细胞凋亡与内质网应激机制_夏元平

内质网应激信号通路及其与细胞凋亡的关系细胞内的内质网（Endoplasmic Reticulum，ER）是一种管状的细胞器，负责蛋白质合成、修饰和折叠的过程。

然而在细胞发生某些不利的环境或病理因素时，内质网中的蛋白质质量会发生异常，导致内质网应激（Endoplasmic Reticulum Stress, ERS）的产生。

为了应对内质网应激的影响，细胞会通过内质网应激信号通路来调节内质网的功能以及启动不同的反应途径。

这些途径中包括了细胞适应性反应、细胞凋亡等，其中内源性免疫反应和肿瘤发生有着极其密切的关系。

本文将会详细讲述内质网应激信号通路及其与细胞凋亡的关系。

1. 内质网应激信号通路的调节1.1 内质网应激的主要信号通路内质网应激过程主要涉及三条信号通路：IRE1、PERK和 ATF6。

当内质网中的蛋白质质量发生异常时，IRE1、PERK和 ATF6会分别受到调节，并产生不同的效应。

IRE1主要启动的是非常重要的XBP1 途径，这个途径可以增加细胞的反应性，并且促进蛋白质合成的过程。

PERK 的激活则会抑制细胞的翻译作用，而 ATF6 的激活则可以负责修复内质网。

它们相互干扰并且形成一条复杂的信号通路。

1.2 可以调节内质网应激信号通路的因素近年来的研究表明，一些因素可以调节内质网应激信号通路。

比如说，一种必需元素硒（Se）可以抑制内质网应激通路并且缓解其伴随的炎症反应。

同时，它也能够调节氧化还原状态，增加细胞的免疫反应和肿瘤治疗的效果。

1.3 其他可调节的信号通路内质网应激信号通路的研究仍在不断深入，许多其他因素也被发现可以影响这一通路的信号传递。

例如，IDH1的不同表达与内质网应激通路有关联，而KLF4这一转录因子则可以促进内质网应激的启动，并调节肿瘤干细胞的功能和表达。

2. 细胞凋亡细胞凋亡和内质网应激密切相关，很多情况下内质网应激会导致凋亡的发生。

因为细胞凋亡特别是内质网应激诱导的凋亡在许多诸如肝癌、肺癌等肿瘤病理上扮演着重要的角色。

内质网应激与细胞死亡的调控机制研究细胞死亡在生命活动中起着至关重要的作用，正常的细胞死亡可以清除老化或者受损细胞，同时也是一种自我保护机制，为社会生物造成不好影响的病变细胞进行清除。

然而，当细胞受到各种应激因素的刺激，如氧化、缺氧、炎症等，都会导致内质网应激的发生，失去平衡状态，甚至会引发不同的死亡方式，如凋亡、坏死等。

在这种情况下，如何调控内质网应激与细胞死亡的过程成为了生命科学家研究的热点之一。

内质网（Endoplasmic Reticulum，ER）在细胞中起着重要的功能，参与蛋白质合成、修饰、折叠以及质控等的生化过程，同时也是细胞中钙离子动态的重要储库，钙离子的释放和吸收可以调节细胞的代谢和信号传导。

当ER受到各种应激因素刺激时，会触发内质网应激（Endoplasmic Reticulum stress，ER stress），即ER细胞质平衡失衡的状态。

这种情况下，细胞会自我保护机制启动，并通过不同途径调节以维持细胞的生存，同时如果应激过大，细胞将会发生死亡。

ER 中一类被充分研究的糖蛋白家族穿越膜向ER腔内输入钙依赖性结构域即信号序列的反向传输称之为耐受性/变形质亚基（Translocon Associated Protein，TRAP），其中TRAPα是一个与ER心脏链同样由大量葡糖残基修饰的亚基，截止目前被发现已有两个亚型。

进一步需要研究TRAPα与酪氨酸激酶家族的串联调控机制，以达到优化TRAPα表达和硫酸化避免过度表达的策略。

在细胞内，有多条途径参与调控ER stress 与细胞死亡过程。

当ER中出现异常蛋白质的产生，出现钙的紊乱，造成内、中质网相互通信偏离正常状态时，细胞会通过两类信号通路进行调控，分别是“细胞自我保护通路”（也叫ER应激响应通路）和“细胞死亡通路”。

在ER应激响应通路中，细胞通过“UPR”(Unfolded Protein Response)通路调节，主要包括IRE1、PERK、ATF6三种传递信号通路来减轻ER应激压力，促进细胞恢复生理状态。

