结构蛋白可以被活化的caspases所切割，紧接着活化或者失活，导致细胞的凋亡。Bcl-2蛋白家族，这是线虫凋亡分子Ced9在哺乳细胞中的同源物，当细胞受到信号刺激之后，Bcl-2蛋白能够转移到线粒体的外膜上。Bcl-2蛋白家族包括3个亚族，Bcl-2亚家族，Bax亚家族和BH3亚家族。

当细胞受到凋亡信号，比如DNA损伤、紫外线等刺激后，Bax亚家族的Bax和Bak发生寡聚化，转移到线粒体外膜上，然后通过与膜上的电压依赖性阴离子通道（VDAC）相互作用，释放了细胞色素C，紧接着细胞色素C会和凋亡蛋白酶激活因子Apaf-1、caspases-9的酶原相结合。凋亡蛋白酶激活因子Apaf-1是线虫凋亡分子Ced在哺乳动物细胞中的同源蛋白，其N端存在caspases募集结构域，能够募集caspases。它们三者能够形成凋亡复合体，

细胞信号传导通路在疾病中的作用及其调控机制

在生命的进程中，生物体必须与外界进行持续的物质和能量交流，以维持其生命和功能。而细胞信号传导通路是实现此种交流的重要方式。

细胞信号传导通路是一个复杂的跨膜信号传导系统，它将细胞外的各种化学和物理刺激转化成细胞内的生物化学反应，从而调控细胞的基本生命活动。这个信号传导系统涉及到细胞膜表面受体、信号转导分子、蛋白激酶和转录因子等一系列分子和细胞器结构。细胞信号传导通路的异常会导致多种疾病发生，如癌症、心血管疾病、免疫系统障碍等，因此，对这一系统进行相关研究和探索，对治疗这些疾病的发生和发展具有重要的临床意义和价值。

一、细胞信号传导系统中重要的分子机制：

1. 受体分子

细胞膜受体是重要的细胞信号转导分子。细胞表面受体是一类大分子，它们在细胞表面向外界的分子信号，如激素、生长因子等特定的化合物相应，进而引发细胞内的生化反应。常见的受体分子有G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体、鸟苷酸环化酶受体及钙离子通道等等。

2. 信号分子

细胞内的化合物不同于细胞表面受体，它们是细胞通过一定的信号通道收到信息后，传送到细胞内部，影响细胞内部的生理活动。常见的信号分子有细胞凋亡促进因子，如肿瘤坏死因子、自发的信号分子，如cAMP、cGMP等。

3. 蛋白激酶

蛋白激酶是调控细胞信号传导的关键酶。它能在细胞内介导多种信号通道，如细胞凋亡、细胞增殖、凋亡抑制等。

二、信号传导系统在疾病中的作用：

1. 表达异常

细胞信号功能异常是引起许多疾病的重要原因之一。细胞信号异常最为常见的就是基因异常，如HER2/neu基因的突变与胃癌、乳腺癌的发生有关。

2. 肿瘤的发生和发展

肿瘤的形成是细胞凋亡受损的结果，许多信号分子的作用变异和信号分子之间的配合不良会导致细胞凋亡抑制或细胞增殖活动增强，促进肿瘤的发生和发展。

3. 免疫系统的发生改变

细胞信号系统的异常会导致免疫系统的功能异常，如过度或不足的自身免疫反应、呼吸系统炎症等。

细胞信号传导与疾病的关系

细胞信号传导是一个复杂的过程，它涉及到细胞内分子间的交流与调控，以及这种交流和调控对生理及病理的影响。细胞信号传导与疾病之间的联系至关重要，因为许多疾病都是由细胞信号传导失调所导致的。

细胞信号传导系统的组成

细胞信号传导系统由三个主要部分组成：信号分子，受体及信号转导路线。信号分子是一种分泌于细胞内，能与受体结合的配体，这种配体通常是蛋白质，激素、神经递质等。受体是细胞膜表面或细胞质内的一类蛋白质，能与信号分子结合形成复合物，进而使细胞发生一连串的反应。信号转导路线通常是一连串的信号蛋白，确保信号从初始的受体结合传递到下一个信号分子并且在细胞内形成所需的效应。

