病毒与细胞凋亡
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病毒的代谢特点
病毒是所有生物体中最小、最简单的进化形式之一,它们虽然复杂却又同时具有简单性。
它们具有针对性强、代谢能力弱以及使用外部能量的特点。
总的来说,病毒的代谢特点是只能依靠宿主,而自身没有能力进行代谢,它们是依靠宿主原来有的代谢过程和合成代谢物而实现自身复制的。
病毒具有非常强的特殊特性,其代谢特点是只有进入宿主体内,才能从宿主体中获取所需要的物质和能量,从而获得生存依据。
当被病毒感染后,宿主机体中的细胞构成和内部环境会发生变化。
病毒依赖于宿主机体中细胞来引诱其新陈代谢物,以及从宿主机体中获得以能量或原料的形式所需要的物质,包括氨基酸、糖、脂类、蛋白质等。
由于病毒依靠的是宿主机体的代谢物,它的代谢可以简单地归纳为“从宿主机体中获得原材料,转变生物物质,以实现自身个体的复制”。
病毒水平的代谢可能不是有机的,也可能不需要氧气,但是必须依靠宿主机体的细胞凋亡来代谢物质,以及与宿主机体中的特定基因相互作用以合成特定蛋白来实现自身生存,因此,病毒的生命周期是紧密跟随宿主机体而进行的。
总的来说,病毒是没有能量代谢能力的微小物种,它们依靠宿主机体来维持它们的生存。
最后,从宿主机体身上病毒获取物质和能量,以及细胞凋亡、与宿主机体基因相互作用等,它们的代谢特点已经得到了一定的阐明。
细胞凋零的概念细胞凋亡,也称程序性细胞死亡,是一种由于程序性信号引发的细胞死亡过程。
它是细胞正常的一种生理过程,它在组织和器官发育、免疫系统生成和调节、肿瘤、自身免疫疾病、心血管疾病等过程中都具有重要作用。
细胞凋亡的过程包括多种阶段。
首先,细胞的细胞膜发生一系列变化,细胞外观改变,发生细胞体积缩小、细胞质变形、细胞核浓缩、核包括体出现等现象。
其次,细胞的基因组也发生了改变,细胞核中的DNA出现断裂、缩短等现象,DNA 片段随后被分解成小的核小体。
最后,死亡细胞被过程中产生的溶解酶水解成死细胞碎片,这些死细胞碎片被吞噬细胞(如巨噬细胞)所清除。
细胞凋亡的诱导因素可以分为外源性和内源性两种因素。
外源性因素包括:感染、辐射、细胞损伤、对化学刺激物质的暴露等。
内源性因素包括:DNA损伤、细胞周期异常、氧化伤害、热伤害、抗肿瘤药物等。
这些诱导因子将启动细胞中相应的信号途径,诱导凋亡相关基因启动,并在细胞内导致一系列蛋白质分子、酶子和其他活性分子的调控和相互作用,最终导致程序性细胞死亡。
细胞凋亡在生物的生命周期中发挥着重要的作用。
在组织发育,凋亡对于保持组织建成的正确性和维持平衡至关重要。
正常情况下,身体维持了细胞凋亡的控制,不会导致过度的凋亡。
当身体在遇到癌症、免疫疾病、心血管疾病和神经退行性疾病等异常情况时,细胞凋亡抑制或诱导可能失控或不足,最终导致某些疾病的发生。
最后,值得注意的是,当身体内的细胞凋亡程序失去控制时,就会产生相应的疾病。
例如,人体癌细胞失去了凋亡功能,能够存活并繁殖而不受限制,最终导致癌症的形成。
此外,某些病毒也可以通过干扰细胞凋亡方式来增加感染细胞的存活和繁殖能力。
这些现象都表明,细胞凋亡在生命管理过程中发挥着非常重要的作用。
因此,我们需要深入探讨细胞凋亡研究,以开发新的治疗手段,预防和治疗各种人类疾病。
1.试述病毒的复制周期分几步,各步特点?复制周期分 5 步 (1)吸附:是病毒表面结构和宿主细胞表面受体的特异性的结合 (2)吸入:无包膜病毒多以吞饮的方式穿入,有包膜病毒多以融合方式穿入, 少数无包膜病毒可直接穿过细胞膜 (3)脱壳:多数病毒穿入后由宿主细胞溶酶体作用,脱去蛋白质衣壳,释放出核酸;痘类病毒特殊,先由溶酶体作用脱去外衣壳,再由病毒编码的脱壳酶脱去内衣壳; (4)生物合成:病毒利用宿主细胞的物质和酶类合成病毒的核酸和结构蛋白; (5)组装成熟与释放:DNA 病毒在细胞核内组装,RNA 病毒在细胞质内组装成熟; 组装完成后,裸病毒随宿主细胞破裂释放,包膜病毒以出芽方式释放。
