Fas/FasL 诱导细胞凋亡及其在肺损伤中的作用2009-11-18 董蕻 综述 刘宝松 审校 〔摘要〕 近年来，对细胞凋亡的生理及病理作用的研究已深入人 体各个系统，对Fas/FasL 致细胞凋亡机理的描述日益完善基础及临床实验研究揭示 Fas/ FasL 及细胞凋亡对肺损伤的发生、发展及预后起着重要作用 〔关键词〕 细胞凋亡 Fas/FasL 肺损伤 1 凋亡及其主要功能 1.1 细胞凋亡概念和形态学特征 细胞凋亡(Apoptosis)是各种生理的或非生理性的因素激活细胞自身固有的程序所导致的非 坏死性改变这种死亡的特征是细胞变圆而与邻周细胞脱离，微绒毛消失，细胞失水，胞 浆浓缩，内质网扩张呈泡状并与细胞膜融合，线粒体和溶酶体完整，核染色质密度增高并凝 聚在核膜周边，形成“核着边”(Margination)现象，核仁裂解，细胞膜发泡、内陷，将细 胞自行分割为多个有膜包裹的凋亡小体由于这种死亡过程不导致溶酶体及膜破裂，没有细 胞内涵物外泄，故不引起炎症反应和周围组织的次级损伤它的结局是被吞噬细胞或邻周细 胞所识别、吞噬，或自然脱落而离开生物体其生物化学反应主要是胞浆内 Ca2+浓度 增加，脂质氧化增加，浆膜的转运功能不变，蛋白质发生降解，核酸内切酶被激活，染色质 DNA 被核酸内切酶在核小体单位之间降解，产生若干寡核苷酸片段，在琼脂醣凝胶电泳上呈 现阶梯状 DNA 区带图谱(DNA ladder)，这些区带可由 50～300kb 的 DNA 片段组成，或进一步降 解为不同倍数的 180～200 个碱基对的寡核苷酸片段，这个长度即是核小体重复单位的大小。
1.2 凋亡在生理及病理状态均发挥着重要的作用〔1〕 1.2.1 凋亡的生理作用是生长发育和保持内环境的稳定：(1)胎儿形态发生及解剖结构的 形成(如指(趾)蹼发育成指(趾))；(2)清除因基因突变、氧化和辐射等所致伤的细胞；(3)死 亡与再生的循环；(4)参与免疫特权；(5)清除渗出的炎性细胞；(6)保护胎儿不受母体的攻 击 1.2.2 凋亡的病理作用：(1)参与自身免疫性疾病；(2)肿瘤的生长；(3)广泛的细胞凋亡 不 仅会导致器官功能缺陷，还会导致目标器官出现普遍的自身致敏作用〔2〕 ，从而造 成更多的目标组织在源于淋巴细胞、细胞因子产物、细胞毒性因子等的免疫攻击下而被破坏 2 Fas/FasL 系统及其与细胞凋亡的关系 2.1 Fas/FasL 系统 Fas(又名 Apo-1，CD95)属于肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factor,TNF)受体/生长因子受 体超家族，是一种 45Kd 的跨膜蛋白，其胞内段含有一段长约 60～70 个氨基酸序列的片段，即 死亡结构域(Death Domain,DD)多数组织细胞能表达 FasFas 配体(Fas Ligand ,FasL)是 一种属于 TNF 家族的Ⅱ型膜蛋白，能与 Fas 结合而诱发细胞凋亡〔3〕 。
表达 FasL的细 胞种类较少，一般是活化的淋巴细胞和免疫特权组织的细胞(如眼、睾丸、脑和脊髓等) 〔4〕 2.2 Fas/FasL 相互作用导致细胞凋亡的机理 Fas/FasL 系统是导致细胞凋亡的主要途径之一，其诱导细胞凋亡的通路已有了相对完整的解 释：Fasl 与 Fas 结合后，首先使 Fas 形成能传递信号的活性形式-三聚体，其中与Fas 发生反应 的蛋白是 Fas 死亡结构域相关蛋白(Fas-Associated Death Domain,FADD)或称 MORT1，此蛋 白的 C 末端有一个与 Fas 同源的 DD，并通过此 DD 形成二聚体而相互作用FADD 的 N 末端称为死 亡效应结构域(Death Effector Domain,DED 或称 MORT1 结构域)，该结构负责将凋亡信号传递 至凋亡蛋白酶-Caspase 8〔5〕 ，从而引起 Caspase 家族的一系列酶联反应，激活的 Ca s pase 作用于不同的底物产生不同的效应，导致表达 Fas 的细胞发生凋亡，由于表达 Fas 的细胞 较为多见，而表达 FasL 的细胞不多，因此组织细胞是否发生凋亡很大程度上取决于组织中是 否有 FasL 的表达。
