Caspase家族与细胞凋亡的关系

凋亡是导致细胞死亡的调节性生理过程。Caspase半胱氨酸蛋白酶家族引发的级联反应是细胞凋亡过程的中心环节,其激活主要包括线粒体依赖途径和死亡受体介导的信号转导途径,激活后的下游Caspase,通过切割特异性底物,导致细胞凋亡。现以Caspase家族与细胞凋亡的关系为主,对Caspase基因家族生物学特性、调控细胞凋亡的分子机制进行综述。     

细胞凋亡信号转导途径及调控的研究进展

细胞凋亡是机体维持自身稳定的一种基本生理机制 ,是有许多基因产物及细胞因子参与的一种有序的细胞自我消亡形式。通过细胞凋亡 ,机体可清除损伤、衰老与突变的细胞来维持自身的稳态平衡和各种器官及系统的正常功能。细胞凋亡可被多种生理性、病理性及其它因素所诱发 ,它的发生过程可分为启始阶段、效应阶段和降解阶段。由于细胞凋亡是一种复杂的生理及病理现象 ,所以在其发生的 3个阶段中涉及不同的信号转导途径及其调控。其中死亡受体途径、线粒体途径和内质网途径是细胞凋亡信号转导的重要途径。这 3条途径的密切联系和相互作用 ,完成了凋亡信号的传导并最终促进或抑制细胞凋亡。另一方面 ,3条途径分别受到包括 Bc1 -2家族蛋白在内的许多因素的调控。它们和 caspase、Bcl-2家族蛋白、smac、调节抑制蛋白及胞内信号转导途径等构成一个复杂的网络机构诱导细胞凋亡并对其进行严密的调控。     

海马CA1区神经细胞凋亡的调控机制

细胞凋亡是一种由基因控制的细胞自主性死亡,此过程涉及一系列基因调控过程。当代许多的外源性或内源性刺激都有机会造成机体失去稳定性,如引发记忆力下降、脑部疾病、肿瘤等。本文从多方面来介绍海马CA1区细胞凋亡的过程。     

Caspases与细胞凋亡

Caspases是一类蛋白裂解酶,在细胞内以无活性的酶原形式存在。Caspases具有半胱氨酸激活位点和底物裂解位点,当作用于胞内特异性底物后将引起细胞凋亡。Caspases的底物特异性由其裂解位点N-端的4个氨基酸残基决定,其底物裂解部位通常位于靶蛋白质一级结构中Asp残基后,数目由一个到多个不等。Caspase酶系作为细胞凋亡的中枢效应器,在细胞凋亡的启动及进程中发挥着极为重要的作用。无活性的caspases酶原主要通过上游caspseses加工机制、邻近诱导机制或偶联调节亚基机制三种方式被激活而引发细胞凋亡。细胞凋亡是细胞生命活动的基本特征之一。本文就引起凋亡的酶系和细胞凋亡的生化机理加以综述。     

猪繁殖与呼吸综合征致病机理的研究进展

PRRS(猪繁殖与呼吸综合征)复杂的发病机制包括抗体依赖性增强、引起机体免疫抑制和在机体内持续性感染等现象,以及病毒遗传多样性;这些是该病难以防控的主要原因,本文就近年有关进展进行综述。     

程序性细胞死亡与发育生物学(续)

（上接２００１年第５期P６５）细胞周期（cellcycle）是细胞周而复始的分裂过程。真核细胞的细胞周期包括G１期（合成前期）、S期（合成期）、G２期（合成后期）和M期（有丝分裂期）。每个细胞期都有其特殊功能，各细胞期之间都有转折点。这种细胞周期性的反复进行说明它是受控制的过程。细胞周期的有序运行是细胞增殖过程的主要保证，这种有序运行是受一系细胞分裂周期基因（celldivisioncyc１egene，CDC）顺序表达的调控。各种细胞因子如生长因子、控制因子、分化因子相互协调并影响细胞周期的进行。目前，已发现和证实了许多具有调…     