2.试述病毒的结构及其功能? 病毒的基本结构是核心和衣壳二者统称为核衣壳,有些并的核衣壳外还有包膜。
(1)病毒核心:是病毒的中心结构,病毒的核心主要是核算,构成病毒基因组。
(2)病毒衣壳:包围在核算外面的蛋白外壳称衣壳,其主要功能是保护核心内的核算免受破坏,并能介导病毒核算进入宿主细胞 (3)包膜:是包绕在病毒核衣壳外面的双层膜。
主要成分是蛋白质,多糖及脂类包膜的主要功能:①维护病毒体结构的完整性;②具有与宿主细胞膜亲和及融合的性能;③有病毒抗原的特异性; (4)其他辅助功能:触须样纤维,亦称纤维刺突或纤突,能凝集某些动物红细胞并破坏宿主细胞。
3.试述病毒感染引起宿主细胞的变化?杀细胞效应:病毒在宿主细胞内复制成熟后,在短时间内一次释放大量子代病毒,导致细胞裂解死亡。
稳定状态感染:某些病毒进入细胞后能够复制,却不引起细胞裂解死亡,以出芽方式释放子代病毒,其过程缓慢。
包涵体形成:指某些病毒感染细胞后,在普通显微镜下可见细胞内出现嗜酸性或嗜碱性,大小和数量不同的圆形、椭圆或不规则的斑块结构,称为包涵体。
细胞凋亡:病毒感染可启动宿主细胞的凋亡基因,导致细胞发生凋亡。
细胞增生与细胞转化:少数病毒感染细胞后,不但不抑制细胞的 DNA 复制, 反而促进细胞的 DNA 合成,从而促进细胞的增生。
第14章细胞凋亡与免疫PCD, programmed cell death第一节细胞凋亡概述诱导凋亡制剂:1、Ca++/Mg++:为内源性DNA内切酶所依赖,Zn2+能拮抗之.2、糖皮质激素:常见的凋亡诱导剂,机制为促进凋亡相关蛋白质合成,可被蛋白合成抑制剂抑制。
3、细胞因子:IL-2:可增强Fas途径介导的AICD,增加FasL的转录和表达,并抑制FLIP(Fas信号抑制剂)的转录和表达IL-10:可通过Fas/ FasL,使活动型SLE病人PBMC凋亡IL-12:促进TNF /TNFR途径引起的凋亡;IFN-γ:使高表达IFN-γR的T细胞凋亡;TNF、TGF- β:促进凋亡。
4、抗原:Ag结合sIgM,sIgM交联,PKC激活,胞内钙库释放,诱发细胞凋亡。
5、抗体:抗sIgM、Fas、CD3/TCR、CD4、CD8 CD23等抗体诱导表达相应膜抗原的细胞发生凋亡。
6、超抗原及丝裂原:SAg金葡菌肠毒素诱导胸腺内DP细胞凋亡,PWM诱导T细胞凋亡抑制凋亡制剂⏹细胞因子:IL-2:可抑制糖皮质激素诱导的Th1细胞的凋亡,其抑制凋亡的机制可能是通过蛋白激酶C(PKC)活化途径实现的; IL-4:可抑制糖皮质激素诱导的Th2细胞凋亡。
这可能是通过bcl-2的高表达或通过活化PKC途径实现的;IL-10:可抑制感染细胞的凋亡;IL-12:可抵抗60Co,γ射线引起的小鼠骨髓细胞凋亡;IFN -γ:抑制低表达IFN –γR T细胞凋亡。
免疫相关的凋亡信号转倒(一)DR介导的信号途径⏹caspase:含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白酶⏹caspase家族:酶作用点为天冬氨酸残基caspase 以酶原形式存在于胞内-激活-剪切caspase-2,8,10,9为起始(上游)caspasecaspase-3,6,7是凋亡效应(下游)caspase. caspase -3可以激活DNA降解酶,降解DNA导致细胞凋亡FasL+Fas -Fa多聚体化-Fas-DD+DD-FADD(Fas associated protein with death domain)-(N端)FADD-DED+DED-proCaspase8(10)---DISCCas8(10)活化tBid-剪切和激活下游Cas pase 释放细胞色素C,pro-Cas2,3,9-激活Cas3、6、7 激活Cas9 -apoptosis(二)线粒体途径线粒体是各种死亡刺激的感受器。
