內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-綜述

1、無淺談內(nèi)質(zhì)網(wǎng)生理和病理淺談內(nèi)質(zhì)網(wǎng)生理和病理潘巍，胡剛（南京醫(yī)科大學(xué)，神經(jīng)藥理學(xué)系 江蘇 南京 210029）摘要摘要： 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)合成和加工的場所， 是細胞 “最大的工廠” 。 作為細胞內(nèi)最主要的 Ca+庫，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)還參與了各種細胞信號的處理。由此可見內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細胞內(nèi)最重要的細胞器之一，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能的紊亂對于細胞來說致死性的， 特別是蛋白質(zhì)合成旺盛的細胞類型， 如腺細胞和神經(jīng)元。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的正常的生理功能與細胞內(nèi)Ca+以及氧化還原狀態(tài)密切相關(guān)，而細胞內(nèi)Ca+和局部的氧化還原狀態(tài)亦是交互影響的， 任何一個條件的改變均能導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)或功能的異常，即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)病理，主要的特征是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)（ER Stre

2、ss Response）的啟動。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是細胞重要的防御機制， 原核生物和真核生物均存在而且相似， 進化上非常保守。氧化應(yīng)激也是細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)和重要的防御機制， 與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有著千絲萬縷的聯(lián)系， 兩者均對整個細胞的生理及病理有重要的“貢獻” 。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（Endoplasmic Reticulum Stress, ER Stress） ；粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rough ER）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smooth ER） ；鈣庫操縱型通道鈣庫操縱型通道 (Store Operated Channel, SOC) ；ryanodine 受體受體 (RYR)；InsP3 受體受體

3、(InsP3R)；Ca+引起的引起的 Ca+釋放釋放 （CICR）；伴侶蛋白伴侶蛋白（chaperone） ；鈣網(wǎng)織蛋白鈣網(wǎng)織蛋白（calreticulin） ；鈣聯(lián)接蛋白鈣聯(lián)接蛋白（calnexin） ；GRP78/BiP；肌漿肌漿（內(nèi)質(zhì)內(nèi)質(zhì)）網(wǎng)網(wǎng) Ca+-ATP 酶酶（SERCA） ；NADPH 氧化酶氧化酶（NADPHoxidase） ；未折疊蛋白反應(yīng)未折疊蛋白反應(yīng)（unfolded-protein response, UPR） ；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)性降解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)性降解（ER associated degradation, ERAD） ；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過載反應(yīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過載反應(yīng)（ER overload r

4、esponse, EOR） ；PERK （PKR-like ER kinase;） ；Ire （inositol regulating） ；ATF （activating transcriptionfactor） ；CHOP （C/EBP homologous protein） ；Nrf-2 （nuclear factor erythroid 2-relatedfactor 2） ；bZIP （basic-leucine zipper） ；ARE（antioxidant response element） ；ERSE（ER stress response element） ；UPRE（unfo

5、lded protein response element）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細胞內(nèi)最大的膜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其兩個主要功能是：1.合成、加工蛋白參與代謝；2.細胞信號處理。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)按照膜結(jié)構(gòu)上是否有顆粒狀核糖體分為粗面（rER）和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（sER） ?；鎯?nèi)質(zhì)網(wǎng)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)僅在肝細胞，分泌固醇類激素的細胞以及肌細胞（肌漿網(wǎng)）等少數(shù)細胞大量存在。滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的酶主要參與合成脂肪酸和磷脂；在肝細胞這些酶還參與生物轉(zhuǎn)化，將藥物、化合物、致癌物等轉(zhuǎn)化為水溶性化合物；而肌細胞的肌漿網(wǎng)主要功能是Ca+濃集。無所有真核細胞內(nèi)都有或多或少的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)， 膜的胞漿面黏附了大量的核糖體。 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)協(xié)調(diào)膜表面和腔內(nèi)的蛋白

6、合成， 最終將這些蛋白運輸?shù)郊毎麅?nèi)和細胞外的功能部位。 漿細胞的功能是產(chǎn)生抗體，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能發(fā)達，整個細胞都充滿了粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。由于具有蛋白質(zhì)合成和運輸?shù)墓δ?，粗面?nèi)質(zhì)網(wǎng)被稱為分泌途徑的第一個“車間” ，對此途徑的精確控制的關(guān)鍵就在于前期內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對蛋白的加工。 控制分泌途徑的酶可以修飾新生蛋白的特殊氨基酸殘基，是其定向運輸?shù)谋匾獥l件。這些加工步驟包括新生肽鏈的折疊以及翻譯后修飾，比如糖基化或二硫鍵形成。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不僅僅是蛋白質(zhì)合成的場所，還精確控制蛋白運輸過程，因為只有正確折疊和裝配好的蛋白亞基才能從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運到高爾基體。 錯誤折疊的蛋白會滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)引發(fā)特殊的信號通路增強內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白處理能力或引起

7、細胞凋亡。一氧化還原狀態(tài)影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能氧化還原狀態(tài)影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能正常情況下內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的氧化還原電位要高于胞漿， 也就是說相對于胞漿， 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)環(huán)境較為氧化。 因為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的氧化物為新生肽鏈的半胱氨酸殘基向分子內(nèi)二硫鍵轉(zhuǎn)變提供氧化動力。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)很多酶比如ERO1的基因產(chǎn)物可以提供氧化動力1。所以內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)蛋白質(zhì)的氧化與ROS的生成有關(guān)。 氧化還原狀態(tài)的改變以及ROS的存在也影響了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的通道功能和伴侶蛋白的緩沖而影響到Ca2平衡。 而且氧化應(yīng)激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激都可以激活下游信號使得蛋白質(zhì)折疊功能恢復(fù)或細胞死亡。所以氧化還原穩(wěn)態(tài)是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)正常功能所必需的。二內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細胞最主要的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細胞最主要的Ca+

8、庫庫正常情況下內(nèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+比胞漿Ca+高數(shù)千倍，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+依細胞類型不同約在100M800M之間2，3，4，Ca+在兩者之間不停的交換，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)又有很強的Ca+緩沖能力，是名副其實的“鈣庫” 。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔Ca+的改變可以影響蛋白的合成，而未折疊蛋白的聚集又會破壞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Ca2平衡，這兩者中任何一者的改變又影響了氧化還原狀態(tài)。Ca+是細胞內(nèi)最重要的離子形態(tài)信號分子，作為“鈣庫”內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與了細胞信號的處理。 在細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中， 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可以接收并傳遞信號。 輸入信號有： Ca2， IP3，S-1-P(鞘氨醇1磷酸)，ROS和固醇；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)產(chǎn)生的輸出信號有：Ca2，鈣庫操縱型通道（SOC）的激活，

