死亡受体介导的细胞凋亡(doc68)-经营管理(编辑修改稿)

死亡受体介导的细胞凋亡(doc68)-经营管理(编辑修改稿)内容摘要：

的清除。 Fas 是通过活化诱导的细胞死亡 (activation induced cell death, AICD)作用参与外周克隆剔除和活化T 细胞的清除的。 在 TCR 的诱导下， T 细胞一方面被活化，另一方面被诱导表达 Fas 和 FasL。 相邻的活化T 淋巴细胞的 Fas 和 FasL 相互作用可以彼此杀伤，活化 T 细胞表面 Fas/FasL 相互作用也可导致直接自杀。 另外， FasL 还可以从细胞膜表面脱落下来，形成可溶性配体分子，这些可溶性分子可以自分泌和旁分泌的方式，作用于自身细胞和邻近活化 T 细胞，分别进行自分泌杀伤和旁分泌杀伤。 当 Fas 系统功能发生障碍时，活化的 T 细胞就会堆积在体内，引起自身免疫性疾病。 但在幼年的 lpr和 gld 小鼠，活化 T 细胞的堆积并不明显。 研究认为，在幼年动物中可能还有其它机制参与活化 T 细胞的清除。 这种机制可能随着动物的成年而消失或减弱，所以在成年动物表现出比较明显的活化淋巴细胞的堆积。 B 细胞在其发育的一定阶段也可能发生凋亡，在骨髓发育中，那些对自身抗原表 现强反应的细胞通过一些不依赖于 Fas 的机制被清除。 迁移到外周淋巴器官的 B 细胞，在被抗原活化后，细胞表面的 Fas表达水平也明显升高，这有可能使活化 B 细胞表面的 Fas通过与 CTL 细胞表面的 FasL 的结合而被杀伤。 在 lpr 和 gld 小鼠中，由于 Fas/FasL 机制受阻，使活化的B 细胞在体内堆积，产生大量的免疫球蛋白，其中也包括自身反应性抗体，这也是这些小鼠发生自身免疫性疾病的主要原因。 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 16 页 共 68 页 4. Fas/FasL 异常所引起的疾病 小鼠天然突变性疾病 lpr(lymphoproliferation)和gld(generalized lymphorpoliferative disease)的突变分别发生于小鼠 19 号和 1 号常染色体。 lpr 和 gld小鼠分别出现淋巴结病和脾肿大，产生大量 IgG 和 IgM，其中包括抗 DNA 抗体和风湿因子。 动物在出生5 个月后出现免疫复合物型肾炎和关节炎。 lpr 和 gld小鼠明显的特征是出现大量自身反应性 CD4+T 细胞，能辅助 B 细胞产生抗体，而不出现 AICD。 (1)小鼠 lpr：虽然 lpr 与 gld 不是等位基因的突变，但它们的表现却极为相似。 1991 年， Allen 等通过一系列骨髓移植实验，证明 lpr 和 gld 是编码一对互为配体 /受体的蛋白的基因的突变引起的。 对 lpr 小鼠 Fas 基因的分析发现，一个长约 的反转座子 ETn 插入到 Fas 基因的第二个内含子。 这个 ETn 在长末端重复序列 (LTR)中带有一个多聚腺苷酸信号 (AATAAA)，引起 Fas 基因的异常剪接和提前终止。 在 lpr小鼠肝脏和胸腺只有非常少的 Fas mRNA，而且往往成熟 mRNA 中只有外显子 1 和 2，不能编码正常 Fas蛋白。 在另一种基因突变 lprcg(plements gld)小鼠， Fas 基因的长度和表达水平是正常的，但这个 mRNA 在胞浆区有一个 T→ A 的点突变，使死亡结构域的 225 位异亮氨酸突变成了天门冬酰胺， Fas 失去了转导信号的功能，这种小鼠也表现出与 lpr 小鼠相似的症状。 (2)小鼠 gld：研究也证明， gld 小鼠的病变发生在FasL 基因，其 C 端编码区有一个点突变，使胞膜外区与 Fas 结合部位的一个苯丙氨酸变成了亮氨酸，使之不能与 Fas 结合，从而失去了功能。 无论是 lpr 还是 gld，其结果都是使 Fas 与 FasL不能结合，或不能转导凋亡信号，也就使外周 T 细胞和 B 细胞不能发生细胞凋亡，这样，大量的淋巴细胞可能进入并聚集在淋巴 结和脾脏，产生了淋巴结病和脾肿大；而众多自反应性 CD4+T 细胞辅助自反应性 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 17 页 共 68 页 B 细胞产生大量自身抗体，形成了致命的免疫复合物性肾炎和关节炎。 (3)人类类似 lpr 和 gld 疾病：在人类，也有类似于 lpr 和 gld 小鼠的症状的报道。 三位患者都是儿童，均出现淋巴结病和脾肿大，幼年发生自身免疫症状。 研究证明，他们的 Fas 基因不同程度地发生了基因缺失，不能表达全长的 Fas 蛋白。 另一方面，当 Fas 功能过度增强时，也可以引起疾病。 在人类获得性免疫缺陷综合征 (AIDS)时，在 HIV 感染的 CD4+T 细胞表面有高表达的 Fas， 这些 T细胞易于被 CTL 细胞所杀伤，这是 AIDS 导致 T 细胞功能低下的原因之一。 (一 )Fas/FasL Fas 及其配体 FasL 是近年来研究得最为深入的有关细胞凋亡的膜表面分子，阐明它们在凋亡中作用机制，对深入了解细胞凋亡的机理起产生了深远的影响。 1. Fas 与 FasL 的结构与分子生物学特征 1989 年 Yonehara 等发现了一株单克隆抗体，这株抗体可以识别一种表达于髓样细胞、 T 淋巴细胞和成纤维细胞表面的未知分子，诱导多种人细胞系发生凋亡，这种新的膜分子被称为 Fas。 同年， Trauth 等也发现了一株可以 诱导活化或恶性变淋巴细胞凋亡的单克隆抗体，他们将这株抗体所识别的蛋白称为凋亡蛋白 1(Apo1)。 基因克隆证明， Fas 和 Apo1 是同一种蛋白。 Fas/Apo1 是 I 型跨膜糖蛋白，其蛋白前体长 335aa， N 端有 16 个疏水性氨基酸组成的信号肽，成熟蛋白长 319aa。 胞膜外区 (157aa)有 3 个 CRD，其中有 2 个 N糖基化位点。 跨膜区有 17 个疏水性氨基酸。 胞浆区长 145aa，其中有 24 个碱性氨基酸和 19 个酸性氨基酸。 根据氨基酸序列推测 Fas 的分子量为 36kDa，由于糖基化的影响，实际分子量约43kDa。 对 Fas 胞浆区氨基酸序列的比较发现，它与 TNFRI 有一段 68aa 的同源序列，这段序列对 Fas 和 TNFRI 所介导的细胞凋亡起着决定性的作用，用基因突变的方法将同源区进行改造后，它们就丧失了致凋亡的能力，所以这一同源区被命名为死亡结构域。 以后的研究发现，死亡结构域也存在于其它死亡受体以及 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 18 页 共 68 页 一些胞浆内信号转导蛋白，受体的死亡结构域可以与胞浆信号蛋白的死亡结构域发生同源或异源结合，所以这个结构域的作用是作为一个接头将死亡受体与胞浆信号通路联系起来。 在 Fas 的 C 端有 15aa 对死亡结构域的作用可能有抑制功能，将这 15aa 突变掉之后， Fas 诱导细胞凋亡的作用得以增强。 这一结构域在其它死亡受体尚未发现，但其它受体能通过各自独特途径，对死亡信号进行反馈调节。 人 Fas 基因定位于 10 号染色体长臂，小鼠 Fas 基因位于 19 号染色体，各包含 9 个外显子。 胞浆中有两种不同长度的 Fas mRNA，一种编码全长分子，另一个编码可溶性分子。 Fas 表达比较广泛，小鼠的胸腺、心脏、肝、肺、肾和卵巢等都有表达，在胸腺中除 CD4CD8的双阴性细胞外，其它所有细胞都表达Fas。 但在人的胸腺细胞中， Fas 只有很微弱的表达，而在活化淋巴细胞和 HTLV HIV、 EBV 等病毒感染的淋巴细胞中高表达。 IFNg 和 TNFa 可以增强 Fas 的在多种细胞中的表达，从而增强 Fas 介导的细胞凋亡。 Fas 的配体 FasL 于 1993 年由 Suda 等从 CTL 杂交瘤衍生的细胞系 PC60d10S 细胞系中克隆成功， FasL 长 278aa，为 II 型跨膜糖蛋白，由胞膜外区 (179aa)、跨膜区 (22aa)和胞浆区 (77aa)组成， N 端 150个氨基酸为 TNF 超家族同源区，同源性主要表现在形成 b 折叠股的序列，在 b 折叠股 c 和 d 之间有一对保守的二硫键，对其空间结构的形成有作用。 FasL 在胞膜外区有 4 个 N糖基化位点，经过糖基化的 FasL的分子量为 3643kD。 FasL的胞浆区富含脯氨酸。 FasL 基因位于 1 号染色体，与 OX40L 基因相邻，由 5 个外显子组成。 