内质网应激与细胞凋亡【摘要】死亡受体活化和线粒体损伤是两条经典的介导细胞凋亡信号传导通路，近来研究发现过度内质网应激可启动细胞凋亡，是一条新的细胞凋亡信号传导通路，这一信号传导通路包括非折叠蛋白反应和钙离子起始信号等机制，内质网应激可特异性激活Caspase一12，Caspase一12裂解CaSpase一3等下游效应蛋白酶，最终导致细胞凋亡。

【关键词】内质网；细胞凋亡；Caspase一12内质网(endoplasmic reticulum ，ER)是真核细胞中蛋白质翻译合成和细胞内钙离子的储存场所，对细胞应激反应起调节作用。

内质网应激可由多种原因引起，如缺氧、饥饿、钙离子平衡失调、自由基侵袭及药物。

这些刺激引起从内质网到胞浆和胞核的信号传导，最终导致对存活的适应或凋亡。

许多疾病的发病机制都与内质网应激引起的凋亡有关，如阿尔茨海默病、帕金森氏病等神经变性性疾病，糖尿病，外伤性脑损伤，扑热息痛引起的肾小管损伤。

在肝脏疾病方面，非酒精性脂肪肝、胆汁淤积和酒精性肝病，乙型肝炎病毒和丙型肝炎病毒感染等的发病机制均与内质网应激引起的损伤有关。

1．内质网应激启动细胞凋亡的机制内质网介导细胞凋亡至少包括两种机制，分为非折叠蛋白反应(unfolded protein reaction，UPR)和钙离子起始信号(calcium signaling) 。

1．1 非折叠蛋白反应蛋白在内质网腔形成空间结构由许多分子伴侣蛋白协助，包括Bip／Grp78和Grp94及折叠酶类，如蛋白二硫异构酶和肽基脯氨酰逆转录异构酶。

非折叠蛋白在内质网沉积，信号通过内质网膜传到人细胞核和胞浆，效应蛋白上调编码Bip／Grp78和Grp94等内质网伴侣蛋白基因转录，并广泛减少蛋白翻译，以利于内质网蛋白折叠形成，减少非折叠蛋白在内质网沉积和聚集，使细胞能够耐受及生存，这一针对内质网应激的反应称为非折叠蛋白反应。

真核细胞有三种不同的机制处理内质网非折叠蛋白沉积：内质网伴侣蛋白基因转录的上调；蛋白质翻译减少；非折叠蛋白由内质网移入胞浆并被降解。

内质网应激对细胞凋亡的调控机制细胞凋亡是生物体中广泛存在的一种正常生理现象，是维持正常生命活动、维护稳态的一种自我调节性死亡方式。

内质网应激是细胞内一种常见的应激反应，其越来越引起科学家们的关注，因为其有很多疾病和疾苦的关联，例如肿瘤、神经退行性疾病以及炎性疾病等。

因此，深入地探究内质网应激对细胞凋亡的调控机制具有优先切实性。

内质网（ER）是细胞中重要的器官之一，主要包括粗面内质网（RER）和平滑内质网（SER）。

它是合成蛋白质、脂质和一些其他细胞成分的重要场所，同时也是钙离子、氮气的调控平台。

在应激状态下，内质网面临着巨大的细胞蛋白质负担和异常蛋白质积累的挑战，从而引发内质网应激反应。

内质网应激反应主要涉及到三条途径。

其中最为重要的一条就是IRE1/JNK通路。

IRE1/JNK通路参与了对细胞内的信号传递系统的调节，可以调节信号因子、转录因子等核内外过程，从而使IRE1在启动凋亡途径中起到至关重要的作用。

同时，IRE1的激活也可以影响细胞内的翻译后修饰过程，从而使凋亡途径被正常地激活。

第二条通路是PERK/elF-2α通路。

这条通路在应激状态下起到了重要的策略性作用，它可以抑制蛋白质的翻译过程、下调转录因子表达水平，促使细胞停止生长。

这种状态常常是有利于细胞的生存和复原的。

但是PERK/elF-2α的过度激活也可能诱导细胞凋亡，因此PERK/elF-2α通路的调控非常重要。

最后是ATF4/CHOP通路。

ATF4/CHOP通路是最好的体现内质网应激信号传递系统的通路，是IRE1/JNK通路和PERK/elF-2α通路的后续步骤。

ATF4/CHOP通路的激活可以导致Bcl-2的下调，Bcl-2是一种具有抗凋亡性的蛋白质家族，它的下调会使得细胞凋亡途径被进一步激活。

总的来说，内质网应激通路是复杂的，并且它和细胞凋亡之间的关系不是非常显然。

但是，越来越多的研究证实，在一些疾病和疾苦的基础性机制上，内质网应激和细胞凋亡的融合对于患者的生存和卫生有着非常显然的关键作用。

内质网应激与细胞凋亡的关系内质网（Endoplasmic Reticulum，ER）是一个重要的细胞质膜系统，涉及到蛋白质合成、糖代谢、脂类代谢等生物学过程。

内质网应激（Endoplasmic Reticulum Stress，ER Stress）是一种细胞应答机制，它通常是由于内外部环境的变化引起的，如氧化应激、细胞周期紊乱、葡萄糖缺乏等。