9、應(yīng)激信號，花生四烯酸以及多種轉(zhuǎn)錄因子（NF-kappaB，CHOP，ATF6，SREBPs）無5。正因為Ca+平衡是維持細胞正常功能的基礎(chǔ)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+受到精確的控制。A. 鈣釋放通道調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+存在兩種鈣釋放通道，ryanodine受體(RYRs)和InsP3受體(InsP3Rs)，它們對胞內(nèi)各種信號輸入敏感。 最重要的調(diào)節(jié)信號就是Ca+本身， Ca+可以通過激活RYRs和InsP3Rs引起Ca+的釋放(CICR)5。CICR將電壓依賴（VOCs）和受體依賴(ROCs)的細胞膜鈣通道與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的內(nèi)鈣釋放聯(lián)系起來，在心肌和神經(jīng)元上這種聯(lián)系尤為重要。CICR還能將內(nèi)鈣釋放引起的鈣波變化在細胞間

10、傳遞6。可興奮性細胞的興奮性依賴于鈣動員的第二信使，如三磷酸肌醇(InsP3)和環(huán)ADP核糖(cADPR)。另一個決定細胞興奮的因素是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔Ca+7。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+內(nèi)流增加到一定水平，超過了緩沖系統(tǒng)的能力，腔內(nèi)的Ca+就會升高。有很多證據(jù)表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+直接影響到RYRs的開放效率。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+對RyRs有門控作用是因為RyRs的腔內(nèi)側(cè)有很多鈣感受器三種蛋白復(fù)合物triadin-1, junctin, 和 calsequestrin8,9。非興奮細胞中InsP3Rs參與鈣振蕩的產(chǎn)生10。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+可以影響InsP3Rs引發(fā)的內(nèi)鈣釋放已經(jīng)有很多報導(dǎo)，但內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+是否可以直接調(diào)節(jié)InsP3R

11、s還有很多異議。但是可以明確的是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+與InsP3引發(fā)的內(nèi)Ca+釋放之間存在聯(lián)系，提示鈣庫的填充狀態(tài)可以調(diào)節(jié)InsP3Rs介導(dǎo)的內(nèi)Ca+釋放7.11。B.鈣結(jié)合蛋白調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的鈣結(jié)合蛋白可以分為伴侶蛋白伴侶蛋白和緩沖分子緩沖分子， 兩者的定義沒有明確的分界。 緩沖分子如集鈣蛋白（calsequestrin） 、鈣網(wǎng)織蛋白（ calreticulin）具有極強的鈣結(jié)合能力，對于維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)生理Ca+至關(guān)重要。鈣敏感性伴侶蛋白，如GRP78 (BiP), GRP94(endoplasmin), calnexin（鈣聯(lián)接蛋白）, GRP170/ORP150以及ERp57，含有多重C

12、a+結(jié)合位點，與Ca+的結(jié)合可以調(diào)節(jié)它們的活性。這些伴侶蛋白在蛋白質(zhì)合成的量控制中發(fā)揮了重要的作用，可以作為蛋白質(zhì)合成穩(wěn)態(tài)破壞時的防衛(wèi)系統(tǒng)7。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)非折疊蛋白的聚集造成了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，引發(fā)了非折疊蛋白反應(yīng)（UPR）或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)超載反應(yīng)上調(diào)伴侶蛋白13,14,15,16。凝集素（lectin）樣伴侶蛋白鈣網(wǎng)織蛋白(calreticulin)和鈣聯(lián)接蛋白（calnexin） （形成了calnexin/calreticulin循環(huán)） 可以輔助折疊很多糖基化的分泌性和膜結(jié)構(gòu)蛋白17,18。 這些伴侶蛋白的功能是鈣依賴性的，它們與糖蛋白的結(jié)合能力受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+的影響。Calreticulin與其他兩種伴侶蛋

13、白PDI（蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶）和ERp57的相互作用也是受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+調(diào)節(jié)無的17。事實上，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+低于50M時伴侶蛋白的功能就被完全抑制，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+平衡紊亂本身就可引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，影響到細胞的存活19。CSERCA調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+雖然Ca+信號是由Ca+釋放引起的，而Ca+的再攝取，維持鈣庫的穩(wěn)定Ca+也是鈣信號的重要組成部分。Ca+內(nèi)集主要由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的鈣泵 （SERCA）介導(dǎo)20,21。SERCA有三種亞型（1-3） 。有足夠的證據(jù)支持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+可以控制SERCA的鈣內(nèi)集作用。研究表明，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)高濃度的Ca+可以抑制Ca+的重攝取22。后續(xù)的研究還表明SERCA介導(dǎo)的Ca+內(nèi)集

14、僅受腔內(nèi)面因素調(diào)節(jié)23,24。但SERCA是一個Ca+-ATP酶，胞漿內(nèi)Ca+對SERCA介導(dǎo)的鈣內(nèi)集也有動態(tài)調(diào)控作用，可能的解釋是刺激引起的胞漿內(nèi)的Ca+超載亦升高了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+。還有研究表明SERCA還受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)伴侶蛋白calnexin，calreticulin和 ERp57的調(diào)節(jié)，這些伴侶蛋白均可以抑制鈣的重攝取。ERp57促SERCA 2b亞基L4段形成二硫鍵而滅活了鈣泵，保證了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高Ca+時有效地抑制鈣泵。 相反， 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca+下降時calreticulin和ERp57的復(fù)合體從SERCA 2b亞基上解離下來，鈣泵又恢復(fù)了活力7.25.26。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+下降可能會引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號

15、通路異常，因此細胞還存在感受庫存Ca+充填狀態(tài)的細胞膜Ca+內(nèi)流系統(tǒng)來維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)恒定的Ca+27。這種鈣內(nèi)流機制也稱為容量性鈣內(nèi)流（CCE） 。當(dāng)鈣庫已滿，從鈣庫操縱型通道（SOCs）內(nèi)流的Ca+減少，而當(dāng)鈣庫的Ca+剛開始下降時此通道即開放，介導(dǎo)Ca+內(nèi)流，始終維持鈣庫的穩(wěn)定Ca+濃度。這種Ca+內(nèi)流機制介導(dǎo)了長期刺激致增殖時的長期Ca+信號。有證據(jù)表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上有一小片特殊區(qū)域可調(diào)節(jié)胞膜上的Ca+內(nèi)流。胞膜上受體的激活使PLC膜定位，產(chǎn)生InsP3，促內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔Ca+釋放。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+下降后能產(chǎn)生信號到胞膜的SOCs介導(dǎo)Ca+內(nèi)流28，但是仍不清楚這種信號到底是什么，現(xiàn)在有幾種假說：Ca+內(nèi)流

