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编号:10693693
细胞凋亡与大肠肿瘤
http://www.100md.com 2005年8月1日 《世界华人消化杂志》 2002年第4期
     宋今丹,高丰,蒋英丽,赵欣,陈誉华,王芸庆, 中国医科大学分子生物学研究所 卫生部细胞生物学重点实验室 辽宁省沈阳市 110001

    项目负责人
宋今丹, 110001, 辽宁省沈阳市, 沈阳市和平区北二马路92号, 中国医科大学分子生物学研究所 卫生部细胞生物学重点实验室收稿日期 2002-01-26 接受日期 2002-02-18

    宋今丹,高丰,蒋英丽,赵欣,陈誉华,王芸庆, 细胞凋亡与大肠肿瘤. 世界华人消化杂志 2002;10(4):429-431

    

    0 引言


    细胞凋亡是维持个体正常生理过程的自主性细胞死亡形式,有其特征性形态学改变和生物化学变化.在许多情况下,细胞凋亡亦称为细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD).但也有人认为,从严格意义来说,二者是有区别的,PCD是发生于生长发育过程中特定时间范围内的细胞死亡,而凋亡则是瞬时性的细胞死亡.细胞凋亡不仅与肿瘤发生有关,而且也将为肿瘤治疗提供新的途径.
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    1 细胞凋亡的形态与生化变化

    细胞凋亡的形态学改变在光镜和电镜下均可观察到[1,2].细胞膜皱缩,微绒毛丢失,细胞连接消失.核内的染色质浓缩,沿核膜排列,核质变成一个较大团块,进而裂解为碎块.同时,细胞质密度增加,细胞器也失去水分而发生浓缩.之后,细胞膜内陷,细胞被分割成较多由膜包裹的含有核碎片和细胞器的凋亡小体.

    细胞凋亡过程中发生一系列生物化学变化.最显著的生化变化是发生染色质DNA特征性降解[3],内源性核酸内切酶切割DNA,使之降解成180-200bp或其整数倍的寡核苷酸片段,在琼脂糖凝胶电泳上显示DNA梯形带.参与调控细胞凋亡的细胞内重要的信号分子,钙离子升高,蛋白激酶C和caspases活化[4].在一些凋亡细胞中c-myc,c-fos和热休克蛋白70的表达增高[5].
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    细胞凋亡对多细胞生物体的成长发育和生理稳定具有重要作用,细胞凋亡严重失调不仅会影响机体的正常活动,甚至会导致发生疾病. 现已证明,肿瘤、老年性痴呆和自身免疫性疾病等均与细胞凋亡失衡有关.

    2 细胞凋亡与肿瘤

    肿瘤的发生是个多因素、多阶段的过程,特点是细胞增生过多,而死亡很少.可见,肿瘤的形成与细胞凋亡有关.研究表明与细胞凋亡相关的基因,主要有Bcl-2基因家族,P53基因和c-myc基因等.Bcl-2基因表达的膜蛋白主要位于核膜、内质网膜和线粒体膜上.Bcl-2家族具有激活和抑制细胞凋亡的作用.Bcl-2家族包括Bcl-2,Bcl-x,Bax, Bal和Mcl-1等.Bcl-2家族能以形成的二聚体调控细胞凋亡.由Bcl-2 ,Bcl-x或Bax形成的二聚体可抑制细胞凋亡.而Bax/Bax形成的二聚体却能促进细胞死亡.由于Bcl-2家族能抑制细胞凋亡,因而与肿瘤的发生有关[6].
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    P53为重要的抑癌基因,野生型P53能诱导细胞凋亡,突变型P53则抑制细胞凋亡 [7].

    实验表明,c-myc表达增强可引起细胞凋亡,在肿瘤细胞常发生c-myc诱导细胞凋亡的现象.c-myc能和细胞内的Max结合成异二聚体,之后再和DNA核心序列结合,控制DNA的转录,从而发挥c-myc诱导细胞凋亡的作用[8].