凋亡引起SARDS狗的光感器细胞死亡

取３号ＳＡＲＤＳ狗和２只临诊健康的成年狗的视网膜,用原位末端标记技术,在光镜下观察特征的的形态变化来检测凋亡小核,以明确凋亡在ＳＡＲＤＳ狗视网膜退化中的作用。结果为：在ＳＡＲＤＳ狗的失明过程中感光器退化的程度不同。３呈患ＳＡＲＤＳ狗的视网膜有多量定位于外核层的凋亡小核。而健康对照狗的视网膜未见或很少见凋亡小核,炎症也不是ＳＡＲＤＳ的主要特征。研究表明,凋亡至少是ＳＡＲＳＤ狗的感光器细胞死亡的一个机     

通过抑制caspase-8活性提高PRRSV体外培养滴度的初步研究

探讨通过凋亡抑制剂阻断PRRSV诱导的细胞凋亡来促进PRRSV体外复制,从而提高PRRSV体外培养滴度的可行性。本研究以PRRSV高致病毒株(HP-PRRSV)感染Marc-145细胞,并用三种凋亡抑制剂(Z-VAD-FMK、Z-IETD-FMK、Z-LEHD-FMK)分别处理PRRSV感染细胞,通过比较在不同的浓度、不同的作用时间处理下PRRSV培养滴度(TCID₅₀)来筛选最佳抑制剂及其最佳使用浓度和作用时间。同时采用caspase-8活性蛋白酶检测试剂盒、实时荧光定量PCR(qRT-PCR)、流式细胞术等检测在最佳抑制剂作用下caspase-8活性、细胞凋亡及其通路相关因子表达情况。结果显示：z-IETD-FMK(caspases-8特异性抑制剂)为最佳抑制剂,10 μmol/L为最佳使用浓度,PRRSV感染细胞48 h后加入10 μmol/L Z-IETD-FMK能最大限度提高PRRSV体外培养滴度。此外,PRRSV感染Marc-145细胞后,细胞caspase-8活性显著增加,且随着感染时间的延长,细胞凋亡率及促凋亡因子Bax均呈上升趋势,而抑凋亡因子B...     

2型猪圆环病毒感染对小鼠组织中Caspase3、Bak及Bcl-2基因表达的影响

Caspase3、Bcl-2、Bak是细胞凋亡过程中3种重要的调节蛋白,为研究感染猪圆环2型病毒(PCV2)后体内细胞的凋亡情况,本实验以BALB/c小鼠为实验模型,建立了SYBR Green Ⅰ实时定量PCR检测细胞凋亡的方法.结果表明实验组Caspase3的表达在各时间段里与对照组相比均呈上升趋势,提示了PCV2感染可以上调Caspase3水平,从而增加被病毒感染组织的细胞凋亡,而小鼠心、脑、脾等组织Bak基因表达明显上调,Bcl-2基因表达水平也伴随Bak基因而升高.这些结果揭示了PCV2感染BALB/c小鼠后,相关细胞凋亡基因在体内的作用与机制,同时为今后细胞凋亡的检测提供了新的方法.     

铅引起细胞急性死亡的途径

以不同质量浓度的铅（１０、２０、４０、８０mg/Ｌ）作用于Ｗish细胞３、６、１２、２４h,探索了铅对细胞急性死亡的影响。结果表明,１０mg/Ｌ的铅使Ｗish细胞出现;了以 环死为特征的细胞死亡铅导致细胞死亡可通过２条不同途径：一个途径为一定剂量的铅通过启动细胞内的凋亡程序,出现以细胞体积缩小、胞质浓缩、ＤＮＡ琼脂糖电泳呈梯状图像、流式细胞仪检测出现明显凋亡峰为特征的细胞凋亡;另一个途径是在铅质量浓度过大时,导     

