生精细胞凋亡及其可能的信号通路.doc
细胞死亡途径及相关信号通路分析
细胞死亡途径及相关信号通路分析细胞死亡是生物体内生死循环的重要环节。
在细胞中，有三种主要的死亡途径：程序性细胞死亡、非程序性细胞死亡和坏死性细胞死亡。
程序性细胞死亡，又称凋亡(apoptosis)，是一种高度有序的细胞死亡过程。
在凋亡过程中，细胞核和细胞质的基本结构都被保持，整个细胞会产生不同程度的收缩，并转化为囊泡结构。
随后，这些囊泡会被胞吞作用吞噬，并被降解。
程序性细胞死亡在维持生物组织的平衡中扮演着重要的角色。
凋亡信号分为内源性和外源性两类。
内源性凋亡信号常常来自于细胞在发生损伤或突变时产生的细胞自我保护机制。
而外源性凋亡信号来自于细胞外刺激。
比如，生长因子的缺乏也可导致凋亡。
非程序性细胞死亡是指发生于胚胎发育或细胞老化等过程中出现的一种细胞死亡形式。
与程序性细胞死亡不同，非程序性细胞死亡的过程不会产生明显的细胞形态改变。
其中，最常见的一种是自噬(autophagy)。
在自噬过程中，细胞内的膜结构会将一部分生命物质包裹在内部，然后这些被包裹的物质会被溶酶体分解掉。
坏死性细胞死亡则是一种无序的细胞死亡过程，常发生于突发的严重创伤、急性缺氧、细胞感染或者毒物侵袭等情况下。
坏死性细胞死亡通常以细胞体肿大、破裂和灰化为特征。
与程序性细胞死亡和非程序性细胞死亡不同，坏死性细胞死亡常常是一种不可逆的过程。
细胞死亡过程中，有一系列的信号通路被启动并介导了整个过程。
其中，凋亡是当前最被广泛研究的细胞死亡途径之一。
凋亡信号通路的关键是囊泡形成，主要包括内源性和外源性两大通路。
许多研究表明，钙离子和蛋白酶在囊泡形成中扮演重要角色。
近年来研究表明囊泡形成通路的信号分子主要包括Bcl-2家族成员（例如Bcl-2、Bax等）、半胱氨酸天冬酶家族(caspase)、确定生长因子细胞死亡受体(TNF receptor)等。
自噬是细胞对于内源性和外源性胁迫反应的自我维护机制。
在细胞内，细胞膜通过吞噬细胞内部的物质来消化和降解不必要的细胞成分。
细胞凋亡的信号通路及其调控机制
细胞凋亡的信号通路及其调控机制细胞凋亡，是一种重要的程序性细胞死亡形式，通常发生在细胞内部发生异常或受到外界环境压力的情况下。
作为细胞死亡的一种形式，细胞凋亡在生物体内具有重要的调节作用，能够通过凋亡来对细胞数量、组织结构、生长发育等方面进行整合和维持。
在本文中，我们将围绕细胞凋亡的信号通路及其调控机制展开讨论。
一、细胞凋亡的信号通路1.1 内源性通路内源性通路是指细胞内部因子的改变，通过激活相关信号通路来引发细胞凋亡。
其中最为重要的是线粒体通路，该通路包含7个信号组分，主要是由位于线粒体外膜上的蛋白Bcl-2家族和位于线粒体内膜的自吞噬体之间的相互作用所控制。
当外部环境变化使细胞内出现应激状态时，这些Bcl-2家族蛋白质的浓度和运动状态发生改变，从而释放出以下信号组分：线粒体蛋白酶活化因子、DNA酶、ATPase等，进而启动下游催化活性酶和蛋白酶的相关反应，最终导致细胞凋亡的发生。
1.2 受体介导通路受体介导通路是指可通过独立于细胞内部控制的调节机制，来引发细胞凋亡的过程。
该通路主要包括两个类型：细胞膜上的死亡受体（如CD95）和直接影响细胞核的T淋巴细胞异种抗原（如TNF-α）等。
这些受体的活性一般通过组合残基的结合介导活性转换以及受体上PLC/DAG信号途径的激活等反应来实现。
