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酒精诱发肝细胞凋亡的发病机制

来源:国外医学消化系疾病分册 作者:上海市第一人民医院消化科(200080)徐正婕范建高(综 2004-9-27
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摘要: 摘要肝细胞凋亡发生于许多肝脏疾病,酒精性肝病也不例外。本文综述了酒精通过细胞色素P450ⅡE1(CYP2E1)、铁、TNF和TNF受体、氧应激、肌纤维母细胞和TGB-β1的作用诱发肝细胞凋亡的机制。细胞凋亡是指在一定的生理或病理条件下,受基因调控,按程序进行的细胞死亡过程。肝细胞调亡发生于许多肝脏疾病,酒精性肝病也不例......


  摘 要 肝细胞凋亡发生于许多肝脏疾病,酒精性肝病也不例外。本文综述了酒精通过细胞色素P450ⅡE1(CYP2E1)、铁、TNF和TNF受体、氧应激、肌纤维母细胞和TGB-β1的作用诱发肝细胞凋亡的机制。

  细胞凋亡是指在一定的生理或病理条件下,受基因调控,按程序进行的细胞死亡过程。肝细胞调亡发生于许多肝脏疾病,酒精性肝病也不例外。Kawahara[1]等用Tunel法研究Lewis y抗原的阳性表达,以评估人类酒精性肝病中的细胞凋亡现象。结果发现,含有Mallory小体的肝细胞呈Lewis y抗原的阳性表达,提示含Mallory小体的肝细胞至少部分以细胞凋亡的方式被清除。在正常大鼠肝脏,肝细胞凋亡仅散在见于中央静脉周围两排的肝细胞[2],而长期以酒精喂饲的大鼠肝细胞凋亡比例显著高于正常大鼠,并且肝细胞凋亡程度与肝损伤的轻重密切相关[3]。同时喂饲以鱼油或玉米油,可加剧酒精性肝损伤和肝细胞凋亡的比例[3]。目前认为,线粒体的改变是决定肝细胞凋亡的关健因素。一定限度内的线粒体受损使线粒体通透性增加,释放一些致凋亡因子(包括55kD蛋白质及细胞色素C)、活化胱门蛋白酶(该族蛋白酶可以裂解门冬氨酸健),最终导致细胞凋亡。肝细胞凋亡多数由受体介导进行,主要为CD95受体(Fas)、肿瘤坏死因子(TNF)受体1、2、转化生长因子-β(TGB-β)受体等。这些受体与相应配体结合,可启动不同的胱门蛋白酶类,诱发肝细胞凋亡。Bcl-2基因及其蛋白则是抑制肝细胞凋亡的重要物质,它主要作用于凋亡反应的效应期。已知各种细胞对酒精、脂质过氧化和细胞因子等致病因素所致细胞凋亡的敏感性不同,肝细胞凋亡机制的研究将有助于阐明酒精如何导致肝脏损伤。

  1 CYP2E1

  乙醇在肝内有3条代谢途径,即胞质中的乙醇脱氢酶、滑面内质网上的微粒体乙醇氧化系统(MEOS)和过氧化小体上触酶(catalase),其中MEOS有赖于CYP2E1的参与。在长期饮酒、血乙醇浓度较高时,MEOS被激活并对乙醇代谢起着主要作用,CYP2E1的基因表达及翻译相继增加。肝脏细胞色素P450系统是位于滑面内质网上的一组混合功能氧化酶系,其中CYP2E1对乙醇有特异性的代谢作用[4]。现发现乙醇诱导的CYP2E1表达主要位于中央静脉周围的肝细胞,这与酒精性肝病的病变以中央静脉周围较重这一现象一致。

  CYP2E1的活化使反应性氧中间产物和脂质过氧化终产物形成增多,而CYP2E1参与的脂质过氧化反应是酒精性肝损伤的重要机制之一[5,6]。CYP2E1在中央静脉周围的肝细胞内呈高度表达,此处亦为酒精性肝损伤的好发部位[7]。CYP2E1有较强的NADPH氧化酶活性,可使乙醇氧化生成羟乙基根;而CYP2E1的抑制剂和抗CYP2E1抗体可抑制酒精饲养大鼠的微粒体产生反应性氧中间产物[8]。Chen等[9]通过体外细胞培养研究发现,花生四烯酸可诱发转染了人CYP2E1 cDNA的肝癌细胞株HepG2的细胞毒素损伤(实际上为细胞凋亡),伴脂质过氧化产物增加,而维生素E和trolox等抗氧化剂则可防止凋亡的发生。并且,CYP2E1配体和CYP2E1的抑制剂(4-甲基-吡唑)可防止乙醇诱导的细胞毒性及细胞凋亡的发生,提示CYP2E1通过凋节乙醇代谢诱导肝细胞毒性。另外,转染含有bcl-2质粒的HepG2细胞,可在不影响CYP2E1表达的情况下,防止CYP2E1依赖的花生四烯酸毒性。