细胞死亡通道(细胞凋亡,细胞⾃噬,细胞坏死与其他)全⾯⽐较与介绍!--持续更新!...⼀."细胞凋亡"概念:细胞凋亡是基因调控的主动过程,典型的细胞凋亡过程涉及⼀系列胱天蛋⽩酶(caspase)的⽔解、活化和信号传递过程。
细胞凋亡⼀词最早是由英国科尔等于1972年提出的。
⼀).正常情况下:细胞凋亡与胚胎发育、组织发⽣、组织分化和修复等过程有紧密的联系。
为适应发育或组织更新的需要,机体中的细胞会在某些特定的时刻发⽣凋亡。
例如:1.⼈的唯⼀透明组织——眼球晶状体的发育,在胎⼉形成早期阶段,由⼲细胞发育来的晶状体细胞与其他所有细胞⼀样都含有细胞器,但随着发育和分化的进展,晶状体细胞发⽣特殊形式的凋亡,胞质中的细胞核和细胞器被毁坏,只保留完整的细胞膜,细胞膜内包裹着极浓稠的“晶状体蛋⽩质”溶液,成为成熟的晶状体。
2.⼈的⽪肤外层细胞的形成过程中,⽪肤细胞⽣成于⽪肤深层,然后慢慢向外表⾯迁移,迁移途中有些会发⽣凋亡,凋亡细胞就会形成具有保护作⽤的⽪肤⾓质层。
3.⼈类胎⼉期肾上腺⽪质的发育中,胚胎期肾上腺⽪质原由胎⼉⽪质和永久⽪质两部分组成,但在胎⼉出⽣后,其胎⼉⽪质细胞即发⽣凋亡,⼀周内全部消失,只留下永久⽪质。
4.在成年阶段,细胞凋亡机制也是机体⽤于清除体内多余的、受损的、癌变的或被微⽣物感染的细胞的重要⼿段。
如T淋巴细胞在胸腺成熟过程中,约有95%以上不成熟的细胞发⽣凋亡,只有不到5%的细胞分化为成熟的T淋巴细胞进⼊外周⾎,并发挥其免疫学功能。
因此,细胞凋亡具有保证个体正常发育、维持正常⽣理功能,并使机体适应内外环境变化的重要⽣理意义。
注:希腊语中,apo的意思是脱离,ptosis的意思为落下,将这两个词组合(apoptosis)⽤来描述与秋叶落下和花⼉凋谢类似的细胞死亡现象。
⼆).病理情况下:细胞凋亡调节失控或错误将会引起⽣物体的发育异常、功能紊乱和严重疾病。
1.与细胞凋亡相关的疾病如滤泡性淋巴瘤、乳腺癌和⽩⾎病等恶性肿瘤,系统性红斑狼疮和肾炎等⾃⾝免疫性疾病,腺病毒和疱疹病毒感染的疾病等,均与细胞凋亡缺陷(“该死不死”)有关;2.⽽阿尔茨海默病、帕⾦森⽒病和⼩脑退化症等神经退⾏性疾病、⾻髓发育不全性疾病、缺⾎性损伤和酒精中毒性肝炎等则与细胞凋亡过度(“不该死的死了”)有关。
病毒与宿主细胞的相互作用和致病机制病毒是一类微生物,它们不能自行生长繁殖,需要寄生于宿主细胞内进行繁殖。
病毒在寄生于宿主细胞的过程中和宿主细胞之间会发生很多复杂的相互作用,这些相互作用直接决定了病毒的寄生效率、复制率、致病能力等等,也直接影响着宿主细胞的生长、代谢、逃逸反应能力等等。
本文将主要探讨病毒和宿主细胞之间的相互作用和致病机制。
病毒与宿主细胞的相互作用当病毒感染宿主细胞时,它们首先会通过病毒上的受体结合膜上受体分子,然后通过针对宿主细胞的信号转导机制使其进入宿主细胞内部。
在宿主细胞的内部,病毒立即开始复制和繁殖。
由于病毒不能自主进行生物合成,因此在宿主细胞内部它们需要利用宿主细胞的生物合成机制合成病毒蛋白、RNA等,并且需要占用宿主细胞的能量、糖类、氨基酸等代谢物质完成它们自身的合成。
此时病毒与宿主细胞开始了一种复杂的相互作用。
首先宿主细胞会感知病毒的存在,并启动对病毒的防御机制,例如识别病毒RNA当中的非自身RNA并将它们降解、启动炎症反应、调控宿主细胞的自噬途径等等。
而病毒为了对抗宿主细胞的防御机制则会通过不同方式避免被宿主细胞识别、降解。
例如在病毒RNA的3'端或5'端加入修饰结构可以使其免遭宿主细胞的RNA降解酶的攻击、隐藏在宿主细胞的某些内质网体系中以保护自己免受被宿主细胞的免疫识别等等。
除此之外,病毒还可能会借助宿主细胞的自身生理学过程来达到它们自身的复制和繁殖。
例如病毒在宿主细胞内逃避自噬的同时通过利用宿主细胞的高表达的mTOR(调控细胞生长和代谢的关键调节元件)使得自己的复制效率升高等等。
病毒的致病机制病毒感染宿主细胞不同于细菌感染宿主机体,病毒的危害在于它们在寄生于宿主细胞时占用了宿主细胞的生物合成机制,从而对宿主细胞的组织结构、生理功能等等造成了诸多破坏。