二、细胞凋亡的调控机制2.1 激活机制细胞凋亡的激活机制是指导致细胞自杀的具体分子在细胞内的激活过程，该过程可依赖于一系列的因素。
在内源性信号通路中，线粒体膜上蛋白的变化是细胞凋亡的核心，而在受体介导通路中，细胞膜上的的受体与细胞核的因子通过信号通路进行耦合，以实现细胞凋亡的激活。
2.2 抑制机制细胞凋亡的抑制机制是指由细胞内部的因素或外部环境因素所激发的某些因素所产生的抵抗细胞凋亡的过程。
该过程通常通过改变Bcl-2家族蛋白的浓度或活性特征、改变受体配体、介导交叉胸腺素2（CTX2）转录信息的表达等机制来实现。
这些抑制机制为细胞对外部因素的应激反应提供了屏幕功能，同时也为细胞对内部环境的调控提供了支持。
细胞凋亡的信号转导通路及其研究方法
细胞凋亡的信号转导通路及其研究方法细胞凋亡是一种生理现象，是细胞主动死亡的过程。
在细胞凋亡过程中，细胞释放信号分子，引起周围细胞的反应，从而有效地控制组织的生长和维护生态平衡。
细胞凋亡的信号转导通路是一组复杂而精细的分子机制，是细胞凋亡过程中信息传递的重要途径。
一、细胞凋亡的信号转导通路细胞凋亡的信号转导通路中包含了多个关键分子，包括凋亡调节因子、受体和信号传导因子等。
在细胞凋亡的过程中，这些分子起着不可或缺的作用。
以下是细胞凋亡的信号转导通路的具体过程：1. 受体识别：细胞死亡受体（Fas或TNF受体）与配体结合；2. 信号传导：受体结合后，活化蛋白激酶（caspases、RIP、TRAF等）被激活，从而启动下一步的信号传导过程；3. 凋亡激活：活化的蛋白激酶会进一步启动一系列反应，从而促进凋亡过程的启动；4. 细胞死亡：凋亡过程完成后，细胞内外的形态和功能都发生变化，最终导致细胞死亡。
细胞凋亡的信号转导通路是由多个分子组成的，这些分子之间相互影响，形成一个高度复杂的网络系统。
这种网络系统是可以调控的，当组织需要实现细胞凋亡时，可以通过适当地操控这些分子来启动细胞凋亡过程。
二、研究细胞凋亡的方法现代科学技术为研究细胞凋亡提供了许多有力的工具，从生物学、化学、物理学到数学等领域都涉及了相关的研究。
下面简要介绍几种研究细胞凋亡的方法：1. 细胞培养：细胞培养是最基本的研究细胞凋亡的方法。
通过对细胞的培养，可以模拟出不同状态下细胞的生长和死亡等现象，从而研究细胞凋亡的机制。
利用细胞培养可以对不同细胞类型进行研究，加入不同因子观察细胞的反应。
2. 神经元培养：研究神经元凋亡是通过细胞培养的方式进行。
通过培养神经元，可以研究不同因素在神经元凋亡过程中的作用。
3. 细胞膜激活：利用高通量的细胞膜检测技术和抗体识别技术，可以研究细胞膜的作用机制以及调控细胞凋亡的信号传导通路的作用。
4. 细胞基因组分析：利用DNA芯片技术可以了解细胞凋亡基因的状态，快速检测不同细胞中的基因表达差异，以了解不同基因表达与细胞凋亡过程之间的关系。
《细胞凋亡信号通路》课件
细胞增殖与细胞凋亡的平衡
研究细胞凋亡与细胞增殖之间的平衡关系，理解其在组织发育和肿瘤形成中的作用。
细胞凋亡与自噬的相互作用
探索细胞凋亡与自噬之间的相互影响，揭示其在维持细胞稳态和疾病发展中的作用。
细胞凋亡与细胞信号转导通路的关系
解析细胞凋亡与其他信号转导通路之间的联系和相互作用，为药物研发提供新的靶点。
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肿瘤细胞通过抑制细胞凋亡信号通路，逃逸机体免疫监视，实现恶性增殖。