而细胞凋亡（Apoptosis）是正常生理或病理状态下，自我调节的一种程序性死亡方式。

细胞凋亡在组织发育、免疫调控、肿瘤抑制、神经退行性疾病等方面发挥着重要的调节作用。

在细胞凋亡的调节过程中，内质网应激起到了非常重要的作用。

一、内质网应激的机制内质网应激主要是由两种机制引起的。

1.蛋白质折叠机制（Protein-Folding Mechanism）蛋白质折叠是内质网的最重要功能之一。

细胞内产生的蛋白质必须进入内质网完成膜蛋白的折叠过程，才能成为活性蛋白质。

而各种细胞外环境或内部环境的变化，都可能导致蛋白质折叠失败，从而引起内质网应激。

2.膜蛋白修饰机制（Membrane Protein Modification Mechanism）内质网还参与了膜蛋白修饰过程。

细胞正常的功能调控需要完成大量的蛋白质修饰，包括糖基化、磷酸化等等。

这些修饰机制是基于内质网的，一旦内质网出现问题，这些修饰过程也会受到影响，从而导致内质网应激。

二、内质网应激对细胞凋亡的影响内质网应激对细胞凋亡具有明显的影响。

一般来说，细胞凋亡是由于外界因素刺激，或细胞内部环境出现问题所导致的。

而内质网应激包含了许多细胞内部环境的变化，因此也会很容易影响到细胞的凋亡。

1.内质网应激与细胞凋亡的时序关系内质网应激研究的第一步，就是探究其与细胞凋亡的关系。

研究发现，在内质网应激的早期，可以促进细胞凋亡的发生，而在后期，内质网应激对细胞凋亡的作用则减弱或反转。

2.内质网应激的调节通路内质网应激通过调节一系列的通路，对细胞拓扑空间有重要影响。

内质网应激与细胞凋亡细胞内各种信号通路的正常运行对于维持人体内各种细胞的功能至关重要。

其中，内质网应激-细胞凋亡通路（ER stress - apoptosis pathway）是人体细胞自我保护机制的一部分。

在一些疾病中，该通路失调会导致细胞凋亡，从而进一步导致疾病发生。

下面，我们将主要讨论内质网应激与细胞凋亡这两个概念的含义、作用、机制、以及与一些疾病的关系。

内质网应激的含义与作用内质网是细胞内最大的膜系统之一，其作用是合成、转运、折叠和修饰蛋白质。

内质网应激是指在内质网中出现的某些不正常情况，例如蛋白质合成的负荷过重和蛋白质的折叠不正常等。

当内质网内的蛋白质无法正常进入下一步骤时，它们会被激活，导致内质网中的机械和化学应力增加。

正常情况下，细胞会通过调节信号和转录因子的生物途径来适应内质网应激，称为“内质网应激反应（ER stress response）”。

内质网应激机制内质网应激造成的反应是由三种信号传递蛋白（PERK、IRE1和ATF6）和IRE1下游的信号通路组成的。

文献也称其为“三个手足”。

在ER stress反应的早期，每个内质网应激信号分子都会启动自己的途径。

例如，IRE1在ER stress反应时，会分解XBP1 mRNA，通过剪切U2导致其合成，以增加耐受性，并将细胞变得适应内质网应激。

当ER stress反应越来越严重时，三个内质网应激信号分子都会启动JNK途径和c-jun磷酸化途径，进一步导致不同类型的宿主细胞功能的细胞周期、细胞粘附和细胞凋亡的改变。

