细胞凋亡(apoptosis)是指细胞在一定生理或病理条件下,遵循其自身程序结束生命的一个主动的、高度有序的、基因控制的、一系列酶参与的过程,在维持细胞增殖的动态平衡中起着重要作用,现认为是维持机体内环境稳定和清除不必要细胞的重要机制。在生理情况下,凋亡对维持组织和细胞的稳定和平衡有重要意义。KC是细胞凋亡的典型范例,其凋亡从开始到完成需2~3d。
生理情况下,KC以终末分化的形式完成凋亡。病理情况下,KC的凋亡现象亦十分常见,如紫外线辐射引起的皮肤损伤、银屑病、中毒性表皮坏死、移植物抗宿主病、湿疹性皮炎、假性斑秃、扁平苔藓、淀粉样变等等。
一、角质形成细胞的凋亡途径
由2条途径来介导:①内部凋亡途径,主要由线粒体来介导,线粒体接受凋亡信号后,早期出现内膜渗透性改变,对钙离子、谷胱甘肽通透性增加。同时出现氧化还原状态改变,产生活性氧,促进膜通透性转变孔开放,使线粒体跨膜电位降低,最终线粒体膜间隙释放出细胞色素C和凋亡诱导因子。细胞色素C与凋亡蛋白酶活化因子21结合,引起下游的级联反应,降解各种细胞内底物,最终激活钙、镁离子依赖性核酸内切酶,切割DNA链,出现细胞凋亡。②外部凋亡途径,主要由死亡受体介导,细胞外凋亡刺激信号,活化Fas、肿瘤坏死因子(TNF)等死亡受体,通过依赖蛋白激酶A系统和蛋白激酶C系统,与各自配体FasL、TNFR等结合,从而启动死亡信号传导途径,激起级联反应,诱导凋亡。
二、角质形成细胞凋亡的调控
(一)核因子NF-κB
是近年来发现的重要转录因子。一方面,该因子被激活后可由胞质移位到胞核,与基因上κB位点特异性结合,促进细胞因子等炎症基因的过度表达,从而参与炎症的发生。另一方面,NF-κB还可对细胞凋亡进行调控,KC内NF-κB一旦被活化,可调控大量炎症介质、细胞因子、黏附分子的表达,诱导细胞表面Fas抗原表达,从而调控KC的凋亡。
(二)Fas/FasL机制
Fas基因表达产物Fas与其配体FasL在细胞膜表面通过FADD结合后三聚化,通过死亡域蛋白连接其胞内段,激活下游信号传导途径,从而启动凋亡过程。临床工作中发现KC接受中波紫外线(UVB)照射后,发生凋亡的细胞数量显著降低,提示Fas/FasL机制在UVB诱导的KC凋亡中起着重要作用。
(三)Bcl 22家族
原癌基因Bcl 22家族成员中的部分成员,包括Bcl 22、Bcl 2xl、Bcl 2w等具有抑制凋亡作用,而Bax、Bik、Bad和Bcl 2xs则具有促进凋亡作用,它们之间的平衡被认为是决定细胞凋亡的关键点。
(四)抑癌基因p53
参与细胞生长、分化及凋亡的调控,其表达产物肿瘤抑制蛋白P53是一种转录激活蛋白,是许多应激诱导细胞凋亡应答中的一个重要因素。当KC受到有害因素袭击时,DNA受到损伤可引起应答基因p53表达,作用于下游基因诱导细胞停滞在G1期以修复损伤;当不可逆损伤发生时,P53蛋白上调,从而活化细胞内部的死亡效应途径。P53蛋白能上调细胞内氧化还原状态的基因表达,还能活化一些凋亡过程直接控制和调节基因的表达。
(五)端粒酶
通常情况下,人体大多数体细胞不表达端粒酶,而KC端粒酶活性呈阳性。端粒酶能合成端粒DNA,并添加到染色体末端,防止DNA复制造成端粒缩短,从而维持染色体长度稳定,保护细胞的复制能力。端粒酶活性缺失,则细胞逐渐走向衰老或凋亡;端粒酶在某些机制下被激活,则细胞分裂中端粒稳定在一定的长度,该细胞就会成为永生细胞。KC端粒酶活性呈阳性,故而具有很强的自我复制能力和更新能力。
(六)其他
IFN-γ、TGF-β、TNF-β等细胞因子均可调控KC的凋亡。研究表明IFN-γ对Fas抗原具有上调作用;TGF-β有促进细胞增殖及细胞凋亡的双重功能。KC本身在紫外线、脂多糖、化学性致敏原等因素的刺激下,也可产生大量细胞因子,启动连锁的细胞因子分泌过程,使表皮细胞因子网络与KC凋亡形成关联。
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