细胞凋亡信号通路的异常与肿瘤的发生、发展密切相关，为肿瘤的诊断和治疗提供了新的思路。
针对肿瘤细胞中细胞凋亡信号通路的异常，开发新型抗肿瘤药物和治疗策略，具有重要的临床意义。
神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等，其发病机制与细胞凋亡信号通路的异常密切相关。
神经元细胞的凋亡是神经退行性疾病发生发展的重要病理过程，对神经元细胞的保护和凋亡的抑制是治疗神经退行性疾病的重要方向。
研究细胞凋亡信号通路在神经退行性疾病中的作用，有助于深入理解疾病的发病机制，为治疗提供新的思路和方法。
心肌细胞的凋亡可以导致心肌功能减退、心室重构等病理改变，进一步加重心血管疾病的发展。
细胞凋亡的调控机制
CATALOGUE
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基因突变与细胞凋亡
基因突变可以影响细胞凋亡的敏感性，一些基因的突变可以促进或抑制凋亡过程。
基因组稳定性与细胞凋亡
基因组的稳定性对于细胞的生存和凋亡具有重要意义，某些基因与维持基因组稳定性相关，从而影响细胞凋亡。
基因表达调控
基因表达的改变是细胞凋亡的重要调控方式之一，某些基因在凋亡过程中被激活或抑制，从而影响细胞命运。
线粒体通路概述：线粒体通路是一种由线粒体释放的凋亡相关分子介导的凋亡信号转导通路。当细胞受到某些刺激时，线粒体会释放出凋亡相关分子，如细胞色素C和Smac等，这些分子会进一步激活下游的caspase级联反应，导致细胞凋亡。
细胞凋亡调控相关的信号转导通路
细胞凋亡调控相关的信号转导通路细胞凋亡是一种重要的细胞死亡方式，通过严格的信号转导通路进行调控。
这些信号通路包括内部和外部因素的相互作用，保证了细胞在正常生理过程中的准确调控和维持。
本文将从多个角度探讨细胞凋亡调控相关的信号转导通路。
1.细胞凋亡的触发因子细胞凋亡的触发因子通常包括外部因素和内部因素。
外部因素如细胞外环境的压力、缺氧、药物等，会导致细胞内信号转导通路的改变，从而触发细胞凋亡。
内部因素如DNA损伤、细胞内蛋白异常等也能引发细胞凋亡的启动。
2.细胞凋亡的信号传导通路细胞凋亡的信号传导通路主要包括线粒体途径、死亡受体途径和内源性途径。
线粒体途径是最为经典的细胞凋亡信号通路，主要通过释放线粒体内的细胞色素C、激活半胱氨酸蛋白酶等来引发细胞凋亡。
死亡受体途径则是通过死亡受体家族成员的激活，启动半胱氨酸蛋白酶级联反应，最终导致细胞凋亡。
内源性途径则是一些内部因子如p53、Bcl-2家族蛋白等的参与，调控细胞凋亡的发生。
3.细胞凋亡的调控因子细胞凋亡的调控因子主要包括抑制因子和促进因子。
Bcl-2家族蛋白是细胞凋亡最为重要的抑制因子，其通过调控线粒体膜通透性来抑制细胞凋亡的进行。
而促进因子如Caspase蛋白家族则是细胞凋亡的主要执行者，其在细胞凋亡的各个阶段起着关键作用。
4.细胞凋亡在疾病中的作用细胞凋亡在多种疾病中起着重要作用，包括癌症、神经退行性疾病等。
在癌症中，细胞凋亡的抑制常常导致肿瘤细胞的无限增殖，而在神经退行性疾病中，细胞凋亡的过度可能导致神经细胞的大量死亡。
5.未来的研究方向细胞凋亡调控相关的信号转导通路是一个复杂而又精彩的领域，未来的研究方向包括寻找新的调控因子、探索细胞凋亡与其他细胞死亡方式的关系、开发新的治疗策略等。
这些研究将有助于我们更深入地理解细胞凋亡的机制，为相关疾病的治疗提供新的思路和方法。
