Bcl—2、Bax介導肺微血管內皮細胞凋亡與神經源性肺水腫

劉雁 彭忠田

【摘要】近幾年來手足口病在全球的發病率非常高，重癥手足口病并發神經源性肺水腫（neurogenicpulmonaryedema，NPE）起病急，病情發展快，病死率較高。NPE與肺微血管內皮細胞凋亡有關。Bcl-2和Bax是Bcl-2家族中與細胞凋亡關系密切的兩種基因，前者為抗凋亡基因，后者為促凋亡基因。Bcl-2、Bax的表達可能與NPE的發病有關。

【關鍵詞】手足口病；神經源性肺水腫；肺微血管內皮細胞；Bcl-2；Bax

【中圖分類號】R541.63【文獻標識碼】B【文章編號】1005-0019（2015）01-0024-01

【中圖分類號】R762.21【文獻標識碼】B【文章編號】1005-0019（2015）01-0024-01

神經源性肺水腫是指在無原發性心、肺和腎等疾病的情況下，由顱腦損傷或中樞神經系統其他疾病引起的突發性顱內壓增高而導致的急性肺水腫，又稱中樞性肺水腫[1]。臨床表現為起病急，早期出現呼吸衰竭，可伴有大量粉紅色泡沫痰，心率增快，血壓升高及雙肺可聞及彌漫性濕性啰音。病程進展迅速，治療困難，病死率高。1957年手足口病被首次報道，2008年手足口病再次在我國流行，其中部分重癥患兒并發嚴重的神經源性肺水腫（neurogenicpulmonaryedema，NPE），病情進展兇險，治療效果差，死亡率高達90%以上[2]。2011年日本學者Suzuki研究證實蛛網膜下腔出血時肺血管內皮細胞凋亡有利于NPE的形成[3]，提示肺微血管內皮細胞凋亡在NPE的形成中扮演著重要角色。因此，目前對肺微血管內皮細胞凋亡的調控成為神經源性肺水腫研究的熱門領域。研究認為Bcl-2通過抑制線粒體膜上Bax介導的線粒體途徑及細胞內質網內鈣離子釋放，直接或間接地影響細胞凋亡[4]。本文分別從Bcl-2和Bax分布與功能、肺微血管內皮細胞凋亡與NPE關系以及Bcl-2和Bax參與NPE發病的可能機制進行論述。

1Bcl-2、Bax分布與功能

在細胞凋亡的相關調控基因的研究方面，目前Bcl-2基因是研究的最廣泛、最深入的凋亡調控基因之一。Bcl-2基因最早是在非霍奇金濾泡狀B細胞淋巴瘤中分離出來的。Bcl-2基因是癌基因家族成員中的一員，通過有效抑制許多不同類型的凋亡刺激誘導的不同類型細胞的凋亡，延長細胞活力而發揮其生物學作用，對細胞周期的進程不發生影響。這說明它在細胞凋亡調控機制中起著十分重要的作用。Bcl-2家族可以分為兩大類，一類是抗凋亡的，主要有Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W等，另一類是促細胞凋亡的，主要包括Bax、Bak、Bcl-XS等。它們廣泛存在于造血細胞、上皮細胞、淋巴細胞、神經細胞及多種腫瘤細胞，主要分布在線粒體外膜、細胞膜內表面、內質網膜及核膜等處。Bcl-2是最早被確認為能夠通過抑制細胞凋亡而起到癌基因作用的細胞內蛋白，它能夠抑制多種凋亡刺激誘導信號所致的凋亡[5-6]。研究發現：Bcl-2蛋白負性調節Beclin-1依賴的自吞噬和自吞噬細胞死亡，Bcl-2作為癌基因不僅能夠抑制凋亡還能抑制自吞噬作用[7]。因此Bcl-2在調節細胞凋亡過程中發揮著重要的作用。Bax是最早發現的促凋亡因子[8]，正常情況下Bax位于胞質，在凋亡信號誘導下，胞質內的Bax其構象發生改變，由胞質移位到線粒體膜中，并在此形成Bax-Bax二聚體，然后激動線粒體外膜的透化作用，開啟線粒體通透性轉換孔引起線粒體跨膜電位下降，釋放凋亡前因子，釋放的凋亡前因子與凋亡蛋白活化因子、dATP及caspase-9前提結合形成凋亡小體而導致凋亡[9-11]。