此外,感染病毒可能会直接或间接地导致宿主机体出现各种病理变化。
一方面,病毒感染宿主细胞时可能直接破坏宿主细胞的细胞膜或其他细胞器使得宿主细胞死亡。
腺病毒的感染机制和对宿主免疫系统的影响腺病毒是一种广泛存在于自然界中的DNA病毒,它们可以感染人类和其他哺乳动物,造成许多不同的疾病。
腺病毒的感染机制是通过侵入宿主细胞来进行的,同时对宿主免疫系统产生一系列影响。
腺病毒的感染机制腺病毒主要通过注射式传递方式感染人类和其他哺乳动物的细胞。
根据宿主细胞表面上的受体类型,腺病毒可以分为不同的血清型,例如:腺病毒2型、腺病毒5型等。
一旦腺病毒侵入宿主细胞,它们迅速释放出自己的基因组并开始复制自己的DNA。
腺病毒的基因组是线性DNA,但在感染宿主细胞和复制自己的DNA时,它采用环状DNA的方式。
这种方式使得腺病毒的基因组在复制时不容易因DNA 链断裂而丢失。
腺病毒对宿主免疫系统的影响腺病毒的感染会对宿主免疫系统产生一系列影响。
腺病毒感染能够促进宿主细胞的凋亡和细胞因子的释放,进而刺激免疫细胞的活化和炎症的产生。
一方面,腺病毒能够导致宿主细胞的凋亡,这可能是由于腺病毒侵入细胞后,它们的复制和RNA转录过程中产生的大量代谢产物和分解产物刺激细胞凋亡的产生,这些细胞凋亡物可能作为炎症信号分子诱导细胞因子的产生并加速炎症发生。
另一方面,腺病毒的感染会导致免疫系统的激活。
在腺病毒感染的早期阶段,感染细胞会产生许多细胞因子,如交联因子CCL5、IL-8等,它们能够刺激免疫细胞的迁移和活化。
同时,腺病毒感染还能够促进免疫细胞的增殖和分化,这可能是由于腺病毒感染产生的自身抗原和免疫原的存在促进免疫响应的产生。
但与此同时,腺病毒的感染也会对免疫系统产生一定的抑制作用。
一些研究发现,腺病毒感染能够抑制宿主的IFN-γ信号传导,这可能是由于腺病毒感染中,产生了一些抑制信号传导的因子。
同时,腺病毒感染还能够促进宿主细胞某些抗病毒蛋白的合成,这使得细胞具有了抵抗其他病毒入侵的能力,但也可能进一步影响免疫系统的正常功能。
总之,腺病毒虽然能够激活免疫系统,但同时也会对免疫系统产生一些抑制作用。
2009年12月黑龙江畜牧兽医职业学院学报Dec12009细胞凋亡的相关基因及凋亡与疾病黄小丹任玲李金岭(黑龙江畜牧兽医职业学院黑龙江双城150111)早在1972年K err等[1]已发现从细胞形态、超微结构和生化变化等方面来分析,细胞有二种死亡形式,一种是早被熟知的细胞坏死(N ecrosis),另一种是创新提出的程序性细胞死亡(Progra mmed cell death, PCD)学说。
但该学说到九十年代初才进入研究高潮,进展极快,现在普遍称之为细胞凋亡(Apoptosis)。
细胞凋亡是象秋天树叶凋谢一样,细胞在一定的生理或病理条件下,遵循自身的程序,自己结束其生命的生理性死亡。
所以细胞凋亡是正常的生理过程,但是凋亡过多或过少都可引起疾病发生。
因此,近年来对于细胞凋亡的研究,已成为医学界的关注热点。
1细胞凋亡的相关基因111Caspase家族对C1elegans线虫的研究发现ced-3、ced-4、ced-9这3种基因产物在细胞凋亡的调控中发挥重要作用。
1993年发现ced-3与哺乳动物的白细胞介素1B转化酶(I CE)有较高的序列同源性。
Caspases是I CE样蛋白酶。
迄今已发现了14种Caspases,形成了一个家族,与线虫的ced一样在凋亡的启动与执行过程中起关键作用[2][3]。
凋亡信号首先活化凋亡途径上游的Caspases启动分子,例如caspase-2、caspase-8、caspase-9;尔后通过一系列的级联反应激活下游的Caspases效应分子,例如caspase-3、caspase-6、caspase-7;最终引起核酸断裂导致细胞凋亡。
Caspases作为凋亡的效应因子,自然会成为肿瘤性疾病和其他退行性疾病治疗的新靶点。
