fs抗原-配体系统与肝脏疾病.doc

浅谈摘要: fas抗原和 fas配体（ fasl）是细胞表面的两种跨膜蛋白。当一个细胞的 fas与另一个细胞的 fasl相结合时，可以导致表达 fas的细胞凋亡； t淋巴细胞表达 fasl可以使表达 fas的肝细胞凋亡。 fas诱导的肝细胞凋亡在某些肝脏疾病的发展中起重要作用。 组织器官内环境的稳定受细胞增殖、分化和死亡的共同调节。生理性细胞死亡主要通过凋亡进行。细胞凋亡（ apoptosis）是细胞生命的基本特征之一，生理状态下参与调节体内正常细胞的更新和异常细胞的清除，而在病理状态下异常的凋亡又与肿瘤等多系统疾病的发生发展密切相关。 fas抗原及 fas配体（ fasl）为介导细胞凋亡的一对膜蛋白， fasl与 fas结合，可导致表达 fas的细胞凋亡。 fas-fasl能介导肝细胞凋亡，其功能异常与肝脏疾病的发生相关。 1 fas、 fasl的结构和分布 fas又称 apo-1，即 cd95分子。人 fas基因定位于10号染色体 q23，基因长度约25kb，人 fascdna长度为2534bp1。 fas基因编码一种与神经生长因子受体（ ngfr）和肿瘤坏死因子受体（ tnfr）同源的48kd的跨膜蛋白。人的 fas蛋白由325个氨基酸组成，其分子结构由三部分组成：膜外的 n末端区、跨膜区和膜内 c末端区。膜外区的氨基酸序列相对保守，具有膜受体的特性，跨膜区位于分子中部，膜内区有一段80个氨基酸组成的肽链，具有细胞凋亡的信号传导作用，称为死亡域2。人 fasl基因位于1号染色体 q23，基因长度约8kb。 fasl基因编码的蛋白属于?型跨膜蛋白，由281个氨基酸残基组成，分子量约40kd3。 fas主要分布于人活化的 t、 b淋巴细胞以及人恶性淋巴样细胞，在肝胆管细胞、内皮细胞及神经结的卫星细胞上也可检测到 fas，某些组织细胞经活化后可诱导表达 fas。 fasl主要表达于活化的成熟 t淋巴细胞， t淋巴细胞受到抗原刺激或在 il-2存在时其表面可迅速地被诱导出 fasl4。 fas和 fasl均可分泌或脱落至细胞外，成为可溶性功能活性分子。基质金属蛋白酶能使膜结合的人 fasl脱落5。受 fasl的刺激后，将刺激信号传递到膜内。膜内结构域导致细胞自身程序性死亡，故又称“死亡”（ death domain）6。 fas与 fasl/fas单抗作用后，导致 fas死亡区自聚和/或交联，可能激活多种蛋白酶或内源性核酸内切酶引起细胞凋亡。从人 b淋巴细胞 cdna文库中筛选出的含 fas死亡区的 fas关联蛋白 fadd（ fas associated death domain protein），以及用酵母基因选择系统从人 t淋巴细胞 cdna文库中筛选出的另一种分子量为74kd的蛋白 rip，均可作为 fas的底物，连接于 fas分子膜内部分，与细胞凋亡密切相关6，7。 fap-1（一种酪氨酸磷酸化酶）、 ice（白介素-1转换酶）家族的一些蛋白酶也与 fas分子发生作用。此外， fas凋亡信号的传导还涉及 fasl、蛋白激酶（ pk）、蛋白酶、神经酰胺、钙离子、癌基因 bcl-2、 abl、 p53蛋白等多种分子。 fas-fasl系统参与活化 t淋巴细胞的凋亡。抗原刺激 t淋巴细胞活化增殖，为防止活化 t淋巴细胞无限增殖，需使活化 t淋巴细胞凋亡，以防止在体内大量堆积。 t淋巴细胞被激活后既可表达 fas也可表达 fasl，并且活化 的 t淋巴细胞对 fas传导的凋亡信号的敏感性增加。活化 t淋巴细胞的 fas与活化 t淋巴细胞的 fasl结合，可以一方凋亡，也可以双方凋亡，这样可清除部分活化 t淋巴细胞，减轻免疫反应，达到下调免疫反应的目的，防止自身免疫的出现。 fas介导的 t淋巴细胞凋亡存在三种方式：（1） fas-fasl介导的细胞间凋亡；（2） fas-fasl引起的自身细胞凋亡；（3）可溶性 fasl引起自身及细胞间凋亡8。 fas-fasl介导的凋亡是 t淋巴细胞杀伤途径之一。细胞毒性 t淋巴细胞（ ctl）对靶细胞特别是受感染靶细胞的直接杀伤，是使靶细胞凋亡，目前认为有穿孔素/粒酶系统和 fas-fasl系统两种途径。 