细胞凋亡调控相关的信号转导通路是一个重要的研究领域，深入研究这些信号通路的调控机制将有助于我们更好地理解细胞凋亡的发生和发展过程，为相关疾病的预防和治疗提供理论基础和实践指导。
细胞凋亡的信号通路
细胞凋亡的信号通路细胞凋亡在生物学中是一个极其重要的生理过程。
在生物体的不同部分，细胞凋亡起着重要的调控作用。
尽管细胞死亡的机制和过程非常复杂，但有些信号通路在凋亡过程中具有极其重要的作用。
本文将介绍几种主要的信号通路，以及它们与细胞凋亡的关系。
Bcl-2基因家族Bcl-2基因家族被认为是凋亡信号通路的关键参与者。
这个家族包含了多种蛋白质，它们在细胞的凋亡过程中有着重要的作用。
Bcl-2蛋白的作用是抑制细胞凋亡，而Bad蛋白质的作用则是促进细胞凋亡。
其他Bcl-2家族成员包括Bax、Bid、Bok和Bak等。
这些蛋白质与凋亡通路相互作用，从而调节细胞是否进入凋亡过程。
研究表明，Bcl-2家族蛋白质在多种疾病中都有很重要的作用，如癌症、自身免疫疾病和神经系统疾病等。
JNK通路JNK（c-Jun N-末端激活蛋白激酶）在细胞凋亡中也起着重要的作用。
当正常细胞处于应激或损伤状态时，JNK通路被激活，进而导致凋亡的发生。
研究表明，当线粒体受到损伤时，JNK通路也会被激活。
这些结果表明JNK通路在响应细胞应激、损伤和细胞死亡等方面具有很重要的作用。
因此，在研究和治疗许多疾病时，JNK通路都是一个非常重要的治疗靶点。
Caspase通路Caspase是一类重要的凋亡相关蛋白质，在细胞凋亡中发挥重要的作用。
Caspase通路的激活是细胞凋亡发生的最重要的步骤之一。
在凋亡通路中，Caspase经常会被序列激活，从而引发一系列的凋亡反应。
研究发现，Caspase在神经细胞的凋亡中具有非常重要的作用，而且在许多人类疾病中也起着极其重要的作用。
因此，Caspase通路也成为了研究急性损伤和慢性疾病治疗的一个重要领域。
MAPK通路MAPK通路是另一个凋亡相关的通路。
在细胞凋亡的过程中，MAPK被激活并会产生一些炎症反应和细胞凋亡。
沙门氏菌在感染人体细胞时，就利用了这个通路，进而引起了肠道疾病。
因此，MAPK通路在研究和预防疾病的治疗中是非常重要的。
细胞凋亡的信号通路及调控机制
细胞凋亡的信号通路及调控机制细胞凋亡是一种细胞程序性死亡的过程，是细胞自我毁灭的方式。
在多种细胞生命活动中，细胞凋亡不仅与正常组织的维持、裂变和修复密切相关，还参与了一系列脱落和细胞的抗肿瘤反应，因此其调节机制一直备受关注。
本文将介绍细胞凋亡的信号通路及调控机制。
一、细胞凋亡的一般过程细胞凋亡的通路复杂，核心是激活一系列蛋白酶称为Caspase，导致失去细胞组分、膜增墨及均匀的细胞体积缩小。
细胞凋亡还包括三个主要步骤：①特异性DNA断裂；②细胞核本身的形态与结构的改变；③因而引出细胞内和组织内细胞外信号通路上的多向交叉反应。
此外，细胞凋亡还通常分为两大类：胸腺型和酵母型。
胸腺型凋亡通常指依赖caspase活化以及成簇地整体的胞体细胞内和细胞外反应，酵母型凋亡由另一种非Caspase活化的机制控制。
二、细胞凋亡的信号通路1、Caspase信号通路Caspase是一种特异的半胱氨酸蛋白酶家族，它能在凋亡细胞中分解多种细胞因子等重要蛋白质，并诱导细胞凋亡。
Caspase有两个主要类型：前体酶和活化酶。
在毛细血管管壁中，破烈性和压力可能促使细胞内微信的Caspase活化。
