湖南医科大学附二院妇产科(410011)黄凤英方小玲(综述)林秋华(审校)
摘要细胞凋亡在生物有机体的正常生理调节和病理过程中都有十分重要作用。近来研究表明子宫内膜异位症的发病机制是由于异位内膜组织长期存在和腹腔中活化的巨噬细胞受累所致,凋亡可出现于在位和异位的子宫内膜及腹腔液巨噬细胞中并受凋亡调节蛋白bcl-2/bax家族的调控,凋亡在子宫内膜异位症的发生和发展中具有重要意义。本文综述bcl-2/bax与子宫内膜异位症的关系。
关键词:子宫内膜异位症细胞凋亡bcl-2bax
细胞凋亡(apoptosis)一词源于古希腊语,意为“凋落”,Kerr等于1972年首先提出,又称程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD),指有核细胞在一定条件下通过启动内部机制,经过一连串的细胞变性,最终发生死亡的过程。PCD的特征性表现为染色质凝缩、胞浆碎裂形成凋亡小体,PCD对维持个体组织器官的正常形态和功能起着重要的作用,它在机体的发育、生殖、老化、免疫等生理过程中和病毒感染、增殖性疾病、肿瘤等生理过程中都扮演了十分重要的角色[1-5]。它与细胞坏死有着本质的区别,细胞坏死是在不可逆的损伤后发生的一种退变现象,而凋亡是为了执行其功能,要求合成蛋白质表现出一种主动过程。目前对 bcl-2 、bal-x、c-myc、p53、c-fos、nur77、fas和bax等调控凋亡基因研究较多,一般认为bax、c-myc和p53主要诱导凋亡,而 bcl-2 则抑制凋亡,二者互为相关调节基因[6-8]。
bcl-2 的生物学特征
细胞凋亡抑制基因 bcl-2, 其名称来源于B细胞淋巴瘤/白血病-2(B-cell lymphoma/Leukemia-2,bcl-2),因它首先发现在B细胞相关的恶性肿瘤中,位于第14和第18染色体的转位点处[t(14;18)(q32;q21)]。在非何杰金氏病B细胞淋巴瘤的绝大部分滤泡中存在这种染色体转位点。 bcl-2 是目前发现的与凋亡关系密切的原癌基因之一,能够编码 bcl-2α(26-kD)和 bcl-2β(22-KD)两种蛋白质,前者能在组织细胞中检测出来。组成 bcl-2 的膜蛋白主要存在于线粒体外膜、核膜及部分内质网中,它很少与其他生化机制已清楚的蛋白同源。免疫组化表明p26- bcl-2-α膜蛋白在正常组织自身稳定方面起重要作用, bcl-2多出现在寿命长的干细胞群里,如皮肤、结肠、前列腺和子宫内膜中,但很少出现在这些上皮细胞处于分化末期时,因为这些细胞将通过凋亡而脱落[9-11]。同样, bcl-2多出现于寿命长的胸腺髓质而非皮质的淋巴细胞及寿命长的记忆B淋巴细胞中,而在寿命短的淋巴结生化中心, bcl-2 表达则缺乏。另外, bcl-2还在周围和中枢神经系统的某些神经元中出现阳性表达。
Vaux等首先报道 bcl-2 可以阻止细胞凋亡并使细胞寿命延长,最近发现 bcl-2是许多生理或病理凋亡的关键性调节因子,在细胞凋亡的公共途径上起决定性作用。John等通过培养神经元有丝分裂状况也证实 bcl-2 在不引起细胞增殖的情况下,可以抑制细胞凋亡。 bcl-2过度表达不影响细胞增殖而尽量减少细胞死亡,可引起增殖性病变或肿瘤发生。虽然目前仍未完全清楚各种参与细胞凋亡的具体因素,但根据观察, bcl-2 可阻止多种化学药物或γ射线引起的凋亡,这种结果提示 bcl-2在凋亡过程具有一定作用,它可加速DNA修补速率,抑制药物引起的核苷酸池改变,并且改变细胞周期动力学,因而 bcl-2失调进一步阻止细胞凋亡可以引起耐药性。
bax的生物学特征
1993年Oltvai首先发现bax基因[12],它是一种与bcl-2同源的相关蛋白,能对抗后者的生物学活性。bax基因是bcl-2基因家族的一员,定位于人类第19号染色体q13.3~q13.4长4.5kb,含6个外显子,在老鼠中bax基因能编码三种不同蛋白质,最常见是的编码21-KD的bax-α蛋白,另可以编码一个24-KD的bax-β蛋白和一个5-KD的bax-γ蛋白,人p21-bax编码蛋白质的氨基酸顺序与人bcl-2约有21%的同源性。bax-α蛋白的结构类似于bcl-2,它有许多疏水性氨基酸伸展至羧基末端附近,具有跨膜区结构。而bax-β和bax-γ则没有跨膜区。bax的主要作用是加速细胞凋亡,并与bcl-2一起调节细胞凋亡。
bax和bcl-2的相互关系
