凋亡相关基因bcl-2与视网膜损伤

　　［关键词］ 视网膜;损伤;基因，bcl-2;基因表达;综述

　　bcl-2为一原癌基因，通过所编码的Bcl-2蛋白发挥其抑制细胞凋亡的功能。现有的研究表明，发育中或成年动物脑内的神经元、神经胶质细胞中均有Bcl-2蛋白的表达，视网膜是神经系统的外延部分，bcl-2基因在调控视网膜功能上有重要作用。本文就视网膜损伤所致bcl-2基因表达的变化及其相关机制作一综述。
　　
　　1 bcl-2基因概述

　　bcl-2基因即B细胞淋巴瘤/白血病基因-2（B-cell lym-phoma/Leukemia-2），是TSUJIMOTO等［1］于1984年从滤泡性淋巴瘤中t（14，18）染色体易位的断裂点克隆到的一个原癌基因。正常情况下，bcl-2基因位于18q21.3染色体上，大小约230 kb，该基因由3个外显子和2个启动子组成，在外显子2和3之间，有一个大约225 kb的内含子。在B细胞滤泡性淋巴瘤中，bcl-2基因常易位至14q32染色体，染色体易位使14号染色体上的免疫球蛋白重链基因与位于3′端的bcl-2基因并列形成头尾结构，这一异常融合基因导致Bcl-2蛋白的过度表达。正常与易位的bcl-2基因均表达相对分子质量为26 000的蛋白，含有229个氨基酸，是一种亲脂性的跨膜蛋白，定位于线粒体内膜、核膜和内质网膜上［2］，能在各种不同的正常组织和细胞（如T细胞、B细胞和造血细胞）的激活过程中表达。Bcl-2蛋白的氨基酸序列由4个保守同源区域:BH1、BH2、BH3和BH4区构成。BH1和BH2区是bcl-2基因家族中保守性最高的区域;利用酵母菌双杂合系统研究发现，bcl-2二聚体和异二聚体的多样结构受BH1和BH2区调节。BH3区具有凋亡活性，而BH4区是抗凋亡活性所必需的，几乎所有抑制凋亡活性的Bcl-2家族成员均含有BH4区。Bcl-2蛋白结构上无特殊性信号肽，但在其肽链的C末端有一个由19个氨基酸构成的疏水区，此区可将bcl-2蛋白固定于细胞内膜上，对Bcl-2蛋白的生化功能的发挥起重要作用［3］。在生理情况下，bcl-2基因在维持免疫系统功能、调节肾脏等组织器官发育等多方面具有重要作用;在病理情况下，bcl-2基因的转录失调及Bcl-2蛋白的高表达与某些疾病发生密切相关。韦纯义等［4］在研究人胚胎视网膜发育过程中Bcl-2蛋白的表达时发现， 人胚胎从第16周开始有Bcl-2蛋白的表达，24周以前，主要分布在增殖、分化的细胞中，已经分化出的神经细胞中较少见;而在24周以后，主要分布在Müller细胞的突起中。并认为bcl-2基因的作用有两方面:一是给需要增殖的细胞存活的信号，使其能顺利完成视网膜分化过 程;二是在视网膜分化基本完成后，维持Müller细胞的存活，因为Müller细胞在视网膜的信号传递、营养物质运输以及代谢中起重要作用。正常成年人视网膜内Bcl-2蛋白仅见于Müller细胞突起内，当视网膜受损后Bcl-2蛋白的表达增强，但不同类型的损伤诱导不同的细胞表达Bcl-2蛋白。正常及病理状态下视网膜内Bcl-2蛋白的表达情况提示，bcl-2基因不仅与视网膜神经元的分化发育、正常功能及自动平衡的维持有关，而且与视网膜神经元突起的生长及延缓受损细胞的死亡有关。bcl-2基因及其表达蛋白可抑制多种组织细胞的凋亡，并延长细胞寿命，所以被称为凋亡抑制基因，它可以通过多条途径抑制细胞凋亡。其主要机制可能为:①通过线粒体外膜上的Bcl-2蛋白调节线粒体功能［5］。Bcl-2和Bcl-xl蛋白可抑制线粒体膜通透孔道的功能，减少细胞色素C的释放，阻止半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶（Caspase）级联反应的激活。②通过胞质内质网Bcl-2蛋白控制钙离子流动。大量研究表明，细胞内钙离子的升高是细胞凋亡的始动因素。应用转基因方法研究显示，Bcl-2蛋白的高表达能抑制内质网管释放钙离子，因此认为bcl-2基因通过影响内质网钙离子的释放实现对细胞的调节。③bcl-2不直接阻止细胞凋亡，而是调节促凋亡或坏死的过程。HOCKENBERY等［6］研究显示，Bcl-2蛋白的表达与氧自由基的生成减少和细胞氧化损伤的减少有关。④bcl-2经Raf-1信号传导途径发挥作用。有研究报道，Raf-1和Bcl-2蛋白共同沉淀于线粒体膜、核膜和内质网，因此认为bcl-2基因抑制细胞凋亡与Raf癌基因介导的细胞信号传导有关。