ctl经 fas-fasl途径对靶细胞的直接杀伤可分为两个阶段。首先， ctl识别靶细胞，活化表达 fasl。然后， ctl表面的 fasl与靶细胞表面的 fas结合，传导死亡信号激活靶细胞内在的死亡程序，使受感染的靶细胞发生凋亡9。 fas-fasl系统还参与靶细胞与靶细胞之间的凋亡。靶细胞双方既可表达 fas也可表达 fasl，在靶细胞之间可引起一方死亡，也可以双方死亡，使机体组织在不产生炎症的情况下消失10。 3 fas-fasl系统与肝脏疾病 研究发现，在肝脏疾病的病理切片上可见到凋亡的肝细胞，提示在肝脏疾病时肝细胞坏死与肝细胞凋亡同时存在。正常肝细胞有 fas表达，体外实验证实原代肝细胞对 fas介导的凋亡敏感。 fas-fasl系统功能过强可导致肝组织损害，而 fas-fasl功能缺失可导致肝细胞过度增殖，加速肿瘤的发生11。 3.1慢性病毒性肝炎在病毒性肝炎常出现凋亡的组织病理改变，如凋亡小体和碎屑样坏死。细胞凋亡是急性或慢性病毒性肝炎肝细胞死亡的方式之一。 ctl在 hbv和 hcv所致肝损害中起关键性作用。对乙型及丙型肝炎患者肝组织进行免疫组化研究显示，肝细胞表面 fas抗原明显增多， fas主要表达于肝细胞浆内，另有小部分表达于肝细胞膜上。病毒阳性肝组织 fas抗原表达水平明显高于病毒阴性肝组织12。 okazaki等13用免疫组化法研究了慢性丙肝患者干扰素治疗前后肝穿刺标本中 fas抗原表达水平，发现在 hcv-rna阴性组，干扰素治疗后 fas抗原水平比治疗前明显降低。但在 hcv-rna阳性组，干扰素治疗前后 fas水平无明显差异，说明肝细胞 fas表达与 hcv持续感染有关。另外，肝细胞表达 fas抗原表达水平还与肝炎活动性有关。 fas阳性细胞多位于碎屑样坏死区浸润性淋巴细胞中间， fas阳性肝组织中细胞凋亡率明显高于 fas阴性肝组织，并且 fas阳性肝组织汇管区炎症较 fas阴性肝组织更明显14，15。研究还发现， fasl在肝浸润性淋巴细胞上表达增强16。 tanaka等5用酵母菌系统重组了人可溶性 fasl（ rfasl），体外用饱和浓度的 rfasl能在1h内使80%的 fas阳性小鼠致死；感染丙酸杆菌的小鼠，仅需静脉注射30mg rfasl就能诱导肝细胞衰竭，使小鼠在24h内死亡。以上研究证实， fas-fasl系统介导的肝细胞凋亡是病毒性肝炎重要的发病机制之一。肝炎病毒一方面刺激肝细胞表面表达 fas抗原明显增多，另一方面诱导 ctl表达 fasl， fas与 fasl相互作用导致病毒性肝炎肝细胞凋亡。这一凋亡过程正常发生时，病毒感染肝细胞中 dna被降解，有效中止了病毒基因的复制扩散，这在抗病毒感染中具有重要作用；该过程若被过度放大可导致暴发性肝炎。 3.2暴发性肝炎 ryo等17将 fas单克隆抗 体注入小鼠体内，发现肝细胞大量凋亡并引起暴发性肝炎，认为 fas-fasl系统介导肝凋亡参与暴发性肝炎的发病。人类暴发性肝炎多由乙肝病毒或丙肝病毒引起，推测机制可能是 fas-fasl系统功能过强，介导了大量肝细胞凋亡，产生急性肝功能衰竭。体外实验还表明，暴发性肝炎时肝细胞不表达 bcl-2。 bcl-2为癌基因，能激活磷脂酶 a，抑制细胞凋亡的发生。 bcl-2转基因小鼠实验证实， bcl-2能保护肝细胞免遭 fas介导的 ctl对肝细胞的杀伤，在防止病毒性肝炎引起暴发性肝衰竭中起重要作用19。因此，暴发性肝炎的发生还可能与肝细胞缺失 bcl-218有关。 3.3肝硬化免疫组化实验显示， fas抗原在酒精性肝硬化肝组织表达水平较低，而在乙肝病毒相关性肝硬化肝组织表达水平显著增高。原位杂交实验还显示， fasl mrna在正常肝组织无表达，在乙肝病毒相关性肝硬化肝假小叶周围淋巴细胞浸润区大量表达，在酒精性肝硬化肝细胞有高水平表达。提示乙肝病毒引起的肝损害与 fas介导的 ctl对肝细胞的杀伤有关，而酒精引起的肝损害可能与酒精刺激肝细胞表达 fasl和/或 fas，肝细胞发生自身或细胞间凋亡有关20。