例如对凋亡受到抑制的肿瘤细胞可以通过基因治疗法将Caspases引入癌细胞,激活凋亡活性分子,启动凋亡途径,引起D NA断裂,诱导其凋亡。
而对那些凋亡过度的细胞可通过使用Caspases的抑制剂而缓解凋亡的发生[4]。
甲型与乙型流感病毒诱导肿瘤细胞凋亡的比较桂芳;张卓然;段于峰;周志航;滕兰菊;李争鸣【期刊名称】《肿瘤防治研究》【年(卷),期】2007(34)9【摘要】目的观察并比较不同流感病毒诱导肿瘤细胞凋亡能力的差异。
方法A1、B型流感病毒及经紫外线照射后的病毒分别感染HeLa细胞,于不同时间取HeLa细胞分别在电镜下观察细胞的形态,AnnexinV-FITC染色流式细胞仪检测凋亡百分率。
结果A1亚型及B型流感病毒作用于HeLa细胞后24h,电镜下可见细胞凋亡的特征性改变,且凋亡百分率随时间延长而增高,于12~24h达高峰,其中B型流感病毒的凋亡诱导率最高达38.65%,A1亚型最高为23.94%。
紫外线照射后的B型流感病毒(UV-B)最高达到18.20%,UV-A1最高达到10.05%,A1亚型与B型相比差异有统计学意义(P<0.01)。
结论B型流感病毒诱导肿瘤细胞凋亡的能力比A型流感病毒强,而且经紫外线照射后的流感病毒可能仍然具有一定的诱导细胞凋亡能力;在肿瘤治疗方面,B型流感病毒比A型流感病毒具有更大的研究和应用价值。
【总页数】3页(P675-677)【关键词】流感病毒;肿瘤细胞;细胞凋亡【作者】桂芳;张卓然;段于峰;周志航;滕兰菊;李争鸣【作者单位】湖南怀化医学高等专科学校;大连医科大学微生物教研室【正文语种】中文【中图分类】R73-3【相关文献】1.疏风宣肺解毒汤抗甲1型流感病毒诱导细胞凋亡的研究 [J], 冯振宇;赵建平2.槲皮素对甲型H1N1流感病毒诱导的A549细胞凋亡效应酶Caspase-3的影响[J], 万巧凤;吴莉;杨美玲;马锐;梁军;顾立刚3.双黄连抑制甲1型流感病毒诱导细胞凋亡的机制研究 [J], 孙坚;王农荣;杨斌;何士勤;刘晓静4.甲型流感病毒H3N2诱导狗肾传代细胞凋亡的研究 [J], 王欢;吴中明5.甲型流感病毒H_3N_2诱导人子宫内膜腺癌细胞凋亡的实验研究 [J], 王欢;吴中明;马锐;王玉因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
灭活病毒诱导细胞融合的原理
病毒诱导细胞融合是一种利用病毒诱导细胞融合的技术,它可以用来治疗癌症、糖尿病、心脏病等疾病。
病毒诱导细胞融合的原理是,病毒会感染细胞,并将自身的基因片段植入细胞的基因组中,从而使细胞发生融合。
病毒诱导细胞融合的过程可以分为三个步骤:第一步是病毒感染细胞,病毒会将自身的基因片段植入细胞的基因组中;第二步是细胞融合,病毒感染的细胞会发生融合,形成一个新的细胞;第三步是细胞分化,新形成的细胞会分化成不同的细胞类型,从而实现疾病治疗的目的。
病毒诱导细胞融合的优势在于,它可以有效地抑制癌细胞的生长,并且可以有效地抑制病毒的复制,从而有效地治疗癌症、糖尿病、心脏病等疾病。
此外,病毒诱导细胞融合还可以用来治疗免疫系统疾病,如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等。
病毒诱导细胞融合的缺点在于,它可能会导致细胞凋亡,从而影响细胞的正常功能。
此外,病毒诱导细胞融合还可能会导致细胞的基因突变,从而导致癌症的发生。
病毒诱导细胞融合是一种有效的疾病治疗技术,它可以有效地抑制癌细胞的生长,并且可以有效地抑制病毒的复制,从而有效地治疗癌症、糖尿病、心脏病等疾病。
但是,由于病毒诱导细胞融合可能会导致细胞凋亡和基因突变,因此在使用病毒诱导细胞融合技术治疗疾病时,应该格外小心,以免造成不良后果。
细胞凋亡调控途径在肝损伤中的作用研究肝脏作为人体最重要的器官之一,承担着重要的代谢、排泄、解毒等多种生理功能。