猪圆环病毒2型感染细胞凋亡研究进展

细胞凋亡是多种因素调节的细胞主动死亡过程,细胞凋亡的两条主要通路分别是死亡受体介导的凋亡途径和线粒体凋亡途径,但它们共同的凋亡效应物为胱冬酶;理化因素如放射线、紫外线和高温等及生物学因素如基因表达产物、酶和细胞因子等都影响细胞的凋亡。肿瘤坏死因子和胱冬酶在猪圆环病毒2型感染细胞凋亡中起着非常重要的作用;p53诱导环-H2J、un氨基端激酶,NF-κB等均参与细胞凋亡。生产中,可采用猪圆环病毒2型疫苗免疫,干扰RNA的使用和减少应激等措施降低PCV-2感染,抑制细胞凋亡。     

Effect of caspase inhibitor Z-VAD-FMK on bovine sperm cryotolerance

The aim of this study was to evaluate the treatment of bovine semen with the pan-caspase inhibitor benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp-fluoromethyl ketone (Z-VAD-FMK), before or after freezing on semen quality. After the initial assessment, sperm from 4 bulls were pooled (Experiment 1) and cryopreserved in BioXcell containing 0, 20 and 100 μM Z-VAD-FMK. After thawing semen viability, motility, membrane integrity, as well as DNA fragmentation and ΔΨm were evaluated. In Experiment 2, bovine frozen/thawed sperm were incubated for 1 hr with 0, 20 and 100 µM Z-VAD-FMK before assessing the semen quality. The treatment with Z -VAD-FMK before cryopreservation improved post-thawing sperm motility compared to the control group (p < .05), while no differences were recorded in sperm viability and membrane integrity among groups (on average 86.8 ± 1.5 and 69.1 ± 1.4, respectively). Interestingly, at the highest concentration, DNA fragmentation decreased (p < .05), while the percentage of spermatozoa with high ΔΨm increased (p < .05). The results of Experiment 2 showed that 1-hr treatment with Z-VAD-FMK did not affect sperm motility and viability (on average 63.4 ± 5.8 and 83.7.1 ± 1.2, respectively). However, Z-VAD-FMK improved sperm membrane integrity (p < .05) and at the highest concentration tested decreased the proportion of sperm showing DNA fragmentation (p < .05). No differences were recorded in the percentage of spermatozoa with high ΔΨm (on average 57.0 ± 11.4). In conclusion, the treatment with 100 µM of the caspase inhibitor Z-VAD-FMK before freezing increased bovine sperm mass motility and ΔΨm, while decreasing sperm DNA fragmentation. Treatment of semen after thawing with 100 µM Z-VAD-FMK improved sperm membrane integrity and reduced DNA fragmentation.     