16、因子的生成，包含SOCs的小泡的胞吐作用，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Ca+釋放通道與SOCs有構(gòu)相聯(lián)系28。三三Ca+與蛋白質(zhì)合成與蛋白質(zhì)合成Ca+平衡對于蛋白質(zhì)的合成也是至關(guān)重要的。除網(wǎng)織紅細胞，哺乳動物體內(nèi)所有細胞的蛋白質(zhì)合成的維持需要Ca+的平衡。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+支持蛋白質(zhì)的早期加工，磷酸化翻譯起始因子2（eIF2）調(diào)節(jié)蛋白合成速率29。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+耗竭時糖蛋白高度甘露糖化。在UDP-無葡萄糖葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶（UGGT）的作用下形成“糖標(biāo)識”30。隨后糖蛋白與calnexin,calreticulin和PDI樣酶形成復(fù)合物，使得糖蛋白滯留于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)31。當(dāng)Ca+重充填內(nèi)質(zhì)網(wǎng)時“糖標(biāo)識”被移除，復(fù)合體解離，糖蛋白

17、才能被正確折疊并被轉(zhuǎn)運出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。而Ca+是如何參與非糖基化蛋白的折疊、 亞基組裝或翻譯、 轉(zhuǎn)運卻鮮為人知。 推測Ca+可能通過中和或暫時交聯(lián)富含谷氨酸或天冬氨酸區(qū)域的羧基來輔助新生肽鏈的折疊29。Ca+還可以促進亞基組裝或特異的蛋白酶解加工。高Ca+水平是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白折疊系統(tǒng)必須的。腔內(nèi)高Ca+是蛋白翻譯、轉(zhuǎn)運、折疊時伴侶蛋白和肽鏈形成聯(lián)系必須的29。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+也參與控制蛋白翻譯速率。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+的耗竭可以抑制氨基酸的摻入，單核糖體和核糖體亞基代替了多核糖體，胞內(nèi)43S起始復(fù)合物減少，eIF2磷酸化并且eIF2B受抑制。耗竭內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+庫的因素有InsP3，EGTA和其他鰲合劑，毒胡蘿卜素（抑

18、制了SERCA）調(diào)節(jié)Ca+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜到細胞膜的因素如Ca+離子載體inomycin和A23187，不飽和脂肪酸如花生四烯酸29。除毒胡蘿卜素是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+聚集的不可逆抑制物，其他因子的作用可隨著胞內(nèi)Ca+水平的升高在幾分鐘內(nèi)被逆轉(zhuǎn)。四四ROS和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+氧化還原信號通路的中心是特定蛋白氧化還原敏感位點的氧化還原變化。靜息狀態(tài)下，細胞內(nèi)環(huán)境是高度還原態(tài)的，而局部氧化電位的升高是細胞重要功能的觸發(fā)點5。不管何種源性氧化應(yīng)激引起的ROS水平的升高都會造成外Ca+內(nèi)流和內(nèi)Ca+釋放。胞漿內(nèi)Ca+升高使得向核和線粒體內(nèi)流的Ca+增多。核內(nèi)的Ca+水平可以調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄水平以及核酸酶的活性。而不

19、管是在核內(nèi)還是在胞漿，Ca+均能控制蛋白的磷酸化和去磷酸化，從而達到信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)的目的。線粒體Ca+負荷則加速了線粒體的代謝，而線粒體代謝的增加又促進了ROS的生成。線粒體內(nèi)ROS生成增多啟動了一系列下游事件，包括促進了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Ca+釋放32。ROS選擇性氧化修飾內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣調(diào)節(jié)蛋白的特定位點是其影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+信號的重要機制。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)環(huán)境比胞漿氧化程度更高可能是某些位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白的氧化所必需的33。SERCA巰基的氧化24及ATP結(jié)合位點酪氨酸的硝化35均可抑制其活性。而且羥自由基可以直接攻擊其ATP結(jié)合位點34，導(dǎo)致ATP依賴的鈣內(nèi)集作用減弱和ATP消耗下降。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca+耗竭又會抑制蛋白的

20、合成和加工，使得未折疊蛋白聚集。而未折疊蛋白的聚集又會引無起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)伴侶蛋白的基因如GRP78/BiP, GRP94和calreticulin的表達上調(diào)，增強鈣庫功能防止細胞鈣毒性。這些現(xiàn)象表明氧化應(yīng)激可以抑制SERCA功能而增加細胞內(nèi)Ca+水平。而另一方面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)ATP消耗減少使線粒體ATP生成減少，而線粒體代謝水平下降又會減少ROS的生成。所以線粒體ATP合成減少提供的還原當(dāng)量是重要的細胞抗氧化機制和細胞修復(fù)機制，以此降低氧化分子的聚集。 最近的研究發(fā)現(xiàn)ROS可以穩(wěn)定未折疊的SERCA 2a和calreticulin形成的復(fù)合體，導(dǎo)致了SERCA長時性抑制和SERCA 2a亞基的降解36。如前

21、所述SERCA 2b的活性受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的氧化還原酶ERp57調(diào)節(jié)，而這種調(diào)節(jié)作用是依賴于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca+和氧化還原狀態(tài)的。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)轉(zhuǎn)為還原態(tài)時，在ERp57的作用下SERCA 2b的巰基被還原顯示了高活性，使得內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca+升高。最近又有報道表明硫氧還蛋白家族成員ERp44可以特異性結(jié)合InsP3受體1的L3V區(qū)段的半胱氨酸殘基，直接抑制了由InsP3受體介導(dǎo)的內(nèi)Ca+釋放37。所以在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)環(huán)境較為還原時，SERCA 2b和InsP3受體協(xié)同作用，升高內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+。腔內(nèi)較為還原時不利于蛋白質(zhì)的折疊，而許多伴侶蛋白和氧化還原酶需要較高的Ca+。已經(jīng)證實ERp44與Ero1之間形成的分子間二

22、硫鍵是造成Ero1腔內(nèi)滯留的原因38。 而Ero1家族蛋白在氧化態(tài)蛋白的折疊處理中起了關(guān)鍵性的作用，所以ERp44對蛋白折疊的作用可能是雙重的：通過滅活I(lǐng)nsP3受體1抑制內(nèi)Ca+釋放（增強了Ca+依賴的伴侶蛋白的作用）和通過與Ero1形成二硫鍵增強了Ero1/氧化還原酶系統(tǒng)。 而非折疊蛋白反應(yīng)可以誘導(dǎo)ERp44的表達上調(diào)正好可以說明這一點37。也有證據(jù)支持ROS影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Ca+釋放。內(nèi)皮細胞上氧化態(tài)的谷胱甘肽和ROS源性的黃嘌呤和黃嘌呤氧化酶可以促進InsP3受體介導(dǎo)的鈣庫的內(nèi)Ca+釋放。另外，在血管平滑肌，過氧化物也可以促InsP3受體介導(dǎo)的Ca+釋放39。肌漿網(wǎng)上的ryanodine敏