Oltvai等[12]研究报道bcl-2家族的成员通常以二聚体的形式发挥作用,bcl-2/bcl-2,bcl-2/bax和bcl-2/bcl-xL均抑制细胞凋亡,而bax/bax,bax/bad和bcl-2/bax-xs均促进细胞凋亡。Krajewski等[13]首次应用免疫组化研究表明:bax在组织器官中的表达要比bcl-2更加广泛,可出现在胃肠、肺、胃、胸膜、淋巴结、骨髓、肝脾、胰腺、心脑及子宫内膜和睾丸等处,而bcl-2则在肝、肾、胰腺等处很少或没有表达。表明bax除了作为bcl-2的显性抑制剂,形成bcl-2/bax异型二聚体以终止发生细胞凋亡外,是否尚有其他的功能存在,有待于进一步研究。同时报道,bcl-2和bax表达并非完全一致,其中一种阳性表达,另一种阴性表达,推测尚存在bcl-2家族的其他已知或未知蛋白,只是未检测到而已。Yang等[14]报道bcl-2抗凋亡蛋白的作用实际上取决于它的许多潜在的对抗性蛋白的相互作用,bax为bcl-2的抑制剂,而bcl-2作为bax的调节剂,二者对细胞凋亡形成互补调节或相反调节,在控制细胞生存和死亡中起重要作用。bcl-2功能的发挥依赖其本身与bax的严格化学计量而调节细胞凋亡,bcl-2/bax之比例能够预测细胞对凋亡的易感性,bcl-2过多将阻止bax之间形成同型二聚体,bax相对减少,使细胞免遭凋亡;反之当bax占优势时,bax之间同型二聚体增加导致细胞易产生凋亡。因而bcl-2/bax在细胞内的表达比率是决定细胞在体内受到某种刺激后发生凋亡的一个重要因素,当细胞凋亡不能实现时,细胞死亡和增殖失衡,过度的细胞增殖使增生性疾病的发生成为可能。
bax和bcl-2在正常子宫内膜的表达
细胞凋亡在临床肿瘤学中的研究很多,主要集中在前列腺癌、白血病以及神经系统肿瘤等方面。这些肿瘤都有激素或营养因子的依赖性,当撤除了激素或营养因子,这些细胞往往会发生明显凋亡,从而成为比较理想的研究细胞凋亡的模型。近几年来,人们对妇科疾病中的细胞凋亡也做了一些研究,并取得了一定的进展。Kajewski等[13]对雌鼠研究发现bcl-2在子宫平滑肌细胞中表达为2/3+(强阳性),子宫内膜细胞中为0/1+(弱阳性),表明子宫内膜组织中存在凋亡。由于子宫内膜 e、P激素刺激下内膜组织进行快速增生和分化,因此是一个极好的模型,可用来研究激素依赖型的bcl-2及相关基因bax在子宫内膜的表达。Gompel等[15]应用免疫组化方法对53例正常子宫内膜在整个月经周期中的bcl-2的表达进行研究,结果发现在增生期腺上皮细胞中bcl-2染色明显阳性,增生末期染色最强,一旦分泌期开始染色就消失,内膜动脉和基质中bcl-2表达亦显示出周期性变化。另外作者还发现了子宫平肌细胞中bcl-2表达呈明显强阳性,且与月经周期无明显关系。Tabibzadeh[16]等研究结果也与此类似,子宫内膜中的凋亡小体以月经周期的分泌期多见,月经期达高峰。Mclaren等[17]发现在增生期和分泌早期bcl-2表达阳性,分泌中、晚期消失,bcl-2的消失恰好与月经周期中凋亡的增加一致,而bax表达在整个月经周期中均呈阳性,说明bax表达不受激素调节,而bcl-2表达受激素的周期性调节,Otsuki[9]等研究结果也与之一致,表明bcl-2基因的周期性表达与雌、孕激素受体表达一致,说明腺上皮细胞中bcl-2的表达受卵巢激素的调节。而Suganuma等[18]报道24个妇女的正常子宫内膜标本中,TUNEL法检测只有少量阳性,其表达同月经周期各期无关,提示凋亡可能很少发生在人正位子宫内膜。
bcl-2/bax与子宫内膜异位症
子宫内膜异位症(内异症),即子宫内膜出现在子宫腔以外,是一种同不孕有关的常见症,且发病率呈上升趋势,占妇女人群的10%左右,引起腹痛、痛经、性交困难和不孕等,其病因不明,可能与播散种植的异位子宫内膜长期存在及腹腔液中活化巨噬细胞受累有关。子宫内膜和腹腔液巨噬细胞存在凋亡,部分受以bcl-2/bax家族蛋白的调控。Mclaren等[17]通过免疫组化研究内异症患者在位及异位子宫内膜和腹腔液巨噬细胞中bcl-2/bax的定位表达情况,结果:①bcl-2/bax免疫反应主要在正常子宫内膜的腺上皮细胞;bcl-2出现在月经周期的增生期,而bax在整个月经周期中都出现;②异位内膜中含有大量bcl-2(+),bax(-)组织巨噬细胞;③内异症妇女腹腔液巨噬细胞bcl-2(+)比非内异症者要明显增高,而bax(+)的巨噬细胞比非内异症者显著下降,说明内异症病人bcl-2染色阳性的巨噬细胞增高,bax染色阳性的巨噬细胞下降,bcl-2/bax比例增加将使这些巨噬细胞对凋亡的易感性降低,从而抑制凋亡,使巨噬细胞增多,由于巨噬细胞为高活性细胞,能分泌大量生长因子和血管生成因子,促进异位内膜组织增生,对异位内膜组织的生存和增殖具有重要意义。 harada等[19]研究了12例子宫腺肌症和12例卵巢内异症的病人,结果显示:12例异位于子宫肌壁的内膜bcl-表达与在位子宫内膜相似,9例均为阳性,表现出激素依赖性的周期变化,TUNEL法检测仅2例存在凋亡。而12例卵巢内异症中,bcl-2表达1例阳性外,11例均为阴性,且那1例阳性病例是在晚分泌期,染色要比正位内膜及异位在肌层的子宫内膜浅,TUNEL法检测凋亡全为阳性,且与月经周期无关,说明不受卵巢激素的影响,这些结果提示:虽子宫腺肌症和卵巢内异症都表现出
