三、细胞凋亡

三、细胞凋亡

韩国雄[98]对红系细胞进行体外培养,并采用TUNEL法进行细胞凋亡检测,发现有核红细胞凋亡指数降低。说明慢性高原病患者存在骨髓红系造血细胞凋亡降低。另外,研究还发现慢性高原病患者骨髓红细胞caspase-3 mRNA的相对表达量增加,说明慢性高原病红细胞累积可能与caspase-3对细胞凋亡的调节相关。

慢性高原病患者存在细胞内缺氧,缺氧与细胞凋亡有密切关系。Lee等[99]研究发现缺氧可造成线粒体损伤,使其释放凋亡相关的分子,还可刺激死亡受体途径中的FAS分子及其配体(Fas/ FasL)等高表达而促进细胞凋亡;另外缺氧可使HIF-1高表达,使P53蛋白水平升高进而启动细胞凋亡程序。

Wojchowski等[100]研究发现,EPO可与EPOR相互作用激活JAK2基因,启动多种细胞信号传导途径如PI3K、AKT kinase及Ras信号途径,发挥抑制细胞凋亡和促进细胞增殖及分化的作用。EPO还可通过激活STAT5途径,刺激Bcl-xl基因的表达[101],Bcl-xl可通过抑制Bid及Bax活性维持线粒体膜稳定,阻止凋亡相关分子从线粒体释放,而发挥抗凋亡作用。陈杨杨等[102]发现,慢性高原病患者Bcl-xl表达升高及Bax、Bid表达下降可能与此机制有关。

田姣等[103]研究发现,低氧可以导致细胞线粒体损伤,释放凋亡相关分子;此外还可刺激Fas/ FasL途径,从而刺激凋亡的发生;还能促进HIF-1的表达,使P53蛋白水平增高,促进凋亡。

Priti Azad等[104]研究发现,慢性高原病患者与非慢性高原病患者在抗凋亡基因Bcl-xl的表达上存在显著性差异。在非慢性高原病细胞中,抗凋亡基因Bcl-xl(GATA-1下游效应基因)的表达降低,在一定程度上可能是低氧条件下红细胞生成尤其是红系祖细胞反应减弱的原因之一。(https://www.daowen.com)

马婕[105]应用流式细胞术测定对照组大鼠及低压低氧暴露后大鼠骨髓CD71+有核红细胞凋亡情况,结果发现,低氧暴露后大鼠骨髓 CD71+有核红细胞凋亡率较对照组升高,而且随低氧暴露时间延长,凋亡率有所增高。

韩国雄[98]研究发现,慢性高原病患者caspase-3 mRNA的相对表达量与凋亡指数呈负相关,凋亡指数与血红蛋白浓度呈负相关,而caspase-3 mRNA的相对表达量与血红蛋白浓度未见明显相关性,这与戴昕等[106]的研究一致。红细胞增殖增强的同时,代偿性红细胞凋亡增强,这是机体对慢性缺氧代偿不全的保护性机制,可以对抗造血细胞过度增殖和减轻红细胞集聚,延缓病情发展[107]。细胞凋亡的增强会随着缺氧加重、血红蛋白浓度的增加、动脉氧分压的增加而加重[108]

缺氧诱导VEGF高表达,可通过MAPK/ERK和PI3K-Akt途径使Bax基因表达下调,Bcl-xl和Bcl-2基因表达上调,使线粒体释放细胞色素C减少,caspase-9激活减少[109],诱导凋亡下调。同时,EPO与EPOR结合后可诱导JAK2磷酸化而活化,继而激活多条信号途径,导致caspase-8、caspase-9表达减少[110],Bcl-xl、Bcl-2表达增加,Bax、Bid表达下降[111],诱导凋亡下调,从而引起慢性高原病患者BMMNC凋亡减少。

慢性高原病发病机制研究显示,Bcl-2家族中的Bcl-2、Bcl-xl蛋白分布在造血细胞表面[112],主要位于线粒体膜上,与细胞色素C线粒体途径的细胞凋亡密切相关。Bcl-xl在红系细胞成熟过程中表达逐渐增高,于终末成熟阶段达到最高表达[113]。EPO和红细胞转录因子GATA-1协同诱导红细胞抗凋亡基因Bcl-xl的表达。通过对抗细胞凋亡而发挥对造血细胞的正向调节作用。正常红细胞数维持需要在红系分化后期对EPO信号的反应过程中诱导抗凋亡蛋白Bcl-xl表达[114]。由此可见,造血细胞生理调控中,Bcl-2和Bcl-xl发挥着重要作用,其表达的变化与细胞凋亡水平密切相关。活化的Bid蛋白可通过与Bcl-2、Bcl-xl等结合,减弱其抑制凋亡作用而促进细胞凋亡[115];使Bax、Bak蛋白插入线粒体膜,从而诱导线粒体蛋白的释放,促进细胞凋亡[116-117]。Bcl-2家族蛋白中的促凋亡蛋白可使线粒体释放大量的促凋亡蛋白。线粒体途径可以通过利用caspase与促凋亡蛋白之间的相互作用实现细胞凋亡的调节,线粒体也可被caspase和Bcl-2家族蛋白调控,从而释放促凋亡蛋白,实现放大凋亡级联反应。