23、感性Ca+通道也受ROS的調(diào)節(jié)40，可能是幾個關(guān)鍵性巰基可以被氧化修飾。而且已經(jīng)找到證據(jù)支持RyR是局部氧化還原電位敏感的41。氧化還原反應(yīng)在Ca+釋放的動力學(xué)控制中起了關(guān)鍵性的作用。ROS可能是調(diào)節(jié)Ca+轉(zhuǎn)運體活性的氧化還原信號分子42。溫和的氧化應(yīng)激使得細胞內(nèi)氧化還原電位輕微升高可以顯著增強RyR的活性，敏化了Ca+釋放機制。還有研究表明ROS通過對cADPR的作用影響了心肌肌漿網(wǎng)的Ca+釋放，參與了細胞的Ca+活動。ROS對Ca+的雙向調(diào)節(jié)作用可能是濃度依賴性的。低濃度時（納摩爾水平） ，ROS促進cADPR的合成，協(xié)同鈣調(diào)蛋白一起開放了RyR。而高濃度時（毫摩爾水平） ，ROS抑制了鈣

24、調(diào)蛋白活性，進而抑制了RyR43。無除線粒體外還細胞內(nèi)有其他ROS的產(chǎn)源。在吞噬性細胞，NADPH氧化酶（含膜結(jié)合催化亞基和胞漿側(cè)調(diào)節(jié)亞基）可以產(chǎn)生大量的過氧化物44。非吞噬性細胞也表達NADPH氧化酶的許多亞型，各亞型都含主要的催化亞基gp91phox（NOX2） ，其產(chǎn)生的ROS主要參與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)45,46。粒細胞上NOX2表達于細胞膜，非吞噬細胞也表達NOX亞型47。還有研究表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)中有NOX亞型，并且和calnexin及calreticulin共存49。雖然內(nèi)質(zhì)網(wǎng)NOX表達的意義還未明確，但最近的研究提示NOX1和NOX4可以與PDI作用，即線粒體之外的ROS也可能調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能

25、。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)NADPH氧化酶的激活可以使鈣庫對InsP3信號更加敏感49，可能源于NADPH氧化酶的ROS敏化了InsP3受體進而影響了鈣振蕩。7-酮膽甾醇可以活化含NOX4亞基的NADPH氧化酶， 使得ROS生成增多并影響到鈣振蕩。 鈣平衡的紊亂誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，IRE-1激活誘導(dǎo)促凋亡因子CHOP以及伴侶蛋白GRP78/BiP的表達,標(biāo)志了未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）的激活50。還有研究認(rèn)為肌漿網(wǎng)內(nèi)NADPH氧化酶可以增強RyR活性51。五五內(nèi)質(zhì)網(wǎng)病理（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)病理（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激）氧化還原狀態(tài)的改變、Ca+平衡的紊亂均影響到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)正常的生理功能，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能紊亂是細胞致死性的，因此細胞進化

26、了強大的自我保護機制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)（ESR） ，最大限度地對抗內(nèi)外源性的應(yīng)激。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是由于未折疊或錯誤折疊的蛋白質(zhì)累積或內(nèi)環(huán)境的Ca+濃度的改變導(dǎo)致了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能的失衡引起的。 此時內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的反應(yīng)以特定蛋白質(zhì)的改變?yōu)樘卣鳎?翻譯速率的下調(diào)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)伴侶蛋白的表達上調(diào)，錯誤折疊蛋白質(zhì)的降解。通常情況下，這一系列反應(yīng)（ESR）能成功恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的內(nèi)環(huán)境平衡。不過，在多細胞動物里，持久或者強烈內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激也會引發(fā)程序性細胞死亡或凋亡52。引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)（ESR）的因素有：未折疊或錯誤折疊蛋白過度等蓄集；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)類脂或醛酯類的失衡； 或者內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的氧化還原或離子的環(huán)境方面的變化所形成的紊亂； 糖剝

27、奪也可引發(fā)ESR，是由于蛋白N-端糖基化受影響53,54。ESR既要增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的折疊能力又要處理損傷的蛋白質(zhì)， 并且通過降低在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)里面的蛋白質(zhì)的數(shù)量來減輕細胞器的負擔(dān)。 這些效應(yīng)主要通過三條通路來完成52：(I)一種高度保守的未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)，它依靠上調(diào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)伴侶蛋白和其他分泌器官的成分來增強內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的多肽折疊能力和加工能力；無(II) 蛋白酶體依賴的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)性降解（ERAD）可以將過多的蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中移除；(III) 調(diào)節(jié)蛋白翻譯速率，減少進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白總量。這三條通路幾乎是同時進行并交叉的，而沒有時間上的承接。UPR的最初目的是適應(yīng)環(huán)境的改變， 恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)正常功能。 參與這種適

28、應(yīng)適應(yīng)的機制包括： 蛋白折疊相關(guān)基因的表達上調(diào)，促進錯誤折疊蛋白的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)性降解（ERAD） 。最初幾個小時內(nèi)mRNA的翻譯受抑制，直到編碼UPR相關(guān)蛋白的mRNA轉(zhuǎn)錄出來。若適應(yīng)階段未能恢復(fù)正常的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能則以NF-B的激活為標(biāo)志的警戒警戒信號啟動。 NF-B的下游基因產(chǎn)物介導(dǎo)宿主的主動防御此通路又稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過載反應(yīng)（EOR） 。過強或長期的ESR誘導(dǎo)細胞“自殺” ，一般是凋亡凋亡的形式55。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的適應(yīng)階段：恢復(fù)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的適應(yīng)階段：恢復(fù)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊形態(tài)的蛋白聚集時， 固有的伴侶蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白的腔面解離下來主動結(jié)合到未折疊蛋白。與伴侶蛋白的分離使得內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

29、膜蛋白激活，啟動UPR。這些跨內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的蛋白一般是N-端向腔內(nèi)，C-端向胞漿。正常情況下這些蛋白的N-端結(jié)合了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)伴侶蛋白Grp78(BiP)，阻止了蛋白之間的聚集。當(dāng)異常折疊蛋白堆積，Grp78解離下來，這些跨膜蛋白之間聚集活化，啟動UPR。其中最重要的三種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白是PERK，Ire1，ATF656,57,58。A） PERKPERK（PKR樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶）是絲/蘇氨酸蛋白激酶，其催化區(qū)與真核起始因子2（eIF2）家族具同源性。PERK屬于eIF2激酶家族，此家族成員還有GCN2，PKR，HRI。PERK是UPR中控制蛋白翻譯的中心。Grp78解離，PERK寡聚化并自我磷酸化，顯示了激