受損壁细胞将产生膜钩，使Caspase自由起来，进入到胞内反应过程中，破坏胞的正常生理活动。
2、异位激酶受体信号通路异位激酶受体（TNFR）被活化后与FADD结合，形成死亡诱导信号复合体（DISC）。
FADD也促进了Caspase8和Caspase10的活化，从而归纳出了细胞凋亡。
TNFR启动的还有细胞程序性死亡依赖NF-KB（RELD）途径，可以抑制细胞凋亡和调节免疫功能。
3、钙离子信号通路哺乳动物几乎所有的细胞都能依赖钙离子浓度的动态变化来实现细胞生长、分化、分裂、细胞死亡和细胞骨架的重建。
钙离子信号通路不仅促进了游离钙离子的产生，还操纵了Ca2+进入内质网和细胞质，通过多种量子层面的调节实现了细胞生存与死亡的转换。
三、调控细胞凋亡的机制1、Bcl-2家族——调节细胞凋亡的一些重要蛋白Bcl-2家族成员共同参与细胞凋亡的调节。
细胞凋亡及其信号通路的研究进展
细胞凋亡及其信号通路的研究进展细胞凋亡是一种命运的决定，它是指细胞按照一定的程序主动死亡的过程。
在细胞分化过程中，凋亡是细胞保持内部恒态的重要途径。
为了更好地解决人类疾病问题，研究细胞凋亡及其信号通路已成为当前生命科学领域的热点之一。
本文将就细胞凋亡及其信号通路的研究进展，从细胞凋亡发生的生理学、生化特点、细胞凋亡的诱导因子、细胞凋亡信号通路以及细胞凋亡的调控因素等方面进行探讨。
一、细胞凋亡发生的生理学、生化特点细胞凋亡的生理学、生化特点包括细胞体积变小、形态改变、细胞成分的改变、包括内质网在内的细胞器分离以及DNA片段的产生等。
与坏死不同，细胞凋亡的过程没有炎性反应，不会引起炎症反应。
细胞凋亡的生理学特点是细胞按照程序性死亡的过程，使细胞内外环境得到控制，避免人类疾病的发生。
而细胞凋亡的生化特点则是由于细胞产生许多蛋白质、酶和相应的基因表达调节，以使细胞具有死亡的特征，包括细胞内基因的表达和外因性因素的活化等。
二、细胞凋亡的诱导因子细胞凋亡可以由内外因素诱导而发生，细胞内因素包括DNA损伤和氧化状态异常；细胞外因素包括化学药物、辐射、细菌、病毒、免疫因素、营养失衡等。
其中，调节细胞生长与凋亡平衡的基因在细胞内外均起重要作用。
内在的调节因素如BCL-2家族在细胞生长与凋亡中起到了关键作用，而外在的调节因素中，许多病原体和化学药品在诱导细胞凋亡方面有着十分重要的作用。
三、细胞凋亡信号通路在细胞凋亡的过程中，很多信号通路被纳入了其中，其中一些信号通路抑制了凋亡的程序，而另一些信号通路则加速了细胞的死亡，并在细胞凋亡中发挥了重要作用。
目前的研究表明，细胞凋亡信号通路路线十分复杂，包括膜体内和膜体外通路。
主要的膜体内通路包括CD95通路、TNF-α通路和BCL-2家族通路，膜体外通路则主要包括钙离子介导的通路。
四、细胞凋亡的调控因素细胞凋亡的调控因素包括BCL-2家族、p53蛋白以及细胞色素C等。
BCL-2家族是一系列凋亡抑制因子，主要能够控制线粒体的释放等，在凋亡中起到重要作用。
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生精细胞凋亡及其相关内容细胞凋亡又叫程序性细胞死亡,是细胞在一系列内源性基因的调控下发生的自然或生理性死亡的过程。
细胞凋亡过程是受基因的精确调控而完成的,其具体的过程机制尚不明确,Bcl-2 是一种细胞膜蛋白,主要存在于线粒体膜、滑面内质网和核膜上,高水平的Bcl-2 蛋白有抑制细胞死亡等作用,是细胞凋亡调控机制中的一个关键蛋白。
