上海第二医科大学附属瑞金医院传染科(200025) 李光明 谢青综述周霞秋审校
摘要：线粒体细胞色素c具有调控细胞能量代谢和凋亡的双重功能，它既通过对细胞能量代谢的调节，调控细胞死亡方式；又能通过对凋亡信号的传导和放大作用，直接介导细胞凋亡。线粒体膜通透性转变、Bd-2家族及Caspase活化均与线粒体细胞色素C释放有关。本文主要就线粒体细胞色素c在细胞凋亡中的作用、释放机制与
Caspase及I~,-2家族关系进行综述。
关键词：凋亡；细胞色素C；Caspase；Bcl-2
细胞色素C是一种水溶性蛋白，由核基因编码，分子量为12～13kDa，位于线粒体内膜的外侧，呼吸链复合体Ⅲ～Ⅳ之间，对线粒体能量代谢起重要的调节作用。细胞色素C在细胞凋亡中的作用，只是近几年来才引起广泛关注。本文主要就线粒体细胞色素C在细胞凋亡中的作用、释放机制与Caspase 及Be1 2家族的关系作一综述。
1．线粒体细胞色素C在细胞凋亡中的作用
细胞色素C在凋亡中的作用，最初是在以胞浆抽提体系对凋亡研究时发现的，即核凋亡(DNA片段化)依赖于某种细胞器碎片存在，随后证实这种细胞器碎片的成分是线粒体细胞色素C。进一步研究发现，线粒体释放到胞浆的细胞色素C可通过与 apaf-1结合，招募Procasp~ 9聚集，激活Procaspase- 9；在dATP 存在时，Caspase-9 可直接活化 Procasp~ 3，介导细胞凋亡 J。
线粒体细胞色素C可通过对凋亡信号的传导和放大作用调控细胞凋亡，此作用正在被逐渐阐明。凋亡信号传导有两条基本途径：第一条是由膜受体 (如FasL)介导，激活Procaspase-8，再激活 Procaspase3，介导细胞凋亡。除直接活化 Procaspase-3外，在Ⅱ型细胞(如肝细胞)，Caspase-8 还能通过裂解胞浆蛋白p22 Bid；引起线粒体细胞色素C释放，并激活Procaspase-9、再活化Procaspase- 3，介导细胞凋亡。I型细胞没有这条分支，Bcl一2对膜受体介导的I型细胞凋亡无保护作用[ 。有研究报道，Caspase-8直接活化Procasp~ 3的能力与活化的Caspase-8的量有关，线粒体细胞色素C能放大这种效应，确保收到凋亡信号的细胞发生凋亡[3l。另外，在某些细胞类型，由Caspase-8直接活化的Caspase-3在凋亡过程中可能不起主要作用。如在 TN 诱导L929细胞凋亡实验中发现，尽管 CaSp瓣8可以直接激活Caspase-3，但这并不是 ~ pase-3激活的主要方式，因为~ pase-8抑制剂对细胞存活率和Caspase一3活性没有影响，而抑制细胞色素C释放不仅可明显降低Caspase-3活性，而且显著提高细胞存活率，提示线粒体释放细胞色素C 途径是Caspase-3活化的主要方式 ]。第二条是由线粒体膜功能紊乱或损伤介导，各种凋亡诱导剂超载作用于线粒体，引起线粒体细胞色素C释放，激活 Procasp~ 9、再活化Procaspase-3、7，介导细胞凋亡。最近又提出了凋亡信号传导的第三条途径，即内质网应激，引起内质网Ca2 释放，导致胞浆内Ca2 稳态失衡，激活CaSpaSe_12，介导细胞凋亡[5~7]。
细胞色素C释放还可通过引起线粒体呼吸链电子传递障碍，使活性氧(reactive oxygen species， RoS)产生增加，介导细胞凋亡。
线粒体细胞色素C是凋亡发生的阀门，能通过调节细胞能量代谢决定细胞死亡方式。细胞受刺激后发生凋亡还是坏死，很大程度上取决于细胞内 ATP水平。如细胞色素C释放后，细胞内ATP仍能维持适当水平，则释放到胞浆的细胞色素C可通过激活Caspase来介导细胞凋亡；如释放后细胞内 ATP不能维持适当的水平，则细胞发生坏死[7l。
2．线粒体细胞色素C释放的机制
线粒体细胞色素C释放的机制尚未完全阐明。目前主要有三种假说：第一种认为，线粒体细胞色素C释放与线粒体膜通透性转运孔(mitochondrial permeabilitv transition pore，MPrrP)开放有关L 8I。MPTP是位于线粒体内外膜交接处的高通透性孔道，具有非特异性通透及可调控性开放的特点，主要由线粒体膜的结构性成分组成，包括腺苷酸转位子(ANT)，己糖激酶(Hexokinase)、肌酸激酶、电压依赖性离子通道 (、，1]Ac)和外周苯二氮革类受体(peripheral benzocliazepine receptor，PBR)o环孢素A(CsA)可特异性地抑制MPTP开放。Rodrugues等 J研究发现，MPT不仅先于细胞色素C的释放，而且是细胞色素C释放所必需的，CsA可显著抑制MPT及线粒体细胞色素C的释放。
第二种认为，线粒体细胞色素c释放依赖于线粒体外膜上特异性通道的形成。该通道主要由Bd一 2家族成员，或Bcl一2家族成员与线粒体外膜其他蛋白相互作用形成 J。前者主要是基于Bcl—xL与白喉毒素通道蛋白具有相似的结构及Bcl一2家族成员能嵌人人工脂质双分子层形成通道。因此认为，Bcl一 2家族蛋白可通过先插入线粒体外膜，然后发生构型变化形成通道，但是否形成的通道足以使细胞色素c通过，目前仍不清楚。研究发现：体内Bax的过表达及体外重组Bax表达均可促进线粒体细胞色素 c以MPT非依赖性方式释放。后者主要是基于 Bcl-2成员与线粒体外膜VDAC结合后可调控其通透活性。因此推测，Bc1．2家族促凋亡蛋白可通过与线粒体外膜蛋白相互作用形成通道，VDAC是线粒体外膜中最可能与Bcl一2家族成员结合的蛋白。 VDAC通道本身的通透性很小，要使其对细胞色素 C通透，前提是与Bcl一2成员结合后，VDAC须发生显著的构型变化，使通道显著增大。研究发现Bd一2 家族中的p22Bid裂解后，羧基端产生的p15易位到线粒体膜可引起细胞色素C释放，但具体的机制目前仍不清楚。Bcl一2家族中的抗凋亡成员Bcl一2及 Bcl—xL具有稳定线粒体外膜、抑制细胞色素c释放的作用，其过量表达能减少甚至阻止细胞色素C释放，使细胞免于凋亡。
第三种认为，线粒体细胞色素c释放是由于线粒体外膜的机械破坏所致。凋亡诱导因子(如 ROS)引起线粒体膜脂质和蛋白损伤，线粒体理化特性(如离子交换，氧化磷酸化)改变，导致线粒体内质子梯度及渗透压平衡失调，线粒体内基质空间显著增大，最终使线粒体外膜破裂和细胞色素C释放LmJ。Suzuki等
