线粒体释放

Smac（the second mitochondria-derived activator of caspase）又称为DIABLO（direct IAPbinding protein），是一种线粒体蛋白，能够促进细胞凋亡，它通过拮抗或中和一种或几种凋亡抑制蛋白（IAP）家族成员而发挥其促凋亡作用。当细胞受到紫外线或C-射线照射时，Smac/DIABLO由线粒体进入细胞质，Smac/DIABLO的这种位移可被Bcl-2抑制。可见，Bcl-2除了通过抑制细胞色素C的释放来抑制凋亡以外，还可以通过抑制Smac/DIABLO的位移而抑制凋亡。

Smac/DIABLO由线粒体移位至细胞质，依赖于细胞色素C的释放，即首先细胞色素C从线粒体释放至细胞质，然后Smac/DIABLO才从线粒体释放，发生位移。与细胞色素C相同的是，Smac/DIABLO也是由比较大的核基因编码，合成后输送到线粒体。在输送过程中，Smac/DIABLO的N端被切掉而成为成熟的蛋白质因子。成熟的Smac/DIABLO以二聚体的形式存在，其单体在N端相互作用而形成分子量为100kDa左右的二聚体，二聚体形式的Smac/DIABLO才有促凋亡的作用。

XIAP（X-linked inhibitor of apoptosis protein）与caspase-9相互作用而抑制caspase-9的活性，而Smac/DIABLO通过与XIAP相互作用而解除XIAP对caspase-9的抑制。这种作用的机制是：XIAP与活化的caspase-9-Apaf-1全酶复合物结合而抑制caspase-9的活性，结合的位点是caspase-9小亚基的N端连接肽，该位点是caspase-9于315位天冬氨酸残基处被切割激活时暴露出来的。成熟的Smac/ DIABLO的N端与caspase-9的小亚基连接肽端的四个氨基酸残基高度同源，说明存在保守的IAP结合模序。成熟的Smac/DIABLO与caspase-9竞争性地结合XIAP的BIR3结构域，从而解除XIAP对caspase-9的抑制，促进凋亡的发生。可见，与XIAP的BIR3结构域结合的肽类有两种，一种来自Smac/DIABLO，一种来自caspase-9对caspase的活性和凋亡的调节却有着相反的效应。

线粒体发生上述改变的机制在于线粒体膜上一种称为PT（permeability transition，PT）孔道的形成。促凋亡信号会使Caspase激活，而某些Caspase的底物就是位于线粒体膜上的蛋白；胞浆Ca2＋水平升高；产生神经酰胺等，诸如此类的改变会直接或间接地引发PT孔道。PT孔道是由线粒体一些内膜外蛋白组成的，定位于内外膜接触点，并可以无选择地允许1.5kDa分子通过。这个孔道的开放会由于线粒体基质内的高渗透压，使线粒体内外H＋梯度消失，呼吸链脱偶联，能量产生中断；还会由于水和溶质的进入使基质肿胀导致外膜破裂，释放出包括细胞色素C在内的各种蛋白，而引起细胞凋亡。线粒体在细胞凋亡中的重要作用还在于它与Bcl-2基因家族之间的关系。很多Bcl-2家族的蛋白如Bcl-2、BAX、Bcl-XL等都定位于线粒体膜上。实验证明，Bcl-2家族蛋白可以影响PT孔道开放及其Cyto-c、AIF的释放，还可以改变线粒体外膜的通透性。如BAX一方面可以直接促使线粒体膜内的大小约为12kDa的Cyto-c在外膜未被破坏的情况下通过某种通道释放至胞浆；另一方面，又可以激发PT通道的开放，而Bcl-2蛋白则起抑制作用。

综上所述，线粒体在细胞凋亡中起着开关作用。虽然对细胞凋亡线粒体途径的研究在最近5～10年间取得了重大进展，但还有一些问题有待解决，如线粒体中各种促凋亡蛋白释放的精密调控机制，以及它们与线粒体功能的丧失，如氧化磷酸化解偶联、ATP/ADP转换缺陷等之间的关系等还有待进一步研究。

现代生命科学的蓬勃发展使人们开始注意到线粒体的功能，它是细胞的“动力工厂”，氧化分解营养物（水谷精微），提供细胞生命活动不可或缺的能量，是细胞的“气血生化之源，后天之本”，或者说是细胞的中医之“脾”。线粒体通过三羧酸循环和氧化磷酸化、氧化三大营养物（水谷精微）生成（气），并且还利用琥珀酸单酰与甘氨酸合成血红素（“血”），因此，线粒体（脾）是“气血生化之源”。线粒体通过氧化磷酸化产生并推动机体的各项生命运动。此外，还为细胞代谢过程中经常发生的磷酸化和去磷酸化提供了高能磷酸键的转移。线粒体的三羧酸循环是糖、脂、氨基酸三大营养物质代谢的最终通路和相互转化的渠道。三羧酸循环的中间产物，为细胞合成生命活动所需的各种活性物质提供了前提。所以，线粒体是整个细胞乃至生命体进行各项生命功能活动的枢纽和核心，是“后天之本”。

现代研究表明，线粒体是细胞凋亡的重要环节，有人甚至认为它是细胞凋亡的充分和必要条件。线粒体功能的正常与否，直接决定了细胞所在的该器官、系统（五脏六腑）直至个体的生理功能强弱。因此，可以毫不夸张地说，线粒体（脾）是气血生化之源、后天之本、万物生化之母。线粒体功能正常，则器官、机体的功能正常，即所谓的“四季脾旺不受邪”。如果大量细胞的线粒体肿胀、破溃，则引起该器官或系统功能的衰竭，即所谓的“有胃气则生，无胃气则死”。