原发性胆汁性肝硬化肝内胆管及肝外胆管的损伤与淋巴细胞浸润和细胞凋亡有关，在伴有慢性非化脓损伤性胆管炎（ cnsdc）时， fas抗原在胆管上皮细胞浆膜及粗面内质网上有高水平表达，推测 fas介导的细胞凋亡与 cnsdc的发生有关。 3.4肝癌研究表明，胆管细胞癌及肝细胞肝癌均与凋亡有关，前者的凋亡水平高于后者22。在肝细胞肝癌， fas抗原在癌细胞表面及浆内均有表达，且以浆内表达为主，但细胞表面的 fas对 fasl或抗 fas的敏感性较浆内 fas高。 fas阳性组织中凋亡细胞数明显高于 fas阴性组织；对于 fas阳性组织，细胞表面 fas阳性组织中凋亡细胞数高于浆内 fas阳性组织。因此，肝癌细胞的凋亡水平不仅与 fas表达水平而且与 fas在肝细胞的定位有关。资料还显示，肝癌细胞能表达 fasl。癌细胞可能通过以下两条途径来逃避免疫攻击：（1） fas表达水平下调。（2） fasl表达水平增高致 t淋巴细胞凋亡。对 fas-fasl与肝癌关系的深入了解，可为临床治疗提供新的思路。 oka等用联合免疫化疗法治疗肝细胞肝癌，并进行免疫组化研究显示，在肿瘤部位有明显的淋巴细胞浸润，这些细胞主要是 cd8+和 hla-dr+，同时发现 fas阳性肿瘤细胞。并且，在淋巴细胞浸润明显的区域，肿瘤细胞表面 fas表达增高。提示该疗法的抗肿瘤作用可能与肿瘤浸润性淋巴细胞被激活，并以凋亡的形式杀伤肿瘤细胞有关。细胞凋亡学说的建立，使肿瘤的放疗、化疗可以通过诱发肿瘤细胞凋亡来治疗，减少了对正常细胞的凋亡和放疗化疗中的副作用，为肿瘤患者的治疗开辟了一个崭新的领域。 3.5其他 shiraki等研究了结肠癌肝转移患者 fasl表达水平，发现所有患者的结肠癌细胞及肝转移癌细胞均有 faslmrna及其蛋白的表达，提示转移癌细胞通过诱导其周围 fas阳性肝细胞凋亡，而有利于癌细胞在肝脏内定位。 参考文献 1 behrmann j, eur m, kaneko t, et al. eur j immunol, 1994;24:3057 2 itoch n, yonehara s, ishii a, et al. j biol chem, 1993;268:10932 3 takahashi t, tanaka m, inazawa j, et al. int immunol, 1994;6(10):1567 4 suda t, okazaki t, naito y, et al. j immunol, 1995;154:3806 5 tanaka m, suda t, yatomi t, et al. j immunol, 1997;158(5):2303 6 stanger bz, leder p, lee th, et al. cell, 1995;81:513 7 chinnalyan am, rourke ko, tewari m, et al. cell, 1995;81:505 8 dhein j, walcxak h, baumler c, et al. nature, 1995;373:438 9 nagata s, golstein p. science, 1995;256:1449 10 dayan cm, elsegood ka, maile r, et al. immunol today, 1997;18:203 11 nagata s, genes cells, 1996;1(10):873 12 hiramatsu n, hayashi n, katayana k, et al. hepatology, 1994;19(6):1354 13 okazaki m, hino k, fujii k, et al. dig dis sci, 1996;41(12):2453 14 mita e, hayashi n, rinsho byori, 1997;45(5):477 15 mochizuki k, hayashi n, hiramatsu n, et al. j hepatol, 1996;24(1):1 16 ando k, hiroishi k, kaneko t, et al. j immunol, 1997;158(11):5283 17 r