细胞信号传导和癌症

在癌症中，个体细胞的信号传导系统与正常细胞相比发生了很多重要的变化。癌细胞通过多种机制操纵宿主细胞的信号传导系统，增强其生存和增殖能力。例如，慢性骨髓性白血病的细胞携带一种叫BCR-ABL融合蛋白的独特分子。这个分子能够诱导异常的细胞增殖，并促进瘤细胞的生存。

换言之，细胞信号通路在癌症中被利用以增强癌细胞的存活和扩增能力。这些信号通路中最熟悉且最研究的是是Wnt和NF-kB

pathway。在正常细胞中，Wnt通路调节胚胎发育和组织维持。但是这个通路在超过70%的结肠癌中被改变。相关的异变可以在肺癌、胃癌、乳腺癌、子宫内膜癌等肿瘤中找到。

同样，NF-kB通路被认为在导致多种癌症发展中有重要作用。例如，它被发现高度激活在乳腺、结肠、肺、淋巴瘤、前列腺癌等癌症中。

细胞信号传导和慢性疾病

与癌症不同，慢性疾病通常是长期暴露于环境中的信号刺激的结果，这些刺激可能是化学物质、病毒或其他因素。例如，研究人员认为，心血管疾病的发展主要涉及到细胞信号传导过程的失调。细胞内的一些酶，如蛋白激酶C和ERK，以及信号蛋白磷酸酶1，2，5等可以在心脏的各种细胞中被激活。这导致一连串的反应，其中包括肌肉增生、纤维化等。

癌症细胞的信号转导通路

癌症是一种疾病，它由于细胞因为各种原因而突变形成了肿瘤。癌症的发病机制十分复杂，其发展过程中出现的基因突变常常与信号转导通路有关。信号转导通路是一种调节细胞生长、分化、存活的生物化学过程。癌细胞利用这些信号转导通路来推动其生长和分裂，形成了癌肿。因此，研究癌细胞的信号转导通路可以为癌症的防治提供新思路和途径。

一、癌细胞的信号转导通路

癌细胞信号转导通路是一种细胞内信息传递过程。当外部刺激作用在癌细胞上时，例如生长因子的激活，细胞膜上的受体会与外部信号结合，从而启动了一系列活化干预蛋白激酶的级联反应。这些激酶反过来通过不同的信号通路活化了转录因子，从而调节细胞的基因表达，实现癌细胞的增殖、分化和存活。同时，其中有些信号转导通路会对肿瘤的形成和进展发挥特定作用。

目前文献上报道的信号转导通路十分广泛，例如Wnt、Notch、PI3K、Hedgehog、Ras/MAPK等路线均与癌症的形成和进展有密切关系。我们继续围绕一些比较常见的几个信号通路进行讲述。

二、Wnt通路

Wnt通路是一类典型的传导通路，它作为一种不同的蛋白质家族，与细胞凋亡、分化、黏附和增殖有关。从动物和人的生理过程中我们可以知道，Wnt通路是十分重要的一个信号通路。有研究表明，Wnt通路对于人类的胚胎生长和成体的组织发展都是十分重要的。另外，Wnt通路也涉及到了多种肿瘤的发生和进展。

在正常情况下，Wnt通路通常处于关闭状态。当外部环境刺激到达时，细胞膜接受器受到信号后，该通路会被激活，组成复合物并进入细胞内部。而当Wnt通路持续激活，重写了正常细胞的信号传递后，也会对正常细胞的生长和分化发生异常改变，导致细胞转变成肿瘤细胞。总的来说，Wnt通路在正常生理过程中发挥着重要作用，一旦失控、不恰当的表达与运作往往会导致癌细胞的产生。

三、Notch通路

Notch通路是一个重要的信号通路，在胚胎发育和组织细胞再生中发挥了重要作用。在生理状态下，细胞膜上的Notch受体与配体结合，从而引发细胞内的核转移以及细胞凋亡等过程。而在癌症发展过程中，Notch通路极大地影响了癌细胞的增殖和存活。