30、酶活性。PERK磷酸化抑制eIF2，廣泛下調(diào)了mRNA翻譯速率，減輕了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白載量。但是有一些特殊的mRNA（5-非翻譯區(qū)含upstream ORF）卻可以在此情況下優(yōu)先翻譯，典型的例子是ATF4。ATF4蛋白是bZIP轉(zhuǎn)錄因子家族成員，調(diào)節(jié)UPR相關(guān)基因表達。ATF4可以結(jié)合ATF/CRE元件(特征序列5-TGACGTCA-3)和AARE(核心序列5-TGACGTCA-3)59。ATF4可誘導(dǎo)的重要蛋白之一是CHOP。CHOP是含169個氨基酸殘基（嚙齒類動物168）的蛋白質(zhì)，是CAAT/增強子結(jié)合蛋白（C/EBPs）的成員，是C/EBPs的負性抑制物。CHOP蛋白含兩個功能區(qū)，N-端轉(zhuǎn)

31、錄激活區(qū)和C-端DNA結(jié)合區(qū)含bZIP（亮氨酸拉鏈）序列。CHOP還含兩個相鄰的絲氨酸殘基（79和82） ，可以作為P38 MAPK家族的底物。CHOP可以形成同二聚體和異二聚體（與其他C/EBPs） ，但更傾向于形成異二聚體。CHOP異二聚體不能結(jié)合無C/EBP位點即5-(A/G)TTGCG(C/T)AA(C/T)-3但是可以另外的唯一結(jié)合位點5-(A/G)(A/G)(A/G)TGCAAT(A/C)CCC-3而調(diào)控目的基因的表達59。因此CHOP的功能是雙重的， 即C/EBPs的功能抑制物和其他基因的激活物。CHOP廣泛表達但是非應(yīng)激下表達量很低。應(yīng)激可以誘導(dǎo)CHOP的表達和核內(nèi)聚集。CHO

32、P是多能的，介導(dǎo)了特異的凋亡途徑，涉及細胞生長和分化的選擇性死亡以及各種疾病中細胞的病理死亡。最近有研究表明PERK可以激活Nrf260。PERK/Nrf2通路的發(fā)現(xiàn)提示了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和氧化應(yīng)激之間的協(xié)同作用。 Nrf2屬于bZIP轉(zhuǎn)錄因子的CNC家族， 此家族成員還有NF-E2， Nrf1-3和Bach1-2。NF-E2只表達于紅細胞，調(diào)節(jié)珠蛋白基因的表達61。而E相關(guān)因子（Nrf）蛋白(Nrf1-3)則廣泛表達，可以感受氧化應(yīng)激并作出應(yīng)答62。CNC家族轉(zhuǎn)錄因子單體并不能上調(diào)目的基因的表達，其作用有賴于與其他bZIP轉(zhuǎn)錄因子形成的異二聚體，通常是sMaf蛋白成員。Keap1-Nrf2-ARE

33、通路。在非應(yīng)激細胞，Nrf2與Bric-a-Brac, Tramtrack ,Broad Complex(BTB) 蛋白Keap1形成胞漿復(fù)合物。此復(fù)合物的形成抑制了Nrf2的活性并介導(dǎo)了其泛素化降解。氧化應(yīng)激以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等可誘導(dǎo)Nrf2/ Keap1復(fù)合物的解離，Nrf2則入核啟動目的基因表達。Nrf2結(jié)合的基因特征是啟動子區(qū)含ARE（抗氧化調(diào)節(jié)元件）序列，效應(yīng)是：直接提供抗氧化物; 編碼滅活氧化物的酶系; 促進GSH的合成及再循環(huán); 促進NAPDH的合成; 增強MRT(multidrug response transporter)的活性加速毒物的外排; 抑制細胞因子介導(dǎo)的炎性反應(yīng); 增強

34、蛋白修復(fù)及降解系統(tǒng)的功能。Nrf2-/-小鼠對肝、肺、神經(jīng)性毒物及藥物、炎癥刺激和致癌物高度敏感64。研究表明UPR中Nrf2的激活和核移位依賴于PERK的激活，但是不依賴于ROS以及eIF2的磷酸化， 提示Nrf2是PERK的底物63。 而Nrf2-/-小鼠對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)物高度敏感直接支持這一結(jié)論，Keap1-Nrf2-ARE參與了UPR63。PERK的激活在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中處于中心地位，PERK基因敲除細胞對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激高度敏感，而PERK敲除小鼠表現(xiàn)出各種嚴(yán)重缺陷，比如體型小、骨發(fā)育異常和一型糖尿病。而應(yīng)激時翻譯速率的下調(diào)是細胞保護性的， 有研究表明應(yīng)激時特異性eIF2磷酸化抑制物促細胞凋亡

35、。無圖圖1. UPR中的中的PERK信號通路信號通路。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)中， PERK被激活， 磷酸化抑制了eIF2， 磷酸化激活了Nrf2。eIF2的磷酸化導(dǎo)致廣泛翻譯速率下調(diào)但ATF4、CHOP的翻譯反而被激活。Nrf2磷酸化激活后入核，目的基因表達，恢復(fù)氧化還原平衡。B) Ire1與PERK類似，Grp78的解離亦促進了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白Ire1的寡聚化。Ire1是一型跨膜蛋白，有、兩種亞型，含絲/蘇氨酸激酶區(qū)和核酸內(nèi)切酶區(qū)。因此Ire1可以剪切X-BOX蛋白-1(XBP-1)mRNA的含26個核苷酸的內(nèi)含子，使其成為成熟mRNA，賦予其翻譯能力，產(chǎn)物為41kDa的XBP-1蛋白，也是bZIP家

36、族轉(zhuǎn)錄因子。XBP-1蛋白與NF-Y二聚化后顯示轉(zhuǎn)錄激活活性， 結(jié)合至少兩種順式元件內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增強子（ERSE）和未折疊蛋白反應(yīng)元件（UPRE）65，特征序列5-TGACGTGG-3。XBP-1上調(diào)的基因產(chǎn)物包含了逆向轉(zhuǎn)運錯誤折疊蛋白的轉(zhuǎn)運體以及UPR相關(guān)蛋白。Ire1敲除小鼠在胚胎發(fā)育期即死亡66，提示該蛋白的重要生理意義。B）ATF6(p)無ATF6(p)的N-端Grp78的分離引發(fā)了其相獨特的激活方式。 Grp78非結(jié)合的ATF6(p)暴露出高爾基體定位信號（GLS）移位到高爾基體，在高爾基體Site-1/2蛋白酶的水解作用下釋放出N-端胞漿區(qū)具轉(zhuǎn)錄活性的ATF6(N)，ATF6(N)隨即入