香菇多糖对脂多糖刺激的仔猪空肠细胞死亡信号通路相关基因表达的影响

本试验旨在探讨香菇多糖对脂多糖(LPS)刺激的仔猪空肠细胞死亡信号通路相关基因表达的影响。选取24头健康的28日龄“杜×长×大”断奶仔猪,平均体重为(8.12±0.19)kg,随机分为4组,每组6个重复,每个重复1头猪。试验采用2×2因子设计,主因子分别为饲粮处理(基础饲粮或基础饲粮中添加0.02%的香菇多糖)和免疫应激处理(注射生理盐水或LPS)。试验第28天,免疫应激组仔猪腹膜注射100μg/kg体重(BW)的LPS或生理盐水。注射LPS或生理盐水4 h后,仔猪麻醉屠宰,取空肠样品待测。试验期为28 d。结果表明:1)LPS刺激导致仔猪空肠绒毛萎缩,肠上皮脱落,肠道形态受损;饲粮添加香菇多糖缓解了LPS刺激所导致的肠道形态结构损伤。2)LPS刺激显著提高了空肠程序性坏死信号通路关键基因受体互作蛋白激酶3(RIP3)mRNA的相对表达量(P<0.05),显著降低了动力相关蛋白1(Drp1)和混合系列蛋白激酶结构域样蛋白(MLKL)mRNA的相对表达量(P<0.05)。饲粮添加香菇多糖显著降低了空肠程序性坏死信号通路关键基因受体互作蛋白激酶1(RIP1)、Fas死亡结构域相关蛋白(FADD)mRNA的相对表达量(P<0.05)。3)LPS刺激显著降低了空肠焦亡信号通路关键基因凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、半胱天冬酶(Caspase)⁃1、白细胞介素-18(IL⁃18)以及凋亡信号通路关键基因Caspase⁃9、B淋巴细胞瘤-2相关X蛋白(Bax)mRNA的相对表达量(P<0.05),显著提高了空肠焦亡信号通路关键基因核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)、消皮素D(GSDMD)及凋亡信号通路关键基因Caspase⁃8 mRNA的相对表达量(P<0.05)。饲粮添加香菇多糖显著降低了空肠焦亡信号通路关键基因NLRP3 mRNA的相对表达量(P<0.05)及凋亡信号通路关键基因Caspase⁃9和原癌基因蛋白xl(Bcl⁃xl)mRNA的相对表达量(P<0.05)。4)LPS刺激显著降低了空肠自噬信号通路关键基因自噬相关基因12(Atg12)、微管相关蛋白1轻链3(LC3)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和Unc⁃51样激酶1(ULK1)mRNA的相对表达量(P<0.05)。饲粮添加香菇多糖显著降低了空肠自噬信号通路关键基因Atg12、LC3和ULK1 mRNA的相对表达量(P<0.05)。由此可见,饲粮添加香菇多糖是通过调控程序性坏死、焦亡和自噬信号通路关键基因,从而维持肠道完整性。     

Apoptosis induction in BEFV-infected Vero and MDBK cells through Src-dependent JNK activation regulates caspase-3 and mitochondria pathways

Our previous report demonstrated that bovine ephemeral fever virus (BEFV)-infected cultured cells could induce caspase-dependent apoptosis. This study aims to further elucidate how BEFV activates the caspase cascade in bovine cells. BEFV replicated and induced apoptosis in Vero and Madin-Darby bovine kidney (MDBK) cells, and a kinetic study showed a higher efficiency of replication and a greater apoptosis induction ability of BEFV in Vero cells. Src and c-Jun N-terminal kinase (JNK) inhibitor, but not extracellular signal-regulated kinase (ERK) or p38 inhibitor, alleviated BEFV-mediated cytopathic effect and apoptosis. In BEFV-infected Vero and MDBK cells, BEFV directly induced Src tyrosine-418 phosphorylation and JNK phosphorylation and kinase activity, which was inhibited specifically by SU6656 and SP600125, respectively. The caspase cascade and its downstream effectors, Poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) and DFF45, were also activated simultaneously upon BEFV infection. In addition, cytochrome c, but not Smac/DIABLO, was released gradually from mitochondria after BEFV infection. SU6656 suppressed Src, JNK, and caspase-3 and -9 activation, as well as PARP and DFF45 cleavage; SP600125 reduced JNK and caspase-3 and -9 activation, as well as PARP and DFF45 cleavage. Taken together, these results strongly support the hypothesis that a Src-dependent JNK signaling pathway plays a key role in BEFV-induced apoptosis. The molecular mechanism identified in our study may provide useful information for the treatment of BEFV.     