但是,由于不良的生活方式和环境、药物、病毒等因素的侵袭,肝脏常常遭到破坏和损伤。
而细胞凋亡是一种重要的细胞死亡方式,是一个复杂的信号传导网络的产物。
在肝细胞损伤中,细胞凋亡调控途径发挥着重要的作用。
本文将从前期研究、研究方法、调控途径和临床应用四个方面介绍细胞凋亡调控途径在肝损伤中的作用研究。
一、前期研究早在20世纪90年代初期,细胞凋亡已经引起了广泛的关注。
而在肝细胞损伤方面,人们也开始了相关的研究。
1997年,Schwabe等人发现,在膜结合型受体激活的肝细胞凋亡中,c-jun N末端激酶(JNK)起到了重要作用。
而在病毒和毒性肝损伤中,基质金属蛋白酶(MMP)也被证明参与了肝细胞凋亡。
二、研究方法随着时间的推移,研究方法也得到了进一步的改进。
在细胞凋亡调控途径的研究中,常见的方法包括Western blot、Real-time PCR、ELISA等。
另外,病理学研究也被广泛应用于肝细胞凋亡的研究中。
例如,肝细胞核染色实验可以直接观察到凋亡细胞的变化。
三、调控途径无论是外源性刺激还是内源性“自杀”信号,都可以通过活化多种信号转导途径,最终导致细胞凋亡。
在肝细胞凋亡中,主要涉及的调控途径包括死亡受体和死亡配体、线粒体通路、内源性途径、缺氧/再氧化途径等。
·死亡受体和死亡配体在这一途径中,死亡受体和死亡配体是细胞凋亡信号传导的起点。
TNF受体家族是该途径中最重要的受体家族之一。
活化受体后,会使得受体结合蛋白的结合酶激活,随后激活caspase-8,引起caspase-3等效应蛋白酶级联反应,最后导致细胞凋亡。
此外,FasL也是一个重要的死亡配体。
·线粒体通路线粒体通路是肝细胞凋亡的重要通路之一。
外源性刺激会破坏线粒体膜电位,从而导致线粒体内的细胞内呼吸链和ATP合成体系随之中止,因而释放出一系列危险的分子,如细胞色素C、AIF等,随后导致caspase-9激活。
病毒与细胞凋亡万文娟2011302220031摘要:细胞凋亡的概念、与细胞凋亡有关的病毒和基因、病毒调控细胞凋亡的机制关键词:病毒细胞凋亡1细胞凋亡的概念细胞凋亡是指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序的死亡。
细胞凋亡与细胞坏死不同,细胞凋亡不是一件被动的过程,而是主动过程,它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用,它并不是病理条件下,自体损伤的一种现象,而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。
根据形态学特征,细胞凋亡可分为三个阶段(1):第一阶段为核碎裂阶段,此阶段细胞要经过核固缩、染色质凝聚、胞浆浓缩等变化;第二阶段为凋亡小体形成阶段,包括细胞膜形成泡状突起、突起与胞体分离形成凋亡小体等过程;第三阶段为凋亡小体被临近细胞吞噬或凋亡小体自行降解阶段。
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(1)凋亡的启动阶段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,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,目前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。
2)细胞色素C释放和Caspases激活的生物化学途经: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。
(2).凋亡的执行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。
(3)凋亡的调节迄今为止,已发现多种凋亡抑制分子,包括P35,CrmA,IAPs,FLIPs以及Bcl-2家族的凋亡抑制分子。