但是，当内质网应激反应没有有效缓解时，内质网应激将导致细胞凋亡。

此时，完整的细胞信号和代谢路线将被重新调节，其中包括促凋亡基因的转录和翻译核糖体连接等事件。

此时，所有适应性机制都已失败，导致细胞凋亡。

在此期间，ER chaperones的消耗已预示着细胞的终末转录和翻译过程，提示细胞已无法更有效地复合新的蛋白质。

一些疾病与内质网应激及细胞凋亡的关系现代医学显示，内质网应激和细胞凋亡可能与一些疾病有关。

内质网应激和细胞凋亡相关机制的研究细胞是所有生命体中最基本的组成单位，凋亡则是细胞死亡的一种方式。

然而，在细胞凋亡过程中，一个与之相关联的基本分子过程叫做内质网应激（ERS）。

ERS的研究对于了解细胞凋亡和其它相关疾病如心血管疾病和神经退行性疾病至关重要。

什么是内质网应激内质网是细胞中的一个关键细胞器，它参与了许多重要的生物学过程，比如蛋白质合成、沉积和修复等。

然而，当一些异常情况发生，比如环境中的胁迫（如氧化应激、热或到达生殖期等），内质网功能可能会受到威胁并开始发生应激反应。

ERS的定义是内质网功能受损时产生的应激反应。

ERS有许多可能的具体转录调控机制，其中最著名的是解调蛋白（UPR）通路。

UPR可以识别特定能够感知ERS蛋白的激活状态，然后引起误折叠蛋白防御以及特定转录反应的启动。

UPR是一个治疗性的靶标，已经被证实可以减轻许多与ERS相关的器官损伤和疾病。

内质网应激和细胞凋亡的相关性细胞凋亡是一个必要而又常见的细胞死亡过程，它在胚胎发育、维持组织稳态以及抵御病原体侵袭等方面都发挥重要的作用。

然而，在一些疾病中包括糖尿病、肿瘤、神经退行性疾病以及心血管疾病中，细胞凋亡发挥负面的作用。

因此，了解和掌握细胞凋亡相关的分子机制尤为重要。

内质网应激和细胞凋亡之间的相关性已被广泛研究。

ERS在细胞凋亡中的作用是通过调节一系列介导因子来实现的。

这些介导因子包括细胞周期调节蛋白、角质细胞细胞角蛋白、DNA损伤应答和蛋白质翻译等。

ERS，细胞应激与疾病ERS的诱导可通过几种不同的途径实现，其中许多都和细胞应激有关。

ERS在许多疾病和病理过程中都发挥着重要的作用，包括肝病、心脏病、糖尿病、神经系疾病等等。

内质网应激毒性和肝脏疾病肝脏是一个内部有机器的重要器官，它可以为身体吸收、代谢和储存脂肪。

ERS在肝脏几乎所有的生理过程中都有参与，肝脏疾病常由于ERS的紊乱引起。

ERS在肝病发生后的所有阶段中都发挥了关键的作用。

内质网应激在细胞凋亡中的作用细胞凋亡是一种程序性细胞死亡方式，普遍存在于生物体内。

该过程对于生物体内部环境稳态的维持、避免病变细胞扩散等方面具有重要作用。

细胞凋亡涉及到一系列的细胞信号通路，如内质网应激通路。

内质网是翻译和转运蛋白质的核心区域，其良好运行对于细胞的正常生长和生理功能具有重要作用。

内质网应激指的是内质网功能紊乱，并引发细胞一系列生理反应的一种状态。

在某些条件下，内质网紊乱会导致细胞死亡。

这种情况下，会引发内质网失去稳定性的反应，即内质网应激，激活一系列的信号通路，引发系统性细胞凋亡。

内质网应激与细胞凋亡的关联内质网应激通路对于细胞凋亡的调控作用已被广泛研究。

在细胞内平衡失控的情况下，内质网会通过调整细胞的抗应激能力，保持细胞的生存。

然而，当内质网应激超过细胞的自我修复能力时，将会出现内部平衡失控的局面。

内质网应激通过调节两个主要通路，即IRE1和PERK的ER分支途径和ATF6的核转运途径，引发细胞凋亡。

IRE1和PERK途径通过调整内质网蛋白折叠、转运和降解的过程来稳定细胞内平衡，而ATF6途径则在内质网受到压力时，调整细胞蛋白质的生成途径。

除了这些主要通路外，内质网应激还涉及了细胞中多种信号分子，如CHOP、BAX和Caspase 12等。

内质网应激激活后，CHOP基因表达和降解降低了内质网的抗代谢压力和平衡。

同时，BAX转移到和输出线粒体松动的过程中，引发线粒体自噬和线粒体溢出的现象，激活Caspase 12，引发细胞凋亡。

在多种疾病和病理条件中，内质网应激都涉及到细胞凋亡的发生，如肾脏疾病、心血管病、肝纤维化等。

内质网应激与人类疾病相关内质网应激在多种人类疾病中表现出重要作用。

尤其是在代谢性疾病和恶性肿瘤的发展中，应激通路调控细胞的生理过程已被证明是其中一种关键因素。

代谢性疾病降低了细胞内平衡，引发了内质网应激，进一步的影响了脂质和糖代谢，并导致了胰岛素抵抗、糖尿病及进一步发展的肥胖和心血管疾病等病理状态。