病毒感染与细胞凋亡

细胞凋亡是机体在生长发育、细胞分化和病理过程中由基因编码调控的细胞主动自杀过程。机体通过凋亡将衰老、畸变和病变的细胞清除。因而 ,凋亡在生理及病理过程中具有同样重要的作用。近年来的研究发现 ,一些病毒及其编码的产物与宿主细胞的凋亡关系密切。研究病毒与细胞凋亡的相互关系 ,不仅有助于深入理解病毒的致病机理 ,开发新的抗病毒制剂 ,还为探索细胞内分子事件打开了窗口 ,而且对治疗人类病毒性疾病意义深远     

猪流行性腹泻病毒感染Vero-E6细胞诱导凋亡机制的研究

为研究猪流行性腹泻病毒(PEDV)诱导体外细胞凋亡的机理,本研究利用荧光定量PCR方法结合流式细胞术检测PEDV感染Vero-E6细胞后凋亡分子的变化情况.荧光定量PCR结果表明,抑制细胞凋亡因子Bcl-2在PEDV感染后基因转录水平迅速升高,在24 h达到峰值后被抑制;而促凋亡因子的蛋白水解酶caspase8和caspase3在PEDV感染后基因转录水平也随之提高,在48 h达到峰值.流式细胞术结果表明PEDV感染细胞48 h后促凋亡分子中的蛋白水解酶Caspases被活化.该研究结果揭示了PEDV感染细胞能够拮抗细胞存活信号通路,引起细胞凋亡,其中凋亡调节因子Bcl-2、caspase3和caspase8在细胞凋亡发生过程中起关键作用.     

玉米赤霉烯酮对Leydig细胞凋亡及caspase-9、caspase-3蛋白表达的影响

以不同浓度的玉米赤霉烯酮（Zearalenone,zEA）对大鼠睾丸间质细胞（Leydig）细胞进行染毒,采用噻唑蓝比色法观察了ZEA对Leydig细胞活力的影响;流式细胞术分析检测了ZEA对细胞的凋亡率、线粒体膜电位变化的影响;Westernblotting等技术检测了Bax、Bcl-2、caspase-3、caspase-9、PARP蛋白的表达情况。结果显示,ZEA可明显抑制睾丸Leydig细胞的活力（染毒各组与对照组比较P〈0．05）,40mg／L染毒组相对活力为40．67％;与对照组比较,5、10、20mg／LZEA染毒组睾丸Leydig细胞凋亡率均极显著升高（P〈0．05）,呈明显剂量关系;线粒体膜电位变化测定显示,各染毒组与对照组比,线粒体膜电位均下降（P〈0．05）,且有明显的剂量关系;Westernblotting分析显示,与对照组比较,5、10、20mg／LZEA染毒组Bax、caspase-9、caspase-3、PARP蛋白表达均上调,bel-2蛋白表达均下调。结果表明,ZEA能诱导大鼠睾丸间质细胞发生凋亡,Bax、Bcl-2、caspase-9、caspase-3等基因参与ZEA诱导Leydig细胞凋亡的调控。     

Cadmium induces apoptosis in primary rat osteoblasts through caspase and mitogen-activated protein kinase pathways

Exposure to cadmium (Cd) induces apoptosis in osteoblasts (OBs); however, little information is available regarding the specific mechanisms of Cd-induced primary rat OB apoptosis. In this study, Cd reduced cell viability, damaged cell membranes and induced apoptosis in OBs. We observed decreased mitochondrial transmembrane potentials, ultrastructure collapse, enhanced caspase-3 activity, and increased concentrations of cleaved PARP, cleaved caspase-9 and cleaved caspase-3 following Cd treatment. Cd also increased the phosphorylation of p38-mitogen-activated protein kinase (MAPK), extracellular signal-regulated kinases (ERK)1/2 and c-jun N-terminal kinase (JNK) in OBs. Pretreatment with the caspase inhibitor, N-benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp-fluoromethylketone, ERK1/2 inhibitor (U0126), p38 inhibitor (SB203580) and JNK inhibitor (SP600125) abrogated Cd-induced cell apoptosis. Furthermore, Cd-treated OBs exhibited signs of oxidative stress protection, including increased antioxidant enzymes superoxide dismutase and glutathione reductase levels and decreased formation of reactive oxygen species. Taken together, the results of our study clarified that Cd has direct cytotoxic effects on OBs, which are mediated by caspase- and MAPK pathways in Cd-induced apoptosis of OBs.