不同運動強度下肝細胞凋亡的機制①

李明

(泰山學院 山東泰安 271021)

肝細胞凋亡的途徑可分為內(nèi)源性和外源性兩種形式。外源性途徑起始于胞外死亡誘導信號(腫瘤壞死因子,如Fas、TNF)與細胞表面的受體結合,一旦結合,導致caspase-8的募集和同源性激活,激活的caspase-8再進一步激活其下游的caspase,最終導致由酶級聯(lián)反應所介導的細胞凋亡。內(nèi)源性途經(jīng),是指細胞凋亡的線粒體途徑。該途徑通過改變線粒體的正常生理功能、結構導致內(nèi)外膜的通透性發(fā)生改變并形成通透性轉變孔(PTP),隨后細胞色素C外溢,引發(fā)細胞凋亡。這兩條途徑之間還存在著一定的聯(lián)系,如通過BH3單結構域蛋白(Bad、Bim)能將凋亡信號由細胞膜傳遞到線粒體,一般認為此時誘發(fā)的細胞凋亡線粒體途徑起到放大凋亡信號的功能。

1 運動與肝細胞凋亡

1.1 大強度運動與肝細胞凋亡的機制

在大強度運動中或恢復期內(nèi)肝細胞內(nèi)ROS驟然增加,鈣離子超載,同時吞血漿中TNF家族因子增多,使肝在結構、功能方面遭受嚴重損傷乃至引發(fā)凋亡。

1.1.1 氧自由基與肝細胞凋亡

(1)運動中肝細胞內(nèi)的氧自由基的產(chǎn)生及積累。大強度運動時,肝臟處于缺血缺氧狀態(tài),ATP合成減少,導致肝細胞內(nèi)AMP累積,若大強度運動造成運動肌損傷,還會導致?lián)p傷肌肉內(nèi)白細胞的聚集并有可能誘發(fā)中性粒細胞的呼吸爆發(fā),產(chǎn)生的大量自由基極有可能超過機體的抗氧化系統(tǒng)的能力以至于隨血液進入肝臟。大強度運動時肝細胞產(chǎn)生的過多ROS可能激活肝血竇或肝小靜脈的內(nèi)皮細胞并使之表達ECAM,中性粒細胞表面粘附分子同內(nèi)皮細胞新表達的ECAM結合在一起,中性粒細胞被激活,啟動了持續(xù)時間較長的粘附依賴性的氧化應激和去粒化反應,產(chǎn)生大量的自由基。

(2)ROS誘發(fā)肝細胞凋亡的途徑。研究發(fā)現(xiàn),受ROS損傷的DNA會激活酪氨酸激酶(tyrosine kinase)c-abl,后者再激活凋亡信號調(diào)控激酶(ASK1),激活的ASK1進一步激活P38和C-JNK,P38被激活后可磷酸化BCL-2,從而使BCL-2抑制BAX的作用消失,并引起CytC的釋放,導致細胞凋亡。若JNK被激活,它也可將BCL-2磷酸化(Ser-70,Ser-80),誘發(fā)細胞凋亡。實驗也發(fā)現(xiàn)ROS也可直接激活ASK1,這是因為ROS可直接將抑制ASK1活性的硫氧還蛋白氧化,使其從ASK1上脫落,ASK1被激活。

1.1.2 Ca2+變化與肝細胞凋亡

激活磷脂酶,被激活后會作用于線粒體膜和細胞膜上的鞘磷脂,并使其分解產(chǎn)生具有細胞毒性的神經(jīng)酰胺,誘發(fā)肝細胞凋亡。

1.1.3 TNF家族(tumor necrosis factor腫瘤壞死因子)與肝細胞凋亡

大強度運動時,一方面由于肝臟缺血嚴重,導致少量細胞壞死,引起炎癥反應,單核巨噬細胞釋放TNF,肝臟內(nèi)的吞噬細胞就是Kupffer細胞。研究發(fā)現(xiàn)在缺血/再灌注損傷早期,KCs分泌的促炎癥因子如如腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細胞介素等均發(fā)生在粘附分子的表達、趨化因子的分泌和中性粒細胞聚集之前,聚集在肝內(nèi)的中性粒細胞會通過阻塞微循環(huán)和釋放蛋白激酶直接傷害肝臟,所以KCs是導致肝組織損傷的最重要的、最關鍵的因子之一,可是KCs引發(fā)損傷的具體機制目前尚未清楚,臨床上認為,細胞內(nèi)毒性和脂多糖是誘發(fā)KCs分泌促炎性因子介導物并最終導致肝細胞損傷的強有力的刺激物。另一方面高強度運動中肌肉損傷引起白細胞激活,也會產(chǎn)生大量的TNF,并隨血液進入肝臟。此外,運動中產(chǎn)生的ROS也是TNF生成的重要刺激物。

FasL配體是一個同源三聚體,可以結合三分子的Fas。兩者一旦結合,后者便通過其細胞內(nèi)段的死亡域DD同F(xiàn)ADD羧基端的DD(Fas受體相關死亡域蛋白)的相互作用,募集細胞內(nèi)的FADD,FADD氨基末端的死亡效應域DED同Caspase-8中的DED相互作用,將Caspase-8募集到Fas區(qū)域,Fas、FADD、Caspase-8變形成了死亡誘導信號復合體DISC(death inducing signal complex),在DISC復合體中Caspase-8由于寡聚化水解活性增強而自我剪切活化,然后返回細胞質(zhì)啟動Caspase級聯(lián)反應。

激活的Caspase-8在胞漿中裂解BID,裂解產(chǎn)物的羧基端片段TBid轉移到線粒體上,誘導CytC的釋放,從而將死亡受體通路同線粒體通路聯(lián)系起來,有效地放大了凋亡信號。

1.2 中等強度非力竭性運動引起肝細胞凋亡的機制

中等強度運動中氧自由基主要通過線粒體途徑產(chǎn)生,數(shù)量少并且被細胞內(nèi)的抗氧化物質(zhì)及時地清除;細胞內(nèi)鈣離子在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體協(xié)調(diào)下能保持紊態(tài)。一般不會誘發(fā)肝細胞凋亡;如果有一般是衰老的細胞或腫瘤細胞,因為前者的呼吸鏈受到損傷,而后者代謝旺盛,通過電子傳遞鏈途徑兩者都會產(chǎn)生大量的氧自由基,導致自身凋亡。

1.3 力竭性的中等強度運動引起肝細胞凋亡的機制

進行力竭性的有氧運動時,由于運動時間長,肝細胞內(nèi)通過電子傳遞鏈產(chǎn)生的氧自由基大大增加,同時肝細胞內(nèi)糖類耗竭,從而誘發(fā)肝細胞凋亡。

2 研究的趨勢與發(fā)展前景

運動強度、運動時間對肝細胞凋亡有著重要的影響,深入探討運動強度、運動時間對肝細胞凋亡的影響,既有利于闡明運動性疲勞產(chǎn)生和運動性損傷的機制,又有助于研制運動性營養(yǎng)補劑預防運動性肝損傷。隨著全民健身計劃的實施,研究運動誘發(fā)肝細胞凋亡的機制等將成為運動醫(yī)學的研究熱點內(nèi)容。

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