37、核發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活活性。轉(zhuǎn)錄因子ATF6(N)含有bZIP模序，與NF-Y形成的同源或異源三聚體可結(jié)合ERSE67，核心序列5-CCAAT-N9-CCACG-3。ATF6與Ire1信號有協(xié)同作用， 因為ATF6(N)可以上調(diào)XBP-1mRNA的轉(zhuǎn)錄水平。警戒信號：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過載警戒信號：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過載病毒感染時誘導(dǎo)大量糖蛋白產(chǎn)生導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)負載過重，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激表現(xiàn)出固有免疫相關(guān)信號的激活。在此信號中Ire1處于中心地位，表現(xiàn)出TNF受體活性，結(jié)合接頭蛋白TRAF2。TRAF2是一種E3連接酶，可以結(jié)合Ubc13，誘導(dǎo)非典型63賴氨酸而不是典型48賴氨酸的多聚泛素化68。TRAF2激活系列炎癥免疫相關(guān)激酶，其

38、中最重要的激酶是Ask1，形成了Ire1/TFAR2/ASK1復(fù)合體69，級聯(lián)激活JNK以及NF-B。此復(fù)合體的形成還募集了c-Jun-N-端抑制性激酶（JIK）結(jié)合到Ire1。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的最終形態(tài)：誘導(dǎo)凋亡內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的最終形態(tài)：誘導(dǎo)凋亡適應(yīng)信號 、警戒信號都致力于恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白處理能力和氧化還原平衡及Ca+平衡，支持細胞渡過應(yīng)激期。而當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)損傷變?yōu)椴豢赡?，不能恢?fù)正常功能時凋亡信號即被啟動。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的凋亡表現(xiàn)為多種途徑，既包括經(jīng)典的線粒體凋亡途徑，又包括特異的caspase12途徑，而高表達bcl-2等抗凋亡蛋白可以結(jié)抗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激引起的凋亡。caspase12caspase分為起始

39、caspase和效應(yīng)caspase。大部分caspase位于胞漿，而鼠類內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上存在caspase12，推測其特殊定位可以直接感受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的失衡。Ire1的活化提供支架募集pro-caspase12，并酶解激活為caspase12，caspase12是起始caspase，級聯(lián)激活經(jīng)典的效應(yīng)caspase，如caspase3。由于caspase12的酶解激活很難檢測到70，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中caspase12是如何被激活的還有爭議。也有研究者認(rèn)為caspase12的活化是間接的，涉及Ca+的釋放引起無calpains的激活71。 還有觀點認(rèn)為caspase7由胞漿移位到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與了caspa

40、se12的激活72。 缺乏caspase12基因的小鼠對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)物如tunicamycin，thapsigargin高度不敏感。但是人類的caspase12基因發(fā)生了無意義突變73，因此內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)caspase12活化的凋亡途徑受到質(zhì)疑。但是有學(xué)者認(rèn)為人類的caspase4是與嚙齒類caspase12的類似物，可能替代了caspase12的部分功能與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)74。但是caspase4屬于細胞因子誘導(dǎo)的致炎性caspase而非致凋亡caspase。 Caspase4表達下調(diào)的人神經(jīng)母細胞瘤能部分對抗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)物以及A蛋白引起的細胞凋亡，但不能對抗線粒體死亡途徑。而HeLa細胞

41、下調(diào)caspase4表達后對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)物仍敏感，提示caspase4介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激源性細胞凋亡是組織特異性的。圖圖2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的適應(yīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的適應(yīng)、 警戒與凋亡警戒與凋亡。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激主要由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的三種蛋白介導(dǎo)PERK,ATF6, Ire1介導(dǎo)。非應(yīng)激環(huán)境下，這三種蛋白的腔內(nèi)端與GRP78/BiP結(jié)合處于活性抑制狀態(tài)；當(dāng)應(yīng)激產(chǎn)生時，GRP78/BiP與這三種蛋白分離，使得蛋白腔內(nèi)端同體二聚化自我激活，從而產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，增強蛋白處理能力，促細胞存活。當(dāng)應(yīng)激過強或過久就會啟動死亡程序。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的凋亡主要涉及caspase家族, CHOP, bcl-2家族無以及Ca+毒性等多條途

42、徑。Bap31Bap31定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，推測含三個穿膜區(qū)和亮氨酸拉鏈以及類死亡效應(yīng)子（DED-L）區(qū)，此區(qū)可能募集胞漿caspase8的某亞型。根據(jù)胞漿區(qū)尾部是否被caspase降解，Bap31可表現(xiàn)出促凋亡和抗凋亡雙重作用75,76。過表達全長Bap31可以抑制死亡受體Fas介導(dǎo)的凋亡途徑；而20-kDa剪切形態(tài)的Bap31是促凋亡的，介導(dǎo)了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+的釋放。ASKASK與TNF受體家族介導(dǎo)的死亡途徑有關(guān)。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中， Ire1募集TRAF2， 激活A(yù)SK1，級聯(lián)激活JNK和p38MAPK。Ask1-/-神經(jīng)元對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)物不敏感提示了ASK1及JNK的活化在此調(diào)亡途徑中起了重要作

43、用77。雖然ASK1的下游仍未明確，但至少有證據(jù)表明JNK可以介導(dǎo)促凋亡蛋白Bim的磷酸化激活78。綜合以上，Ire1在ESR的適應(yīng)階段（XBP-1） ，過載階段（TRAF-NF-B） ，凋亡階段（ASK1,caspase12）均起了重要作用。CHOPCHOP是bZIP轉(zhuǎn)錄因子C/EBP家族成員，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)CHOP的高表達。Chop基因的啟動子區(qū)可以結(jié)合大部分UPR特征性轉(zhuǎn)錄因子，包括ATF4，ATF6和XBP-159。CHOP-/-小鼠對tunicamycin引發(fā)的腎損傷， 以及對大腦動脈阻塞引起的腦缺血均不敏感； 自發(fā)高血糖Akita小鼠的CHOP基因缺陷能顯著延遲胰腺島細胞的凋亡10

44、2；CHOP基因敲除可以保護帕金森造模藥6-OHDA引發(fā)的神經(jīng)原死亡103。所有證據(jù)提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時CHOP有細胞損傷作用79。但是CHOP如何促凋亡的還未完全清楚。CHOP與C/EBP家族其他成員形成異二聚體，抑制它們結(jié)合C/EBP位點，但此二聚體有特殊的CHOP結(jié)合位點。CHOP的目的基因可能包含bcl-2，CHOP可以下調(diào)bcl-2的表達80。最新的研究主張CHOP誘導(dǎo)GADD34的表達，促進GADD34/PP1復(fù)合體的形成，此復(fù)合體與PERK的作用相反使磷酸化的eIF2alpha脫磷酸，應(yīng)激條件下恢復(fù)蛋白翻譯水平造成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)超載是致死信號104。CHOP可能還有非轉(zhuǎn)錄激活活性，但是還沒有