2肺微血管內皮細胞凋亡與NPE關系

神經源性肺水腫發病的確切機制尚不清楚，兒茶酚胺被認為是主要致病因素，使周圍血管強烈收縮，體循環壓力迅速升高，大量血液由壓力較高的體循環進入壓力較低的肺循環，引起肺靜脈高壓，肺毛細血管壓隨之升高，跨肺毛細血管Starling力不平衡，液體由血管滲入至肺間質和肺泡內，最終形成急性肺水腫[12]。過度釋放的兒茶酚胺不僅能導致肺水腫，而且可激活炎癥因子和肺微血管內皮細胞（Pulmonarymicrovascularendothelialcells，PMVECs）凋亡。炎癥反應可誘發肺水腫，然而炎癥反應并不被認為參與NPE的發展，可能與維持和加重毛細血管通透性有關，另一方面，PMVECs凋亡參與NPE的發病機制[13]。PMVECs在生理和病理情況下均起著重要作用，與急性肺損傷、急性呼吸窘迫綜合征等的發生有關[14]。既往研究表明，在肺損傷時，炎癥因子攻擊的是PMVECs形成的體液免疫和溶質流動的動態平衡，該屏障受損后可誘發肺水腫的發生。在肺組織損傷中，PMVECs也是活性氧物質攻擊的重要對象，細胞間的連接被破壞，大量蛋白質進去肺間質，是肺水腫發生的主要原因之一[15-16]。SuzukiH明確提出PMVECs凋亡有利于蛛網膜下腔出血NPE的形成。上述研究發現PMVECs凋亡在NPE的形成中扮演著重要角色。

3Bcl-2、Bax參與NPE發病的可能機制

凋亡是指一個受多種信號調控的細胞程序性死亡過程。目前所知，凋亡主要分為兩種途徑，一為線粒體依賴的凋亡，另一種為死亡受體（如Fas/Fasl）依賴的凋亡。Bcl-2家族蛋白在線粒體依賴的凋亡途徑中扮演了重要角色，該家族蛋白能夠控制線粒體外膜通透話開合進而調節凋亡。Bcl-2是Bcl-2蛋白家族中重要的抗凋亡蛋白，而Bax是該家族中重要的促凋亡蛋白。Bcl-2與Bax在細胞中處于一個動態平衡，并互相拮抗。所以說Bcl-2/Bax比值改變是細胞凋亡的重要機制[17-18]，Bcl-2/Bax比值>1，細胞凋亡的發生率較低；Bcl-2/Bax比值<1，細胞凋亡率明顯升高[19]。我們知道：凋亡的內皮細胞能夠增加ICAM-1、VCAM-1、活性氧產物的生成，增強機體的促凝活性，降低前列環素的產生，活化補體，并增強與血小板的結合，對血流動力學和炎癥反應發揮有害的作用[20]。微粒是內皮細胞損傷和凋亡的產物[21]，可通過各種方式介導細胞間的相互聯系，導致血管炎癥和組織重構、內皮細胞功能障礙、白細胞黏附和應激反應[22]。上述機理可能在NPE的發生中起重要作用。

4展望

Bcl-2和Bax作為調控細胞凋亡的因子，與肺微血管內皮細胞的凋亡密切相關，肺微血管內皮細胞的凋亡在神經源性肺水腫的發病機制中具有重要作用。目前，有關Bcl-2、Bax介導的肺微血管內皮細胞凋亡與NPE關系的研究尚處于初步探索階段，仍有一些問題函待解決，如肺微血管內皮細胞凋亡在NPE的形成中扮演著重要角色，但其具體機制尚不明確。深入研究Bcl-2、Bax介導的肺微血管內皮細胞凋亡在NPE的發病機制中的作用，將有助于更好地理解Bcl-2、Bax介導的肺微血管內皮細胞凋亡與NPE的關系，以期為防治NPE提供理論依據和作用靶點。

參考文獻

[1]孫含蓄，馮麗霞.蛛網膜下腔出血并神經源性肺水腫臨床分析[J].中國實用神經疾病雜志，2010.13（11）：60-61.