2病毒感染与细胞凋亡综述迄今为止已发现17种以上的病毒可调节靶细胞凋亡[ 2],其机制较为复杂且各不相同。
通常病毒感染细胞后通过关闭或干扰宿主细胞正常合成代谢诱发细胞凋亡,或者由病毒编码的蛋白质因子直接作用于细胞与凋亡有关的因子及蛋白水解酶而诱发凋亡。
细胞凋亡可能是宿主在细胞水平抵御病毒感染的一种机制,通过局部受染细胞的凋亡可限制病毒的感染与传播,从而得以拯救整个器官和个体;另一方面,为了生长和繁衍,有些病毒进化获得凋亡抑制基因,它们在感染早期即开始表达,抑制宿主细胞凋亡,使病毒顺利完成复制周期。
在这种情况下,病毒诱发的细胞凋亡和凋亡抑制同时存在于受染细胞,它们相互作用协调着病毒与细胞的关系,使病毒在细胞内能顺利复制。
3与病毒感染有关的细胞凋亡因子(1)Fas/Apo-l 及FasL系统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。
(2)Caspase家族由上述细胞凋亡过程与机制中可见caspase在细胞凋亡中起着至关重要的作用。
(3)P53 途径P53是肿瘤抑制基因。
野生型p53在细胞周期的G1期其调控作用,当DNA受损时,其编码的蛋白可阻止DNA复制而使细胞滞留在G1期,从而使受损的DNA得到修复,如修复失败,p53编码的蛋白积累,就会诱导细胞发生凋亡(3)(4)TNF -A/TNFR1 系统TNF -A是一种主要由单核/巨噬细胞分泌的具有多种生物学活性的多肽调节因子,其受体为55kDa的TNFR1和75kDa的TNFR2.。
TNFR1 在结构上与Fas同源,同为TNF/ NGF受体超家族成员,单独激活即可介导细胞凋亡; TNFR2 主要负责TNF诱导胸腺细胞内的增殖信号传导,不参与介导细胞凋亡。
病毒感染可导致TNF -A产生增加, 如非洲猪瘟病毒感染后,巨噬细胞中TNF-A表达水平升高,在体外病毒感染的细胞亦可引起TNF -A表达增加,培养上清液中的TNF-A也可介导非感染的淋巴细胞凋亡。
(5)bc- l 2基因家族bc - l 2 基因家族成员很多,对细胞凋亡起重要调节作用的主要有bc- l 2和Bax,前者抑制细胞凋亡[ 5]后者促进细胞凋亡。
bc - l2/ Bax 两蛋白之间的比例是决定对细胞凋亡抑制或促进的关键因素.。
例如研究发现汉坦病毒可感染HEK-293细胞并在其体内增殖,其损伤机制可能与Bcl-2表达减少和Bax蛋白表达上调,通过线粒体途径诱导HEK-293细胞发生凋亡有关(7)。
(6)其它很多病毒在感染过程中可通过调控宿主细胞PI3K-Akt-TOR信号通路来完成病毒的复制。
此外,PI3K-Akt-TOR信号通路的参与还参与了肿瘤坏死因子(tumornecrosis factor,TNF)、放线菌素D(actinomycin D,ActD)等细胞外因子诱导的细胞凋亡。
(6)病毒感染的副产物dsRNA 既可介导INF表达,又可激活dsRNA依赖的蛋白激酶(dsR -NA-dependentproteinkinase,PKR),PKR 可磷酸化NF-IL6,后者激活Fas 基因表达。
同时活化的PKR还可参与核转录因子NF-kB 的激活,活化的NF -kB 可介导FasmRNA 在转录水平的表达升高[6]病毒感染刺激机体产生的IFN 与dsR NA 一起调节DISC(death -induced signa-lingcomplex)的活性,通过FADD/Caspase8死亡信号途径的激活介导细胞凋亡.。
病毒感染激活CTL细胞介导细胞凋亡。
麻疹病毒感染可介导人并指状细胞Trial(Tumornecrosisfactor re -latedapotosis inducingligand)的表达与其受体DR4( deathreceptor4) 和DR5 结合, 受体的DD与FADD的DD 结合, FADD的DED结合Caspase-8,介导凋亡。