Tanaka等证实Bcl-2 能抑制睾丸生精细胞的凋亡和分化。
CytC 是一个线粒体起源的细胞凋亡信号,Bcl-2可通过抑制CytC从线粒体的释放入细胞质,而Bax、Bak可与Bcl-2结合,止其对CytC释放孔道的抑制作用,从而促进CytC从线粒体释放,引起凋亡。
CytC通过接头分子使caspase（胱冬肽酶）分子募集并相互酶解活化,进而诱导细胞凋亡。
caspase-3是介导细胞凋亡的关键效应酶,是凋亡执行的重要效应分子。
正常情况下,caspase-3以酶原的形式存在于细胞质中,无活性,当细胞接受凋亡刺激时,其被激活,而诱导凋亡。
caspase-3是多种凋亡刺激信号传递的汇聚点,它的活化是细胞凋亡进入不可逆阶段的标志。
检测生精细胞凋亡的技术4．1 形态学检测透射电镜检测：处死大鼠,取出睾丸。
取出左侧睾丸少量组织,迅速在冰浴上切成1mm×1mm×2mm小块,置于预冷的2%戊二醛溶液中固定,标本经锇酸固定、脱水、树脂包埋、超薄切片和醋酸双氧铀染色后,在透射电镜下观察。
可见细胞质空泡化,核膜增厚,核周隙增宽；染色质浓缩,附着于核边缘呈新月形；严重者染色质固缩、断裂, 出现凋亡小体。
4．2 琼脂糖凝胶电泳通过观察DNA梯状电泳带或定量检测DNA片段,可测定凋亡。
凋亡细胞DNA 在核小体连接处规律性降解,形成以180 bp一200 bp为最小单位的寡聚体片段,琼脂糖凝胶电泳时呈典型的“梯状带”。
但Singh等琼脂糖凝胶电泳检测到青年人生精细胞DNA迁移呈圆形,老年人凋亡生精细胞DNA迁移呈彗星状。
4．3 DNA缺口原位标记法处死大鼠,取出睾丸。
置于10%中性福尔马林溶液中固定24ｈ,常规石蜡包埋、切片（4μm）,用于原位末端标记法（TUNEL）检测。
主要以精原细胞凋亡为主。
可见曲细精小管中各级生精细胞大量凋亡,管腔变薄,管腔中可见大量凋亡的分裂晚期的精子细胞。
DNA缺口原位标记(TUNEL)法可用于检测凋亡细胞。
此方法是将细胞的外源性核苷酸(dUTP)结合到单股断链的3′粘性未端上,标记的DNA 再用荧光或显色法检出。
该法可检测早期细胞凋亡,特异性和敏感性都很高。
E renpreisa等用甲苯胺蓝(tolui di ne blue,TB)、吖啶橙(acridine orange,A0)和TUNEL法检测人生精细胞DNA的完整性,证实这3种方法具有一致性。
4．4 流式细胞术流式细胞(flow cytometry, FCM)可进DNA 、RNA含量分析,细胞周期、细胞表面标志和细胞受体分析。
凋亡细胞的DNA裂解,FCM的DNA图上呈亚二倍体核型峰特点。
应用DNA 染色剂穿透正常和凋亡细胞膜的能力,及其与凋亡细胞DNA 结合能力不同以区分正常细胞、凋亡细胞。
FCM 还可定量检测凋亡标记蛋白的表达。
吞噬凋亡细胞和未吞噬凋亡细胞的巨噬细胞群可利用带有荧光染料反应物的FCM 区分。
4．5 免疫组化法利用抗原抗体特异性结合测定凋亡相关物质以检测凋亡。
凋亡蛋白抗体或抗单链DNA 抗体标记观察凋亡细胞可检测凋亡标记蛋白Fas／FasL、Bc1-2／Bax、p53、p2l、caspases等以鉴定细胞凋亡。
死亡受体途径Fas/FasL系统：现已有多种证据表明Fas/FasL信号系统启动生精细胞的凋亡：①在混合培养的支持细胞和生精细胞中加入FasL的反义核苷酸(阻断FasL的翻译), 能明显观察到生精细胞凋亡数目的减少；②Fas和Fas L的mRNA表达量随动物年龄的不同而不同。
