凋亡相关基因bcl-2与视网膜损伤

凋亡相关基因bcl-2与视网膜损伤 齐鲁医学杂志2006年10月第21卷苤5—MedJQilu,October—2005,Vo1.21,No.5 凋亡相关基因bcl一2与视网膜损伤 公慧敏.周占宇 (青岛大学医学院附属医院眼科,山东青岛266003) bcl一2为一原癌基因,通过所编码的Bcl一2蛋白发挥其抑 制细胞凋亡的功能.现有的研究明,发育中或成年动物脑 内的神经元,神经胶质细胞中均有Bcl一2蛋白的表达,视网 膜是神经系统的外延部分,bcl一2基因在调控视网膜功能上 有重要作用.本文就视网膜损伤所致bcl一2基因表达的变化 及其相关机制作一综述. 1bei一2基因概述 bcl一2基因即B细胞淋巴瘤/白血病基因一2(B-celllym— phoma/Leukemia-2),是TSUJIMOTO等于1984年从滤 泡性淋巴瘤中t(14,18)染色体易位的断裂点克隆到的一个 原癌基因.正常情况下,bcl一2基因位于18q21.3染色体上, 大小约230kb,该基因由3个外显子和2个启动子组成,在 外显子2和3之间,有一个大约225kb的内含子.在B细 胞滤泡性淋巴瘤中,bcl一2基因常易位至14q32染色体,染色 体易位使14号染色体上的免疫球蛋白重链基因与位于3端 的bcF2基因并列形成头尾结构,这一异常融合基因导致 Bcl一2蛋白的过度表达. 正常与易位的bcl一2基因均表达相对分子质量为26000 的蛋白,含有229个氨基酸,是一种亲脂性的跨膜蛋白,定位 于线粒体内膜,核膜和内质网膜上_2],能在各种不同的正常 组织和细胞(如T细胞,B细胞和造血细胞)的激活过程中表 达.Bcb2蛋白的氨基酸序列由4个保守同源区域:BH1, BH2,BH3和BH4区构成.BH1和BH2区是bcl-2基因家 族中保守性最高的区域;利用酵母菌双杂合系统研究发现, bcl-2二聚体和异二聚体的多样结构受BH1和BH2区调 节.BH3区具有凋亡活性,而BH4区是抗凋亡活性所必需 的,几乎所有抑制凋亡活性的Bcb2家族成员均含有BH4 区.Bcb2蛋白结构上无特殊性信号肽,但在其肽链的c末 端有一个由19个氨基酸构成的疏水区,此区可将bcl-2蛋白 固定于细胞内膜上,对Bcl-2蛋白的生化功能的发挥起重要 作用r3].在生理情况下,bcl一2基因在维持免疫系统功能,调 节肾脏等组织器官发育等多方面具有重要作用;在病理情况 下,bcl一2基因的转录失调及Bcb2蛋白的高表达与某些疾病 发生密切相关. 韦纯义等]在研究人胚胎视网膜发育过程中Bob2蛋 白的表达时发现,人胚胎从第16周开始有Bcl一2蛋白的表 ,主要分布在增殖,分化的细胞中,已经分化出 达,24周以前 的神经细胞中较少见;而在24周以后,主要分布在MOiler 细胞的突起中.并认为bcl一2基因的作用有两方面:,是给 需要增殖的细胞存活的信号,使其能顺利完成视网膜分化过 [收稿日期]2005—06一10;[修订日期]2005—12—27 [作者简介]公慧敏(1980一),女,硕士. ? 465? 程;二是在视网膜分化基本完成后,维持Mtiller细胞的存 活,因为Mtiller细胞在视网膜的信号传递,营养物质运输以 及代谢中起重要作用.正常成年人视网膜内Bcl一2蛋白仅 见于MOiler细胞突起内,当视网膜受损后Bcl一2蛋白的表达 增强,但不同类型的损伤诱导不同的细胞表达Bcl一2蛋白. 正常及病理状态下视网膜内Bcl一2蛋白的表达情况提示, bcl一2基因不仅与视网膜神经元的分化发育,正常功能及自 动平衡的维持有关,而且与视网膜神经元突起的生长及延缓 受损细胞的死亡有关. bcl一2基因及其表达蛋白可抑制多种组织细胞的凋亡, 并延长细胞寿命,所以被称为凋亡抑制基因,它可以通过多 条途径抑制细胞凋亡.其主要机制可能为:?通过线粒体外 膜上的Bcl一2蛋白调节线粒体功能].Bcl一2和Bcl—xl蛋白 可抑制线粒体膜通透孔道的功能,减少细胞色素c的释放, 阻止半胱氨酸一天冬氨酸蛋白酶(Caspase)级联反应的激活. ?通过胞质内质网Bcl-2蛋白控制钙离子流动.大量研究 表明,细胞内钙离子的升高是细胞凋亡的始动因素.应用转 基因研究显示,Bcl一2蛋白的高表达能抑制内质网管释 放钙离子,因此认为bcl-2基因通过影响内质网钙离子的释 放实现对细胞的调节.?bcl一2不直接阻止细胞凋亡,而是 调节促凋亡或坏死的过程.HOCKENBERY等研究显 示,Bcb2蛋白的表达与氧自由基的生成减少和细胞氧化损 伤的减少有关.?bcb2经Rabl信号传导途径发挥作用. 有研究报道,Raf-1和Bcb2蛋白共同沉淀于线粒体膜,核膜 和内质网,因此认为bcb2基因抑制细胞凋亡与Raf癌基因 介导的细胞信号传导有关. 2视网膜损伤与bci一2基因表达 2.1光损伤与视网膜bcl一2基因表达 视网膜光损伤时有基因水平的变化,而基因水平的变化 也影响了光损伤的易感性.