4病毒感染调控细胞凋亡的机制概括地说, 病毒调节靶细胞凋亡的途径主要有两种:经免疫系统介导或病毒本身具有凋亡调节基因.病毒凋亡调节基因通过模仿或调节细胞凋亡途径中某些保守成份而发挥作用.1. 1 经免疫系统介导凋亡CTL能介导靶细胞凋亡。
小鼠肝炎病毒(Mouse Hipatitis Vi rus,MHV)主要是以此机制介导凋亡的. 将病毒特异性CD8+ CTL加入MHV 感染细胞后1h,靶细胞即发生凋亡. 加入后4h,病毒复制被完全抑制.由此证明, CTL介导的凋亡是机体的抗病毒机制之一。
还有一种是因病毒激活的T细胞自身发生凋亡所致,该过程称为激活诱导的细胞死亡(Activa tedInduced CellDeath,AICD) 。
HIV感染患者体内CD4z T细胞严重衰竭就是因其囊膜糖蛋白gp120 与gp160诱导T细胞凋亡所致。
体外培养的小鼠脾脏T细胞感染LCMV 后可发生凋亡.感染6天10 天期间,T细胞母细胞化( blastogenesis)减少,对有丝分裂原不反应,并广泛发生凋亡性死亡。
而体内感染时,此时期机体正处在免疫抑制阶段。
T 细胞感染EB病毒也发生AICD。
1. 2病毒直接调节凋亡1.2. 1 病毒感染诱导凋亡病毒的一种或多种蛋白诱导凋亡(4)。
.靶细胞凋亡可能是宿主细胞的一种抗病毒机制, 如杆状病毒P35 突变型感染SF( SpodopteraFrugiperda)幼虫时, 因靶细胞凋亡抑制病毒基因的转录与复制,其对幼虫的半数致死量比野生型高1000倍.细胞凋亡对病毒感染的意义与病毒所处的增殖周期有关[ 4]如果细胞在病毒复制早期发生凋亡,病毒的增殖则被阻止; 反之,如果细胞凋亡时病毒已经成熟,凋亡则有利于扩散。
1. 2. 2病毒感染抑制凋亡宿主细胞感染病毒后获得凋亡抗性而长期存活,致使病毒能持续复制。
病毒的持续感染及病毒宿主细胞的肿瘤转化可能与该机制有关。
例如研究山羊痘病毒抗凋亡蛋白基因在Vero细胞中的表达,结果显示,病毒感染Vero细胞24 h时没有检测到凋亡现象,山羊痘病毒抗凋亡蛋白基因的mRNA水平最高;感染48 h时,Vero细胞的凋亡率上升到13%,山羊痘病毒抗凋亡蛋白基因的表达量随之下降.结果表明,山羊痘病毒抗凋亡蛋白基因的表达量与Vero细胞的凋亡呈负相关,有助于病毒在细胞内的生存和侵染等过程(5)。
病毒发挥诱导或抑制功能与感染条件有关, 如脊髓灰质炎病毒在生产性感染( Pro -fuctiveinfection)时以抑制凋亡为主,而在非允许(non-permissive)条件下的感染则以诱导凋亡为主.辛德毕斯病毒感染非神经原细胞时诱导凋亡, 而感染神经原细胞时抑制凋亡,从而呈持续感染.另外,EB 病毒的潜伏基因( latentgene) 只有EBNA 表达时,靶细胞发生凋亡.如果8 基因全部表达则可抵抗凋亡.腺病毒在感染过程的不同阶段产生不同的凋亡调节蛋白:早期产生抑制蛋白,抑制靶细胞凋亡并促进病毒增殖;晚期产生凋亡诱导蛋白,致使靶细胞死亡并促进扩散。
参考文献;(1)王新玲李月彩.自由基,细胞凋亡与衰老关系的研究进展[J].中国老年学杂志,:.(2)郭爱珍,陆承平.病毒感染调控细胞凋亡[ J] .中国兽医杂志,1998, 24( 7): 4647. (3)Lakin N D,JacksonSP.Regulation of P53in response to DNAdamage[J].Onco gene,1999,18(53):76 442-76 551.(4)Razvi E Sand Welsh R M.Appotosis inviralinfection[J] . ADV-VIRUS -RES, 1991,45:160(5)ChineseJournal of Veterinary Medicine2012, 48(4) S852.659.1《山羊痘病毒抗凋亡蛋白基因的表达与细胞凋亡的相关性》(6)[学位论文] 杨亦,2010-中山大学:微生物学(7)。