[2]王英，何小周，趙俊偉，等.2008-2010年全國報告于足口病死亡水平及死亡病例分析[J].疾病監測，2011.26（6）：424一426.

[3]SuzukiH，SozenT，HasegawaY，etal.Subarachnoidhemorrhagecausespulmonaryendothelialcellapoptosisandneurogenicpulmonaryedemainmice.ActaNeurochirSuppl，2011，111：129-132.

[4]SchulzJB，WellerM，MoskowitzMA.Caspasesastreatmenttargetsinstrokeandneurodegenerativediseases.[J].AnnNeurol，1999，45（4）：421-429.

[5]HockenberyD，NunezG，MillimanC，etal.Bcl-2isaninnermitochondrialmembraneproteinthatblocksprogrammedcelldeath.Nature，1990，348（6299）：334-336.

[6]ThompsonCB.Apoptosisinthepathogenesisandtreatmentofdisease.Science，1995，267（5203）：1456-1462.

[7]PattingreSandLevineB.Bcl-2inhibitionofautophagy：anewroutetocancer？CancerRes，2006，66（6）：2885-2888.

[8]VauxDL，CoryS，AdamsJM.Bcl-2genepromoteshaemopoieticcellsurvivalandcooperateswithc-myctoimmortalizepre-Bcells[J].Nature，1988，335（6189）：440-442.

[9]DebatinKM.Chroniclymphocyticleukemia：keepingcelldeathatbay.Cell，2007：129：853-855.

[10]WongCKChenZ，SoKL，LiDLiP.PolycombgroupproteinRINGIBisadirectsubstrateofCaspases-3and-9.BiochimBiophysActa，2007：1773：844-852.

[11]BaoQ，LuW，RabinowitzJD，etal.CalciumblocksformationofapoptosomebypreventingnucleotideexchangeinApaf-1.MolCell，2007：25：181-192.

[12]薛敬禮，史崇敏，章金濤.不同方法誘發大鼠肺水腫動物模型的比較研究[J].河南醫學研究，2006，15（2）：109-111.

[13]SuzukiH，SozenT，HasegawaY，etal.Caspase-1inhibitorpreventsneurogenicpulmonaryedemaaftersubarachnoidhemorrhageinmice.Stroke，2009（40）：3872–3875.

[14]BirukovaAA，SmurovaK，BirukovKG，etal.RoleofRhoGTPasesinthrombin-inducedlungvascularendothelialcellsbarrierdysfunction[J].MicrovascRes，2004，67（1）：64-77.

[15]Siflinger-BirnboimA，JohnsonA.ProteinkinaseCmodulatespulmonaryendothelialpermeability：aparadigmforacutelunginjury[J].AmJPhysiol，2003，284（3）：435-451.

[16]SerfilippiG，FerroTJ，JohnsonA.ActivationofproteinkinaseCmediatesalteredpulmonaryvasoreactivityinducedbytumornecrosisfactor-alpha[J].AmJPhysiol，1994，267：282-290.

[17]韓江濤，姚榛祥.鈣離子濃度對人乳腺癌MCF-7細胞Caspase-3，Bax及Bc-l2表達的影響[J].中國普通外科雜志，2003，5（4）：354-356.

[18]OltvalZN，MillimanCL，KorsmeyerSJ.Bcl-2heterodinerizesinvivowithaconservedhomologbax，thahacceletatesprogamedcelldeath[J].Cell，1993，74（4）：609-619.

[19]李敏芝，李敏，田東蓮，等.辛伐他汀對膿毒癥大鼠內皮細胞功能的影響[J].中華麻醉學雜志，2011，31（4）：500-502.

[20]MortazaS，MartinezMC，Baron-MenguyC，etal.Detrimentalhemodynamicandinflammatoryeffectsofmicroparticlesoriginatingfromsepticrats[J].CritCareMed，2009，37（6）：2045-2050.

[21]MorelO，TotiF，MorelN，etal.Microparticlesinendothelialcellandvascularhomeostasis：aretheyreallynoxious？[J].Haematologica，2009，94（3）：313-317.

[22]殷冬梅，孫茜，李銀平.前凝血微粒與血管內環境的平衡[J].中國危重病急救醫學，2009，21（8）：504-506.