3 肺组织中 Fas/FasL 的表达 肺组织在生理或病理状态下均有多种细胞在不同水平表达 Fas/FasL 系统早年对Fas/FasL 系 统 作用所致凋亡的研究主要着眼于淋巴组织，发现活化的 T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞表面均能表达 Fas 及 FasL，而 Fas 与 FasL 相互作用所致的凋亡具有导致活化的 T 细胞死亡等作用，也是溶细 胞性 T 细胞发挥其细胞毒性作用的两个重要途径之一〔6〕 之后，French LE 等 〔 6〕发现，在正常成年鼠非淋巴组织中，除心、胰外，肺、胸腺和脾等多种器官中同时存 在 Fas 和 FasL mRNA 的表达Xerri L 等〔7〕通过对多种器官上皮组织研究发现，肺、 食管等处上皮组织中均有 FasL 表达，并伴有不同程度的 Fas mRNA 和/或 Fas的表达Hamann K J 等〔8〕进一步通过免疫组织化学及流式细胞技术研究表明，生理状态下，人类支气 管上皮柱状细胞及基底细胞均表达 Fas 和 FasL，逆转录-PCR(RT-PCR)的结果也证明在转 录水 平上述细胞中存在 Fas mRNA 和 FasL mRNA 表达肺泡上皮细胞中，Fas主要是由肺泡Ⅱ型上 皮细胞表达，且可能仅表达于肺泡Ⅱ型上皮细胞的某种亚型〔9〕 。
此外，在包括肺 在内的多种器官的血管内皮表面可检测到功能性 FasL 的表达，并证明这些FasL 是由血管内皮 细胞表达的〔10，11〕 进一步研究发现血管内皮细胞通常同时表达 Fas和 FasL，而 正常状态时血管内皮细胞由于能够耐受 Fas 介导的凋亡而避免了这种自杀行为的发生〔 12，13〕 4 Fas/FasL 系统及细胞凋亡与肺损伤的关系 众多研究表明，肺不仅是人体的呼吸器官，也是人体重要的分泌器官肺损伤依其病理特点 可分为急性肺损伤(Acute Lung Injury,ALI)和急性呼吸窘迫综合征(Acute Respiratory Di stress Syndrome,ARDS)，并可进一步发展为多器官脏器功能不全综合征(Multiple Organ D ysfunction Syndrome,MODS)，甚至导致伤病员死亡因此，在损伤过程中，尤其在继发性 损害的发生、发展中，肺处于非常重要的地位，受到各国学者的重视有关 Fas/FasL 系 统及细胞凋亡对肺损伤作用的研究在不断深入 4.1 Fas/FasL 系统及细胞凋亡与急性肺损伤(ALI) 目前对急性肺损伤中 Fas/FasL 系统及细胞凋亡的研究是以内毒素或免疫球蛋白等致鼠急性肺 损伤为动物实验模型〔14，15〕 。
实验发现，大鼠注入内毒素(LPS)后，逐渐在支气 管上皮、肺泡上皮细胞和肺血管内皮细胞等处出现凋亡样改变，其凋亡率随时间呈上升趋势 ，提示细胞凋亡可能参与急性肺损伤早期血管内皮细胞和肺泡上皮细胞损伤过程同时，在 肺泡上皮细胞及间质细胞中 Fas mRNA、FasL mRNA 和 Fas、FasL 的表达也明显上调，且与肺组 织细胞凋亡的增加相一致，这也提示了 Fas/FasL 系统在 ALI 发病机制中起着一定的作用。