45、確切的證據(jù)。有一點可以肯定的是CHOP并不是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)凋亡所必需的。無Bcl-2蛋白家族和其調(diào)節(jié)物蛋白家族和其調(diào)節(jié)物類似線粒體，Bcl-2/Bax蛋白家族亦存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+平衡，控制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)物以及過氧化物導(dǎo)致的細胞死亡81。 Spike是錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的BH3-only蛋白成員，其BH3樣區(qū)是誘導(dǎo)凋亡必需的82，但是還沒有發(fā)現(xiàn)與Bcl-2/Bax家族成員形成的二聚體?？沟蛲龅鞍譓cl-1以及促凋亡蛋白Bik主要位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)83,84。 最近的研究表明至少一種Bcl-2/Bax家族成員由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)BH3only蛋白Puma。tunicamycin和thapsigar

46、gin誘導(dǎo)Puma的表達而不依賴于p53。Puma-/-細胞對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的凋亡不敏感85。Ca+多種因素如低氧、氧化物、InsP3誘導(dǎo)物以及SERCA抑制劑可以促內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+耗竭，參與細胞死亡。Ca+參與的細胞死亡機制繁多55，至少包括（a）增加線粒體通透性，Ca+大量進入線粒體基質(zhì)，引起線粒體Ca+超載;（b）激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)附近的calpain，它是一種半胱氨酸蛋白酶，參與了細胞病理性死亡，作用底物有Bax和Bid（激活）;Bcl-2和Bcl-xL(抑制);（c）改變了Ca+依賴的正常的膜磷脂結(jié)構(gòu)如磷脂酰絲氨酸外翻，破壞了膜的生理功能，導(dǎo)致細胞凋亡或壞死； （d）Ca+/CaM激活蛋白磷酸酶

47、calcineurin，介導(dǎo)Bad的去磷酸化，去磷酸化的Bad結(jié)抗結(jié)合Bcl-xL；介導(dǎo)NFAT家族轉(zhuǎn)錄因子的去磷酸化激活，入核激活促凋亡基因FasL的表達；（e） 激活了Ca+敏感的NO合酶亞型；（f） 激活了死亡相關(guān)蛋白激酶 （DAP kinase）和其受體DRP-1?？傊毎鸆a+超載可以以及其多樣化的形式促細胞凋亡或壞死。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的凋亡過程涉及細胞內(nèi)Ca+超載，是由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的蛋白對Ca+庫的調(diào)節(jié)作用以及Ca+的滲漏。六六內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激參與多種疾病的進程，是一種泛在的病因機制。但內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對疾病所起的作用到底是什么還不能肯定，但應(yīng)該與疾病的種類、嚴(yán)

48、重程度以及病程長短直接相關(guān)。A）神經(jīng)退形性疾病（）神經(jīng)退形性疾?。∟DD）帕金森氏病帕金森氏?。≒D）PD是漸行性神經(jīng)退行性疾病，表現(xiàn)為黑質(zhì)紋狀體中多巴胺能神經(jīng)元無的進行性死亡，神經(jīng)元胞漿內(nèi)包涵體Lewy小體（含-synuclein）增多。PD的病因還未明確，但公認(rèn)的機制有興奮性毒性和能量代謝紊亂、氧化應(yīng)激、線粒體活性下降以及UPS功能紊亂。 環(huán)境因素比如殺蟲劑和其他因素也可以誘發(fā)散發(fā)性PD， 而散發(fā)性在全部病例占了90%以上。最近研究表明，至少疾病的發(fā)生與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和蛋白降解系統(tǒng)有關(guān)。而少見的家族性PD有較明確的相關(guān)基因的突變87， 其編碼的白是-synuclein， Parkin， DJ-

49、1， PNK1， UCHL-1（素C末端水解酶-1）以及最近被克隆的LRRK2/dardarin，所有這些突變基因的最終損傷效應(yīng)匯聚到蛋白質(zhì)處理能力的異常。表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與PD有關(guān)的證據(jù)來源于離體細胞培養(yǎng)以及在體造模藥物，如6-OHDA，MPTP或其活性衍生物，MPP+等，這些復(fù)合物均能引內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并誘導(dǎo)一些特征基因表達上調(diào)86。造模組伴侶蛋白和UPR組分如轉(zhuǎn)錄因子CHOP上調(diào)，并且內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激激酶、Ire和PERK均磷酸化。魚藤酮（線粒體抑制劑可使多巴胺能神經(jīng)元退化）單用造模也有類似變化。雖然6-OHDA和MPP+引發(fā)基因表達的反應(yīng)強度和類型有些不同，但它們均誘發(fā)神經(jīng)元的UPR。Perk-/-

50、小鼠神經(jīng)元對6-OHDA高度敏感。多方面的證據(jù)提示：早期的UPR是多巴胺能神經(jīng)元保護性的，而持久的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激參與了細胞死亡86。阿爾茨海默?。ò柎暮Ｄ。ˋD）A蛋白是淀粉樣前蛋白（APP）的水解產(chǎn)物，與AD高度相關(guān)。Caspase-12-/-小鼠對A蛋白誘導(dǎo)的凋亡不敏感提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與A蛋白毒性的相關(guān)性88。早老素-1（PS-1）基因突變小鼠對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激造模高度敏感90，并且AD模型鼠的腦組織顯示突變的PS-1蛋白與CHOP蛋白共表達。有趣的是PS-1可酶解Ire1，釋放其胞漿區(qū)段入核激活轉(zhuǎn)錄；而突變的PS-1結(jié)合并抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激激酶和Ire1活性，抑制UPR89。以胞漿包涵體形成及蛋白聚

51、集為特征的其他神經(jīng)退形性病變也與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)，如ALS（肌萎縮性(脊髓)側(cè)索硬化）、亨廷頓?。℉D）等。此類疾病的特征是產(chǎn)生大量錯誤蛋白，使蛋白降解系統(tǒng)功能耗竭，誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激86。B B）缺血再灌注損傷）缺血再灌注損傷組織血流灌注量下降導(dǎo)致局部低氧低糖， 造成錯誤折疊蛋白聚集誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。 再灌注引發(fā)氧化應(yīng)激， NO以及其他氧化物生成增多也可導(dǎo)致蛋白錯誤折疊。 NO等氧化物氧化修飾Ca+通道蛋白如ryanodine受體、SERCAs的半胱氨酸殘基引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca+耗竭，亦造成蛋白不能正確折疊。嚙齒動物的大腦缺血再灌注損傷可以激活RERK/eIF2通路，誘導(dǎo)CHOP表達91,92。 離體神經(jīng)