　　2 视网膜损伤与bcl-2基因表达

　　2.1光损伤与视网膜bcl-2基因表达 视网膜光损伤时有基因水平的变化，而基因水平的变化也影响了光损伤的易感性。李永洋等［7］研究表明，光感受器细胞凋亡出现在视网膜光损伤早期，光感受器细胞凋亡是大鼠实验性视网膜光损伤的重要机制。随着光损伤的发展，光感受器细胞凋亡被启动，光感受器细胞凋亡的发展又进一步加重视网膜光损伤。DUNKERN等［8］研究发现，光损伤引起的视网膜细胞的凋亡中有bcl-2基因表达水平的降低。而 TSANG等［9］发现，抗凋亡基因bcl-2的表达能部分地阻止光感受器细胞的凋亡;CHEN等［10］将鼠视蛋白基因5′侧翼区的启动子序列与人的bcl-2 cDNA融合，构建在光感受器细胞中可过度表达bcl-2基因的转基因鼠模型，结果显示，bcl-2不但能阻止由视紫红质及视杆体细胞cGMP磷酸二酯酶基因缺陷造成的遗传性视网膜变性，而且还可降低正常白 化小鼠强光照射下光感受器细胞凋亡的发生。他认为光感 受器细胞中高表达的bcl-2较正常内源水平的bcl-2更能有效地抑制各种视网膜变性中凋亡的发生。

　　CRAWFORD等［11］在研究光氧化作用介导的细胞凋亡时，用携带有bcl-2基因的质粒转染体外培养的野生型光感受器细胞，得到的转化细胞中均有bcl-2基因的高表达。当将其暴露在可见光下时，与未经转化的野生型光感受器细胞相比，细胞凋亡的数目明显减少。而且发现bcl-2基因过表达的细胞中Bcl-2与Bax的比例也维持在一个较高的水平，说明Bcl-2/Bax值上升，可能是光氧化损伤的保护性机制之一。此外还发现，在暴露于可见光后的每个时段转化的细胞中NF-κB的活性都升高，提示bcl-2的高表达能增加NF-κB蛋白水平及活性，并可能通过这一途径抑制光氧化作用引起的感受器细胞的凋亡。但也有相反的报道，JOSEPH等［12］认为，抗凋亡基因bcl-2和bcl-xl在光感受器中的过度表达并不能阻止光感受器的细胞凋亡。他们建立了携带bcl-2或bcl-xl基因的视紫质基因启动子，并且得到转基因小鼠。然后使二者与rd/rd突变的小鼠及显性视紫质基因突变的小鼠杂交，而这两种突变都可造成视网膜光感受器细胞的变性。杂交后进行组织学及视网膜电流图观察，验证bcl-2和bcl-xl在这两种不同实验条件下对视网膜光感受器细胞损伤的抵御作用。用TdT法检测与凋亡相关的核DNA片段，发现其出现于rd/rd 突变小鼠的视网膜中，而不论这些小鼠视网膜光感受器细胞中有无转基因bcl-2和bcl-xl的表达，光损伤后12 d，与对照组相比，bcl-2转基因鼠仅在中央视网膜有存活的少数光感受器细胞，而bcl-xl转基因鼠与对照组相比没有明显差别。而且发现bcl-2的表达与视紫质的减少相关联。这一研究表明，bcl-2和bcl-xl的过度表达并不能阻止或推迟视网膜光感受器细胞的变性过程。从而认为在Bcl-2过度表达的转基因鼠中，起抵御光损伤作用的可能是视紫质的减少。

　　2.2视网膜缺血低氧损伤与bcl-2基因表达 已有研究证实，视网膜缺血低氧损伤中存在细胞凋亡。缺血可致视网膜内Müller细胞bcl-2表达降低，提示Müller细胞对缺血及血流紊乱很敏感，对血流改变的反应就是降低bcl-2的表达，而bcl-2对视网膜乃至Müller细胞等正常功能的维持是必需的［13］。由于Müller细胞在维持视网膜内部平衡中起重要作用，当其合成bcl-2等具有保护作用的基因的能力丧失后，不但损害Müller细胞也会损害其他类型的细胞，尤其是那些与之密切接触的神经元。结果之一是Müller细胞可能反转对glutamate的运输，使其在视网膜内过度堆积［14，15］，堆积的glutamate对视网膜神经元具有毒性作用，并可加重缺血本身的破坏作用。缺血后视网膜神经元出现bcl-2阳性表达［13］，根据阳性细胞位置、形态、大小判断可能为移位无长突细胞、节细胞及视细胞。在正常状态下大部分神经元不表达bcl-2。鉴于缺血可致视网膜内Müller细胞bcl-2表达降低，缺血后视网膜神经元出现bcl-2阳性表达可能是局部神经元摄取了受损Müller细胞所释放的bcl-2。另外，也有解释认为bcl-2上调 等积极过程是为保护自身免受缺血引起的钙超载所致的损害作用。有研究表明，低氧可导致RPE细胞bcl-2基因表达增强，同时也发现RPE细胞的低氧调理培养基同样可导致正常环境培养的RPE细胞bcl-2基因表达增强［16］。说明在促进体外培养的RPE细胞bcl-2基因表达的因素中，除了低氧外，可能还与低氧诱发的后续改变，诸如RPE细胞分泌活性物质等有关。NOR等［17］报道VEGF促内皮细胞增生依赖于其上调bcl-2基因表达。RPE细胞有许多功能类似于内皮细胞。RPE细胞的异常增生是否也遵循同样的机制还有待于进一步研究。总之，视网膜损伤，如光损伤、缺血低氧损伤等，均可诱导视网膜bcl-2基因表达的改变。但是，bcl-2基因表达改变的确切机制、bcl-2基因表达的改变对视网膜功能的建立和改变有何意义，都需要作进一步的研究和探讨。这些问题的解决，将为视网膜疾病，如光损伤、缺血性病变等的治疗提供有价值的切入点。

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　　（本文编辑 黄建乡）

　　（青岛大学医学院附属医院眼科，山东 青岛 266003 ）