大鼠在16~ 33 d最多, 此时刚好是大鼠生精细胞凋亡的高峰期；③加入模拟FasL效用的Fas激动剂Jo-2(一种抗Fas的抗体), 生精细胞的数目大大减少；④在环境内分泌干扰物邻苯二甲酸-2-乙基已基酯(DEHP)的代谢产物邻苯二甲酸-单-乙基已基酯(MEHP)等一些有害化合物引起的睾丸损伤中, 随着生精细胞凋亡数目的增多, Fas和FasL的表达量也相应提高并逐渐达到峰值。
Bcl一2 家族成员引发的线粒体途径在细胞凋亡中, 死亡信号通过Bcl-2 家族或直接诱导线粒体膜通透性增加, 释放细胞色素c ( Cyt c) , 激活半胱氨酸蛋白酶, 继而使细胞发生凋亡。
Bcl-2 家族的凋亡前体成员,一组BH3亚蛋白家族引发线粒体途径。
胞外因素促使这些蛋白与另一组Bcl-2家族的凋亡前体成员——Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2-associated x protein,Bax)亚蛋白家族结合。
Bax为可溶性蛋白,存在于生精细胞质,受诱导向细胞核移动,定位于核旁聚合的线粒体外膜,以诱导生精细胞凋亡。
Olderid 等在凋亡生精细胞中检测剑p53、p21、Bcl-2 和Bax的表达。
Zhang等恒河猴隐睾症模型检测凋亡生精细胞,检测出Bax 转移剑细胞核附近及Bcl-2 表达增加,反映Bc1-2、Bax参与生精细胞凋亡。
Bc1-2 和Bax的相互作用使Bax 聚合并横跨线粒体内外膜。
Bax的变化使原位于线粒体内膜caspases活化蛋白、Cyt—C从线粒体内移入胞质。
释放的Cyt-C与胞质凋亡蛋白酶激活因子—1(apoptotic protease activating factor-1,Apaf-1)结合并诱导Apaf-1聚合,聚合Apaf-1 募集并活化procaspase-9。
第二个caspases的线粒体激活因子(second mitochon—dria—derived activator of caspases,Smac) 同时从线粒体进入胞质, S ma c与APaf-1结合并促进procaspase一9活化。
Caspase一9募集并活procaspase-3,最终引发生精细胞凋亡。
Procaspase-3活化引发Bcl一2作用促死亡蛋白(Bc1-2-interacting death agonist,Bid)裂解,Bid为Bcl-2连接蛋白,可诱导Cyt— C从线粒体释放,从而与Bcl一2／Bax途径相联系。
Yu等观察到大鼠凋亡生精细胞内存在Bc1-2／Bax及Fas／FasL,显示这2条途径有相关性。
Bcl-2基因是线粒体途径的初始信号Bcl- 2基因(B细胞淋巴瘤/白血病-2基因)是人B淋巴细胞的染色体易位激活的原癌基因, 该基因编码一种细胞质膜蛋白, 能够抑制细胞的程序性死亡。
Bcl-2原癌基因存在于多种动物的许多正常组织内, 对凋亡具有抑制作用。
它不能促进细胞增殖,但能延长细胞的生命期限。
Bcl -2蛋白之间常常以同源二聚体形式存在。
用免疫组化法检测正常人体睾丸内Bcl-2蛋白表达时发现,精子细胞呈现中度到高度染色阳性(2+～4+) ,而精原细胞、初、次级精母细胞、支持细胞及间质细胞绝大多数染色呈阴性。
Bcl-2蛋白主要分布在生精细胞线粒体,可能通过阻止细胞内Ca2 +的流动,干扰过氧化物的产生和脂膜的过氧化而抑制细胞凋亡。