    3 细胞凋亡与大肠肿瘤

    细胞凋亡受到抑制是大肠肿瘤形成的重要原因之一. 研究发现正常与肿瘤病变结肠黏膜组织中均存在细胞凋亡,正常黏膜组织最多,多发性家族性肿瘤样息肉病次之,腺瘤较少,腺癌最少. 说明在大肠肿瘤发生过程中,细胞凋亡现象逐步减少. 在正常腺瘤和腺癌病变过程中,腺瘤细胞凋亡的紊乱可能是细胞癌变的主要因素.
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    细胞凋亡与大肠肿瘤发生的确切关系仍不清楚,但据认为可能是多个基因共同调控的结果.这些基因包括Bcl-2,P53,c-myc,APC等.Bcl-2为原癌基因,也作为细胞凋亡的抑制因子,阻遏细胞凋亡而与多种肿瘤的发生有关.Bcl-2在正常黏膜组织中表达较弱,从腺瘤到腺癌早期,其表达逐步加强,而到结肠癌晚期,表达又显著减少,甚至消失.说明Bcl-2可能在大肠癌发生过程的早期阶段通过其抑制细胞凋亡起到重要作用.待癌肿形成后,Bcl-2表达逐步降低,以至不再表达,从而细胞凋亡受到抑制,细胞增生增强,大肠癌得以不断增长[9] .Bcl-2也与大肠癌预后有关.Bcl-2阳性的大肠癌患者5a生存率低于Bcl-2阴性患者,可能由于Bcl-2抑制细胞凋亡,使治疗后残存的癌细胞得以生存并增生.突变型P53可抑制细胞凋亡,据研究报道从腺瘤到腺癌,P53突变率在逐步增多.大肠癌P53突变率较高,在晚期可达到80%以上,表明P53突变可能在大肠癌形成的晚期阶段起重要作用.

    细胞凋亡不仅与肿瘤发生有密切关系,而且在肿瘤恶性变中也起重要作用.一个相对良性的肿瘤转化为恶性程度高的肿瘤,可能是肿瘤细胞死亡速度减慢所致.这说明肿瘤的恶性变发展中凋亡的调节作用.如果能应用只引起肿瘤细胞自然凋亡的药物特异杀死肿瘤细胞,则不会产生目前广泛使用的化疗与放疗杀伤正常细胞的毒副作用,将是一种很有实用价值的肿瘤治疗新方法.
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    我们曾应用全反式维甲酸,新疆紫草素和克霉唑等数种药物诱导大肠肿瘤细胞凋亡,为采用凋亡治疗大肠肿瘤提供科学依据.全反式维甲酸(ATRA)为维生素A的代谢衍生物,可在多种肿瘤中诱导凋亡[10].应用10-6mol/L的ATRA可有效地引起细胞凋亡.在荧光显微镜和扫描、透射电镜下,可观察到:细胞收缩变圆,伪足消失,微绒毛减少,细胞核固缩,染色质凝集,细胞质中的内质网、高尔基体等结构完整;TUNEL法可检测出凋亡的大肠癌细胞,细胞核呈棕或棕褐色,染色质紧贴核膜内侧,染色较均一;凋亡大肠癌细胞DNA凝胶电泳显示典型的梯形DNA条带;流式细胞仪技术对凋亡细胞的DNA含量变化表明,ATRA对大肠癌细胞凋亡诱导表现出明显的时间依赖性[11,12].在凋亡细胞的早期,细胞质内迅速而持续升高的Ca2+,可激活Ca2+/Mg2+依赖性核酸内切酶而使DNA断裂,染色质凝聚,引起细胞死亡[13].RA能促使大肠癌细胞内Ca2+升高,细胞凋亡时Ca2+升高的原因,除细胞外Ca2+内流之外,也与作为钙库的内质网向外释放Ca2+有关[14].
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    新疆紫草素具有广谱抗菌和抗癌解毒功能,1mg/L新疆紫草素能在显著抑制细胞增生的同时,诱导大肠癌细胞呈现类似由RA引起的凋亡的典型特征.并表现出明显的时间依赖性.处于G1期的细胞对新疆紫草素诱导的细胞凋亡具有敏感性.高侵袭力的大肠癌细胞的伪足内具有构筑复杂的内质网结构,并合成和分泌更多的蛋白溶解酶.由新疆紫草素引起的凋亡大肠癌细胞,伪足明显减少或消失,从而降低细胞的侵袭和转移[15,16].新疆紫草素属拓扑酶抑制剂,可使细胞核内的DNA链断裂而引起细胞凋亡[3].克霉唑(CLT)是咪唑类抗真菌药物,在临床上用于抗真菌治疗.近来的研究表明,CLT具有明显的抑制肿瘤细胞生长的作用[17].

    总之,细胞凋亡研究不仅能加深对多细胞机体的基本生理过程的理解,而且也可在此基础上,了解癌症的发生原因和开辟新的医疗途径.细胞增生和细胞死亡的动态平衡是维持机体自身恒定的重要条件.细胞凋亡的减少,不但影响机体的正常功能,甚至会引发肿瘤和老年性痴呆等.细胞凋亡过度会引发多种原发或继发性免疫缺陷和退行性病变等.据认为由多个基因共同调控而呈现的细胞凋亡抑制可能是大肠肿瘤形成的重要原因之一.可应用只引起诱导肿瘤细胞凋亡的药物、肿瘤激素、细胞因子和肿瘤基因等特异杀死肿瘤细胞,以达到治疗肿瘤的目的.采用药物诱导细胞凋亡杀伤大肠肿瘤细胞,将为医治大肠肿瘤提供新手段.
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