  2 铁的作用

  动物实验表明,铁剂过量对所有细胞均有毒性,在肝脏可导致肝硬化、肝功能衰竭和肝细胞癌。发生酒精性脂肪肝时,肝内铁含量轻度增加甚或正常时即可导致或加剧肝损伤,其原因主要为脂质过氧化损伤加强。临床研究表明[10],约30%的嗜酒者肝脏铁超负荷,而铁超负荷与酒精对肝脏损伤呈协同作用,其原因可能为铁催化自由基的形成,并增加肝细胞的氧化应激反应。动物实验研究发现[11],饮食中加以碳酰铁可加剧高脂饮食乙醇灌胃大鼠的病理性肝损伤,甚至诱导肝硬化小结节的形成,伴肝细胞凋亡比例显著增加。

  3 TNF和TNF受体的作用

  TNF包括可溶性的TNF-α及细胞毒性T细胞的膜性TNF-β,通过与TNF受体1、2结合后均可诱导细胞凋亡。数项研究发现[12,13],酒精性肝炎患者血浆TNF活性增高,其体外培养的单个核细胞TNF-α增多。大鼠酒精灌胃模型研究表明[14],肝脏TNF-α的mRNA表达增加仅见于有病理肝损伤的大鼠。乙醇对蛋白合成的抑制作用及TNF-α的表达的增加可诱导肝细胞凋亡。TNF通过与细胞表面的TNF受体结合而起作用。肝细胞的TNF受体具有高亲和力、低容量等特点,故对低浓度的TNF-α即可发生强烈反应[15]。长期饮酒可增加实验大鼠肝细胞表面TNF受体的密度,从而增加TNF-α对肝细胞的毒性作用[15]。酒精性肝炎患者TNF活性及其受体增加亦有报道[16]。另外,酒精性肝炎患者的肝脏CD95受体表达阳性,且其肝细胞CD95配体表达增强[17]。CD95受体是一种跨膜蛋白,它伸向胞浆的部分有一段与TNF-α受体相似,与TNF-α受体和神经生长因子受体高度同源。而细胞毒性T淋巴细胞可通过CD95受体-配体相互作用,促进肝细胞凋亡[18]。

  4 氧应激的作用

  促氧化物增多和抗氧化物减少的氧应激可引起细胞内ATP衰竭和谷胱甘肽水平下降等一系列改变,这种衰竭在中央静脉周围肝细胞远较门脉周围严重,最终导致细胞死亡。Slater等[19]认为,细胞浆和线粒体内谷胱甘肽的衰竭程度决定细胞是发生坏死还是凋亡。在乙醇代谢过程中,超氧阴离子自由基、过氧化氢、羟自由基以及乙醇相关羟乙基自由基等氧应激产生形成增加,而反应性氧中间产物增加通过脂质过氧化有助于酒精性肝损伤的形成[14]。肝细胞Bcl-2蛋白表达与脂质过氧化水平间呈密切负相关,提示Bcl-2蛋白可阻断过氧化物和其他反应性氧中间产物的积聚[20]。

  5 肌纤维母细胞和TGF-β1的作用

  已知,在酒精性肝病中,肝星状细胞为胶原蛋白等细胞外基质成分的主要来源。肌纤维母细胞来自肝星状细胞,在酒精性肝病中合成和分泌一系列胶原和非胶原基质蛋白。酒精性肝病时,由Kupffer细胞和肝星状细胞分泌的一种成纤维细胞素——转化生长因子-β1(TGF-β1),可抑制细胞增殖,诱导体外培养的肝细胞凋亡[21]。Gressner等[22]证实,肌纤维母细胞有条件的中介,亦可引起体外培养的肝细胞凋亡增加。提示肌纤维母细胞可能通过分泌TGF-β1诱导肝细胞凋亡。


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