52、元上的試驗提示腦卒中中重要的參與因子NO， 可以誘導(dǎo)CHOP表達上調(diào)無93。C)C) 糖尿病糖尿病可分泌細胞如胰島細胞，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處理分泌性蛋白的種類多、數(shù)量大，極易誘發(fā)發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。Oyadomari 等人發(fā)現(xiàn)胰島細胞對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激極度敏感，細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細胞凋亡在糖尿病的發(fā)生過程中發(fā)揮著重要作用。 研究認(rèn)為， 胰腺細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過度負荷可引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，并通過誘導(dǎo) CHOP 蛋白質(zhì)表達的上調(diào)導(dǎo)致細胞凋亡發(fā)生；而抑制CHOP 或上調(diào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)伴侶蛋白的表達均能夠阻止糖尿病的發(fā)生94,95。細胞素激活引起的胰腺細胞的過量產(chǎn)生與 1 型糖尿病的發(fā)生有關(guān)。 有學(xué)者認(rèn)為胰腺細胞 NO 的過量產(chǎn)生可通過抑

53、制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的 Ca+-ATP 酶（SERCA）使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的 Ca+貯存耗竭， 誘發(fā) CHOP 蛋白質(zhì)的表達并導(dǎo)致細胞凋亡 ,提出 1 型糖尿病發(fā)病過程中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑是 NO 介導(dǎo)的細胞凋亡的主要機制96。但是，還有研究表明 CHOP 敲除可以降低任何原因引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激98，CHOP 敲除可以延緩但不能阻止細胞的破壞和高血糖癥的出現(xiàn),說明 CHOP 只能部分解釋發(fā)病機制97,99。Julier等人也發(fā)現(xiàn)Wolcott-Rallison綜合征 （表現(xiàn)為早發(fā)性胰腺細胞損毀致嬰幼兒糖尿病）是由于EIF2AK3基因突變引起的100，EIF2AK3基因編碼的PERK是哺乳動物的一個重要的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激轉(zhuǎn)導(dǎo)子

54、。胰島素抵抗時， 細胞處于胰島素分泌亢進期， 意圖通過分泌更多的胰島素來維持血糖的正常,長時間的過度負荷后出現(xiàn)胰島細胞的凋亡，此階段極有可能有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的參與。根據(jù)高血糖引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的機制以及細胞內(nèi)的自我調(diào)控機制， 可以探討采取一些新的干預(yù)措施，達到保護細胞功能，延緩糖尿病發(fā)生的目的。D D）腫瘤）腫瘤由于血供相對不足加之生長迅速， 腫瘤細胞常處于低氧環(huán)境， 氨基酸和糖供給也不充足。而糖供給的貧乏直接導(dǎo)致分泌性蛋白的糖基化和ATP生成均造成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中未折疊蛋白聚集，誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。Fu和Lee等人的綜述指出臨床病人和動物模型的很多類型的腫瘤細胞都有細胞保護信號UPR的激活。在體的系列試驗表明

55、干擾UPR的激活或下調(diào)GRP78/BiP的水平可以抑制腫瘤生長。UPR信號不僅在腫瘤細胞中被激活還促進腫瘤細胞在低血流灌注、 低氧環(huán)境中的存活， 因此是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要事件。 腫瘤細胞還能夠長期處于休眠期，這部分細胞對大部分化療藥物不敏感，是腫瘤復(fù)發(fā)的根源；而決定腫瘤休眠的p38MAPK就無是由UPR信號激活的。Fibley和Wang的綜述提到單一抑制腫瘤細胞的26S蛋白酶體可以通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑誘導(dǎo)細胞凋亡,而且已經(jīng)有藥物用于臨床105。但是當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能失衡時促存活因子GRP78/BiP，NF-B會被大量誘導(dǎo)出來。所以現(xiàn)在的觀點認(rèn)為選擇性促進內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的凋亡通路的同時下調(diào)促存活因子的表達可

56、以有效地增強現(xiàn)有抗腫瘤藥物的療效101。最近的研究還指出GRP78/BiP不僅促腫瘤細胞存活，還促細胞增殖、調(diào)節(jié)細胞代謝、賦予休眠期腫瘤細胞極強的抗藥性。 盡管這方面的理論研究取得了喜人的進展， 但是真正用于臨床還存在潛在的問題：首先，是否所有腫瘤類型在血氧不充足環(huán)境下都依賴UPR的保護作用，如果不是，哪些腫瘤比較敏感；其次，UPR的干預(yù)是否可行；再次，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及UPR影響了腫瘤的化學(xué)敏感性， 但是很重要的問題是增加哪一類藥物的療效， 因為藥物的相互作用比較復(fù)雜。隨著研究的深入，越來越肯定內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和UPR在腫瘤存活和代謝中的作用，尤其是對腫瘤休眠的調(diào)節(jié)更是腫瘤臨床治療不得不面對的問題， 因

57、此研究干預(yù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的藥物用于臨床治療將具有劃時代意義。七七結(jié)語結(jié)語內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細胞內(nèi)最大的膜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，擔(dān)負著蛋白質(zhì)合成、加工、轉(zhuǎn)運以及作為最大的Ca+庫參與細胞內(nèi)信號調(diào)控這兩大重任。因此可以這么說內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能決定細胞的生的。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的正常生理功能離不開內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)：包括Ca+穩(wěn)態(tài)、氧化還原穩(wěn)態(tài)、蛋白質(zhì)處理的穩(wěn)態(tài)。但是這些穩(wěn)態(tài)又極易受內(nèi)外源因素的影響，而且其中任何一種穩(wěn)態(tài)的變化又會導(dǎo)致其他穩(wěn)態(tài)的改變， 所以在長久的進化中細胞才一直保留了高度保守的強效保護機制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。 已有的大量研究使得我們能夠從原理上清楚地認(rèn)識這套體系， 但是要應(yīng)用于臨床還要走很長的路，還有很多未能解決的問題：內(nèi)質(zhì)

58、網(wǎng)應(yīng)激是泛在的保護機制，如何做到選擇性？內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的促存活和促凋亡通路如何在時間和程度上予以界定， 是否可以分別干預(yù)，如何干預(yù)？歸結(jié)到一點就是呼吁特異性藥物的出現(xiàn)。但是我們堅信，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)現(xiàn)是對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及細胞功能認(rèn)識的又一次飛躍， 不論對于基礎(chǔ)研究和還是臨床治療都具有里程碑意義。無References1.Agnes Gorlach, Peter Klappa, and Thomas Kietzmann. The Endoplasmic Reticulum: Folding, CalciumHomeostasis,Signaling, and Redox Control. ANTIOXIDA

59、NTS & REDOX SIGNALING. 8: 1391-1409,20062.Demaurex N and Frieden M. Measurements of the free luminal ER Ca(2+) concentration with targeted“cameleon” fluorescent proteins. Cell Calcium 34: 109119, 2003.3.Mogami H, Tepikin AV, and Petersen OH. Termination of cytosolic Ca+ signals: Ca+ reuptake int

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