Ba x则可能通过插入线粒体膜, 引起细胞色素C (Cyt C )释放入细胞质而诱导生精细胞的凋亡。
无细胞系统实验发现,外源性Bcl-2防止Cyt c释放与线粒体效用有关。
在其他死亡信号不存在时, Bax 异位表达可以触发Cyt c的释放。
Bax直接加入分离的线粒体环境中, 可以诱导Cyt c释放。
但这种效应可被临近细胞Bcl-xl过表达或通过直接加入重组的Bcl-xl 而阻断。
但是, caspase抑制剂虽不影响Cyt c的释放, 但却可以有效地阻断caspase激活和延缓细胞凋亡。
通过研究基因敲除和转基因小鼠发现：Bcl- 2基因家族在精子发生中有重要作用, Bax过量表达可诱导细胞凋亡, Bcl- 2过量表达可抑制细胞凋亡, Bax敲除小鼠不能产生成熟精子, 曲细精管中有大量不正常精原细胞的累积, 最终导致不育；Bcl-2和Bcl-Xs表达水平高的小鼠精子发生不正常时同样可引起不育。
还有人对鸡睾丸的发育过程进行了研究。
结果发现,在鸡胚胎期的睾丸中几乎检测不到Bca- XL, 而在未成熟和成熟的睾丸中均可检测到。
由于在成熟睾丸中处于减数分裂及减数分裂后的细胞占大多数, 因此说明Bcl-2和Bcl- XL在鸡精原细胞减数分裂及减数分裂后细胞凋亡过程中的调节作用有所不同。
细胞色素C /Cyt— C是线粒体途径的关键节点生精细胞DNA 受损引起p53表达,p53诱导Bax产生,引发Cyt C释放入胞质,进而发生caspases级联反应。
在细胞凋亡中, 死亡信号通过Bcl-2家族或直接诱导线粒体膜通透性增加, 释放细胞色素c (Cyt c) , 激活半胱氨酸蛋白酶, 继而使细胞发生凋亡。
CytC是一个线粒体起源的细胞凋亡信号,Bcl-2可通过抑制CytC从线粒体的释放入细胞质, 而Bax、Bak可与Bcl-2结合,阻止其CytC 释放孔道的抑制作用,从而促进CytC 从线粒体释放,引起凋亡。
CytC通过接头分子使caspase（胱冬肽酶）分子募集并相互酶解活化,进而诱导细胞凋亡。
Caspase-3 是线粒体途径的最终执行者caspase-3 是介导细胞凋亡的关键效应酶,是凋亡执行的重要效应分子。
正常情况下,caspase-3 以酶原的形式存在于细胞质中,无活性,当细胞接受凋亡刺激时,其被激活,而诱导凋亡。
caspase-3 是多种凋亡刺激信号传递的汇聚点,它的活化是细胞凋亡进入不可逆阶段的标志。
天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白酶(cysteinylaspartate- specific protease,Caspase)是执行细胞凋亡的蛋白酶家族,通过各种不同信号传导途径激活后降解或失活某些关键的细胞蛋白,并与凋亡的形态学特征密切相关。
Caspase-3酶原能够被caspase- 8、- 9、- 10以及颗粒酶B所激活,是细胞凋亡的主要执行者。
有证据表明,细胞凋亡的某些特征性标志,如染色体凝聚和DNA 片断化等均与caspase- 3 有直接关系。
Caspase介导的细胞凋亡信号传导通路上,线粒体通路和死亡受体通路的交汇点也在caspase-3。
Caspase-3对睾丸各级生精细胞凋亡的作用：潘连军等对睾丸静脉曲张大鼠各级生精细胞进行免疫组化检测,发现正常精原细胞及精母细胞胞质中均有少量caspase- 3表达,凋亡细胞则主要在细胞核表达,提示在睾丸静脉曲张所导致的生精细胞凋亡过程中发生了caspase-3由胞质向胞核的转位。