李永洋等研究表明,光感受器 细胞凋亡出现在视网膜光损伤早期,光感受器细胞凋亡是大 鼠实验性视网膜光损伤的重要机制.随着光损伤的发展,光 感受器细胞凋亡被启动,光感受器细胞凋亡的发展又进一步 加重视网膜光损伤.DUNKERN等研究发现,光损伤引 起的视网膜细胞的凋亡中有bcl-2基因表达水平的降低.而 TSANG等_9发现,抗凋亡基因bcl一2的表达能部分地阻止 光感受器细胞的凋亡;CHEN等[1o3将鼠视蛋白基因5侧翼 区的启动子序列与人的bcb2cDNA融合,构建在光感受器 细胞中可过度表达bcb2基因的转基因鼠模型,结果显示, bcl-2不但能阻止由视紫红质及视杆体细胞cGMP磷酸二酯 酶基因缺陷造成的遗传性视网膜变性,而且还可降低正常白 化小鼠强光照射下光感受器细胞凋亡的发生.他认为光感 ? 466?齐量医程志2006年10月第21卷第5期MedJQilu,October2006,Vo1.21,No.5 受器细胞中高表达的bel一2较正常内源水平的bel-2更能有 效地抑制各种视网膜变性中凋亡的发生. CRAwF0RD等嵋在研究光氧化作用介导的细胞凋亡 时,用携带有bel一2基因的质粒转染体外培养的野生型光感 受器细胞,得到的转化细胞中均有bel一2基因的高表达.当 将其暴露在可见光下时,与未经转化的野生型光感受器细胞 相比,细胞凋亡的数目明显减少.而且发现bel一2基因过表 达的细胞中Bel一2与Bax的比例也维持在一个较高的水平, 说明Bel一2/Bax值上升,可能是光氧化损伤的保护性机制之 一 .此外还发现,在暴露于可见光后的每个时段转化的细胞 中NF-~B的活性都升高,提示bel一2的高表达能增加NF_KB 蛋白水平及活性,并可能通过这一途径抑制光氧化作用引起 的感受器细胞的凋亡. 但也有相反的报道,JOSEPH等认为,抗凋亡基因 bel一2和bel—xl在光感受器中的过度表达并不能阻止光感受 器的细胞凋亡.他们建立了携带bcl一2或bel—xl基因的视紫 质基因启动子,并且得到转基因小鼠.然后使二者与rd/rd 突变的小鼠及显性视紫质基因突变的小鼠杂交,而这两种突 变都可造成视网膜光感受器细胞的变性.杂交后进行组织 学及视网膜电流图观察,验证bcl一2和bel—xl在这两种不同 实验条件下对视网膜光感受器细胞损伤的抵御作用.用 TdT法检测与凋亡相关的核DNA片段,发现其出现于rd/ rd突变小鼠的视网膜中,而不论这些小鼠视网膜光感受器细 胞中有无转基因bel-2和bel-xl的表达,光损伤后12d,与对 照组相比,bel一2转基因鼠仅在中央视网膜有存活的少数光 感受器细胞,而bel—xl转基因鼠与对照组相比没有明显差 别.而且发现bel一2的表达与视紫质的减少相关联.这一研 究表明,bcl一2和bel—xl的过度表达并不能阻止或推迟视网膜 光感受器细胞的变性过程.从而认为在Bel一2过度表达的转 基因鼠中,起抵御光损伤作用的可能是视紫质的减少. 2.2视网膜缺血低氧损伤与bel一2基因表达 已有研究证实,视网膜缺血低氧损伤中存在细胞凋亡. 缺血可致视网膜内Mailer细胞bel一2表达降低,提示Mailer 细胞对缺血及血流紊乱很敏感,对血流改变的反应就是降低 bel一2的表达,而bel一2对视网膜乃至Mailer细胞等正常功能 的维持是必需的[】.由于Mtil[er细胞在维持视网膜内部平 衡中起重要作用,当其合成bel一2等具有保护作用的基因的 能力丧失后,不但损害Mailer细胞也会损害其他类型的细 胞,尤其是那些与之密切接触的神经元.结果之一是Mtiller 细胞可能反转对glutamate的运输,使其在视网膜内过度堆 积[14.15],堆积的glutamate对视网膜神经元具有毒性作用,并 可加重缺血本身的破坏作用. 缺血后视网膜神经元出现bel一2阳性表达,根据阳性 细胞位置,形态,大小判断可能为移位无长突细胞,节细胞及 视细胞.在正常状态下大部分神经元不表达bel一2.鉴于缺 血可致视网膜内Mailer细胞bel一2表达降低,缺血后视网膜 神经元出现bel一2阳性表达可能是局部神经元摄取了受损 Mailer细胞所释放的bel一2.另外,也有解释认为bcl一2上调 等积极过程是为保护自身免受缺血引起的钙超载所致的损 害作用. 有研究表明,低氧可导致RPE细胞bel一2基因表达增 强,同时也发现RPE细胞的低氧调理培养基同样可导致正 常环境培养的RPE细胞bcl一2基因表达增强m:.说明在促 进体外培养的RPE细胞bel一2基因表达的因素中,除了低氧 外,可能还与低氧诱发的后续改变,诸如RPE细胞分泌活性 物质等有关.NOR等[1报道VEGF促内皮细胞增生依赖 于其上调bcl一2基因表达.RPE细胞有许多功能类似于内皮 细胞.RPE细胞的异常增生是否也遵循同样的机制还有待 于进一步研究. 