FasL 只表达于活化 T 淋巴细胞，其它细胞如 B 细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞以及胸腺细胞都不表达 FasL，但在小鼠的睾丸组织中，却可见到高表达的 FasL。 佛波酯 (PMA)和离子霉素可以促进 FasL 表达，环孢素 A 可以抑制 FasL 的表达。 2. Fas 参与 CTL 细胞的杀伤机制 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 19 页 共 68 页 在 Fas/FasL 发现以前， 一般认为 CTL 细胞的杀伤作用是通过穿孔素 (perforin)和颗粒酶 (granzyme)实现的，穿孔素在 Ca2+存在的条件下可以插入靶细胞膜，并多聚化形成管状结构，破坏靶细胞膜的结构。 而颗粒酶是一类丝氨酸酯酶，进入胞浆后可以直接活化胞浆中的蛋白酶，使细胞发生凋亡。 穿孔素和颗粒酶的作用是 Ca2+依赖的。 但实验发现，在没有 Ca2+存在的情况下，活化的 CTL 细胞系 PC60d10S 仍然可以杀伤靶细胞。 进一步的研究证明，这个细胞系是通过 Fas/FasL 实现其 Ca2+非依赖性杀伤作用的。 所以 CTL 细胞在活化后，可以通过两条互不相关 的途径杀伤靶细胞：一方面，分泌穿孔素和颗粒酶，以 Ca2+依赖的方式作用于靶细胞膜，杀伤靶细胞；另一方面，在 CTL 细胞识别靶细胞后，细胞表面表达的高水平 FasL 与靶细胞表面的 Fas 相互识别，通过 Fas 触发靶细胞内部的凋亡程序，使靶细胞发生程序性细胞死亡。 CTL 细胞的这两条杀伤机制是相互独立的，因为穿孔素基因敲除的小鼠，以及不表达穿孔素的 CTL细胞系，都具有正常的 Fas/FasL 依赖的杀伤功能；而在 Fas/FasL 系统突变性疾病的小鼠中，穿孔素 /颗粒酶杀伤机制仍是健全的。 CD4+的 TH1和 TH2细胞也可以通 过 Fas/FasL机制杀伤细胞，一般来说， TH1 细胞的杀伤活性要高于TH2 细胞。 3. Fas 介导淋巴细胞凋亡 在淋巴细胞的生活周期中，不同阶段的 T 细胞和B 细胞都会发生正常的死亡。 前 T 细胞在胸腺中要经过阳性选择和阴性选择， 95%的前 T 细胞发生程序性细胞死亡，只有 5%可以成熟进入外周血。 进入外周血的 T 细胞还要经过外周克隆剔除 (peripheral clonal deletion)的选择过程，进一步剔除能与外周组织表达的自身抗原发生反应的 T 细胞。 另外，当活化 T细胞与外来抗原反应后，机体也存在着清除机 制杀伤这些细胞，以免大量活化的 T 细胞在外周堆积，影响免疫系统的功能的稳定和平衡。 在两种 Fas/FasL 突变导致的疾病 lpr 和 gld 小鼠中胸腺的阳性选择和阴性选择是正常的，说明 Fas 可能不参与胸腺中的阳性和阴性选择。 但在这些小鼠中，外周克隆剔除和活化 T 细胞的清除发生了障碍， 中国最大的管理资料下载中心 (收集 \整理 . 部分版权归原作者所有 ) 第 20 页 共 68 页 T细胞可以在外来抗原的刺激下发生正常的活化和增殖，但却不能在完成使命之后被有效清除掉，这些小鼠常伴有自身免疫性疾病的发生。 这说明 Fas 既参与了外周淋巴器官中自身反应性淋巴细胞克隆的剔除，又参与了对外来抗原反应过的活化 T 细胞的清除。 Fas 是通过活化诱导的细胞死亡 (activation induced cell death, AICD)作用参与外周克隆剔除和活化T 细胞的清除的。 在 TCR 的诱导下， T 细胞一方面被活化，另一方面被诱导表达 Fas 和 FasL。 相邻的活化T 淋巴细胞的 Fas 和 FasL 相互作用可以彼此杀伤，活化 T 细胞表面 Fas/FasL 相互作用也可导致直接自杀。 另外， FasL 还可以从细胞膜表面脱落下来，形成可溶性配体分子，这些可溶性分子可以自分泌和旁分泌的方式，作用于自身细胞和邻近活化 T 细胞，分别进行自分泌杀伤和旁分泌杀伤。 当 Fas 系统功能发生障碍时，活化的 T 细胞就会堆积在体内，引起自身免疫性疾病。 但在幼年的 lpr和 gld 小鼠，活化 T 细胞的堆积并不明显。 研究认为，在幼年动物中可能还有其它机制参与活化 T 细胞的清除。 这种机制可能随着动物的成年而消失或减弱，所以在成年动物表现出比较明显的活化淋巴细胞的堆积。 B 细胞。