牙周病是人类最普遍的疾病之一,往往引起牙龈炎症肿胀和出血,牙周袋形成,牙松动,牙槽骨吸收等症状。牙周病是导致牙齿缺失的主要原因,是影响现代人生活质量的重要因素。对其牙槽骨缺失所引起的牙松动未有理想的防治方法。
细胞凋亡(apoptosis)是一种不同于细胞坏死的死亡方式,是细胞由特定的信号分子启动,在基因调控下,遵循自身的程序而自我消亡的过程[1]。近来人们发现,细胞凋亡不仅是机体维持正常生理所必需,而且与某些疾病,如肿瘤、自身免疫疾病、微生物感染等的发病机制密切相关。
本文试图就牙周病与细胞凋亡关系的研究进展作一综述。
1细胞凋亡及其信号传递途径
细胞死亡的模式可分为两类:
细胞坏死(necrosis)和细胞凋亡(apoptosis)。细胞凋亡在形态学和生物化学、分子生物学上都有其自身的特征。
细胞
凋亡形态学特征是:
染色质固缩,聚集在核膜的周围或周围的一侧,并呈新月状或斑块状,胞浆浓缩,内质网扩张,在胞膜外侧有凸起形成小泡。凋亡细胞皱缩,与周围细胞失去结合并脱落,继而细胞膜内陷并分裂成若干个仍由质膜包裹的小体,即凋亡小体(apoptotic body),小体内有完整的细胞器。凋亡小体很快被邻近的细胞吞噬,其内容物不会外泄而引起炎症反应。
细胞凋亡的生物化学特征:
当发生细胞凋亡时,最早可以测及的生物化学变化就是细胞内快速、持续的Ca2+浓度的升高。钙离子的升高是激活核酸内切酶所必需,并且还能活化转谷氨酰胺酶。细胞凋亡时的主要标志是形成大小不同的DNA片段,这种现象一般是在细胞出现凋亡小体后才出现,DNA的断裂是由于内源性核酸内切酶被钙离子激活,核酸内切酶的作用位点就在于两个核小体的DNA连接区域,可以形成单一(180200 bp)或寡聚的核小体(180200 bp的倍数),进行琼脂糖凝胶电泳或氯化铯溴化乙锭超速离心时,可见特征性的梯形(ladder)现象。染色质DNA的断裂,大部分为单链断裂。染色质DNA断片可以被胞膜所包裹,形成凋亡小体后用丫啶橙和溴化乙锭双染色后,在荧光显微镜下清晰可辩。
细胞凋亡的分子生物学特征:
细胞凋亡是一种由基因控制的细胞自主性死亡过程。与细胞凋亡相关的基因有癌基因和原癌基因,如bcl2,cmyc,ras,P53等;有些病毒的基因也属于此类基因,如BHRFI、tat、CrmA基因等。白介素1β转化酶(ICE)与白细胞介素1β的活化有关,也被确定为人的自杀基因,ICE是与ced3同源的基因,也是编码caspase1的基因。ced3,ced4,APO1/Fas抗原的编码基因等是主要与细胞凋亡有关的基因。
诱导细胞凋亡的信号传导途径:
通过细胞膜受体诱发,如肿瘤坏死因子(TNF)家族中的TNF,FasL,Apo2L,Apo3L等;细胞因子TNFα,IL1β等可经第二信使神经酰胺诱发凋亡;射线等所致DNA损伤、生存必需因子的短缺等通过p53基因触发凋亡的信号传导;细胞衰老导致凋亡的主要信号是来自线粒体DNA。上述途径最后都通过caspases酶的级联反应导致细胞凋亡。
Caspases酶家族:
细胞凋亡过程的执行器为细胞的蛋白酶,细胞发生凋亡的中心环节是激发了以蛋白酶组成的