总之,视网膜损伤,如光损伤,缺血低氧损伤等,均可诱 导视网膜bel一2基因表达的改变.但是,bel一2基因表达改变 的确切机制,bel一2基因表达的改变对视网膜功能的建立和 改变有何意义,都需要作进一步的研究和探讨.这些问的 解决,将为视网膜疾病,如光损伤,缺血性病变等的治疗提供 有价值的切人点. [关键词]视网膜;损伤;基因,bel一2;基因表达;综述 [中图分类号]R774.1[文献标识码]A [文章编号]1008—0341(2006)05—0465—03 [参考文献] [1]TSUJIMOTOY,COSSMANJ,JAFFEE,eta1.1nvolement ofthebcl一2geneinhumanfollicularlymphoma[J].Science, 1985,228(4706):1440—1443. EelKORSMWYERSJ.Bcl一2initiateanewsategoryofoncogenes regulatorofcelldeath[J].Blood,1992,80:879—879. [3]HENGARTNERM0,HORVITZHR.Celeganscellsurvial geneeed一9encodesafunctionalhonologofthemammalianpro— to—oncogenebel一2[J].Cell,1994,76:666. [4]韦纯义,李爱冬,羊惠君.人胎视网膜发育过程中Fas,Fas—L, bax和bcl一2蛋白的表达[j].中华眼底病杂志,2001,17(1): 55-57. [5]KLUCKRM,BOSSY-WETZELE,GREENDR,eta1. ThereleaseofcytochromeCfrommitochondria;aprimarysite forbcl-2regulationofapoptosis[J].Science,1997,275 (5303):1132-1136. [6]HOCKENBERYDM,OLTVAIzN,YINXM,eta1.Bcb2 functionsinanantioxidantpathwaytopreventapoptosis[J]. Cell,1993,75(2):241—251. [7]李永洋,李莉霞,刘学政,等.大鼠视网膜光损伤与视细胞凋亡 关系的研究[J].锦州医学院,2002,23(4):7-12. 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[关键词]微生物学;牙菌斑;牙种植;综述 [中图分类号]R780.2[文献标识码]A [文章编号]1008—0341(2006)05—0467—02 E1] [2] [33 [4] [参考文献] MOMBELLIA,VANOOSTERNMAC,SCHURRCHE.et a1.Themicrobiotaassociatedwithsuccessfulorfailingosseo- integratedimplants[J].JOralMicrobiolImmunol,1987,2 (1):145. 刘渝,王莉.种植义齿牙颈部细菌生长附着的研究[J].中国口 腔种植学杂志,2000,5(2):79—81. QUIRYNENM,VANDERMEIHC,BOLLENCM,eta1. Aninvivostudyoftheinfluenceofsurfaceroughnessofim— plantsonthemicrobiologyofsupra-andsubglngxalplaque[J]. JDentRES,1993,72:1304—1309. LIAR,SILCIAF.EUGEN10B,eta1.Theeffectofsurface roughnessonearlyinvivoplaguecolonizationontitanium[J]. JPerlodanntol,1997,68:556-562. [53BUSERD,WEBERHP,DONATHK,eta1.Softtissuere— actionstononsubmergedunloadedtitaniumimplantsinbeagle dogs[J].JPeriodontol,1992,63:225235. [63QUIRYNENM,BOLLENCM,PAPAIOANNOUW.eta1. Theinfluenceoftitaniumabutmentsurfaceroughnesson plaqueaccumulationandgingivitis:short—termobservations [J].IntJOralMaxillofacImplants,1996,11:169—178. 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