Notch信号通路对细胞凋亡的影响*

黄 宽,陈 丽,叶军明,蒋 琼

(赣南医学院 1.2014级硕士研究生；2.第一附属医院麻醉科,江西 赣州 341000)

Notch信号通路对细胞凋亡的影响*

黄 宽1,陈 丽2,叶军明2,蒋 琼1

(赣南医学院 1.2014级硕士研究生；2.第一附属医院麻醉科,江西 赣州 341000)

Notch信号通路是决定细胞命运的信号通路之一，细胞凋亡和Notch信号通路有着密切的关系，本文将对Notch信号通路对不同类型细胞的凋亡影响及其机制作一综述。

Notch信号通路；凋亡；Notch1

Notch信号通路在维持细胞的自我更新、生长、分化等过程中发挥着重要作用，其在调控细胞的凋亡过程中亦起着极为重要的作用；细胞凋亡是各种生物体中涉及一系列信号转导和复杂分子机制的生理过程。近年来的研究表明Notch信号通路对细胞凋亡具有正负双向调控作用，其对不同细胞的凋亡所起的作用并不相同,且其影响细胞凋亡的机制亦不相同，具体见表1。本文将对Notch信号通路对不同类型细胞的凋亡影响及其机制展开综述。

表1 Notch信号通路对细胞凋亡的调控作用

1 Notch信号通路概述

1917年Morgan等在果蝇体内发现Notch基因，果蝇可因其功能的部分缺失而导致翅缘出现缺口，因而被命名为Notch。Notch信号通路由受体(Notch1、Notch2、Notch3、Notch4)、配体(Delta-like-1、3、Ligands Delta-like-4、Jagged-1以及Jagged-2)和效应分子(DNA结合蛋白CSL及HES)3部分组成。Notch蛋白分布在细胞膜表面，Notch信号的活化是由两个相邻细胞表面的Notch受体与配体相互作用，当两者结合后引起受体构象发生改变,从而暴露受体胞外域的金属蛋白酶切割位点,接着在γ-分泌酶的介导下发生蛋白水解作用,将Notch的胞内段(NICD)释放出来, 脱离后的NICD转移至核内并与转录抑制因子CSL结合；并招募共活化物后成为转录活化因子,活化hes等分化拮抗基因的转录,表达产物与相应的分化效应基因的启动子特异性结合,并募集转录共抑制因子,从而阻碍细胞特异性分化效应基因的表达,参与细胞分化、增殖和凋亡调控。Notch信号通路见图1[1]。

图1 Notch信号通路

2 Notch信号通路对细胞凋亡的正负双向调控作用

2.1 神经细胞 在中枢神经系统Notch和神经祖细胞的功能成熟、分化、再生相关并且和神经组织退化疾病有关，Notch 信号可通过增加细胞凋亡级联、活化小胶质细胞和刺激炎性细胞浸润诱导脑缺血再灌注后的神经元细胞凋亡[2-3]。Notch1活性形式的表达是在神经前体细胞而不是在分裂后的神经元，在Notch信号衰减的Notch1基因敲除小鼠中会减少神经前体细胞的凋亡，其机制可能是神经前体细胞中Notch信号的激活会导致P53的表达水平升高和上调转录靶基因Bax和Noxa[4]。

Notch信号通路对脑缺血后的神经发生起着非常重要的作用，且该信号通路参与脑缺血预处理诱导产生的脑缺血耐受[5-6]，在脑缺血再灌注损伤后，神经元凋亡增加与Notch1低表达呈正相关；而过表达Notch1则可明显减少神经元凋亡，其具体机制仍不明确[7]。在Notch1对局灶性脑缺血再灌注损伤后神经细胞凋亡的研究中发现，给予DAPT抑制Notch1后，其神经细胞凋亡率明显上升，而磷酸化Akt及Bad水平明显下降，表明Notch1可能通过增强Akt磷酸化水平及促进Bad失活，而抑制神经细胞凋亡[8]。

2.2 淋巴细胞 在Notch1信号调控胸腺T细胞凋亡的机制研究中，通过Notch1点突变来降低Notch信号系统的转导能力，观察其对T细胞凋亡的影响，结果Notch1点突变可增加T细胞凋亡[9-10]；然而Notch信号途径也调节着B细胞的发育、分化和凋亡，当Notch1受体在B细胞表面表达时促进B细胞的凋亡[11]。Notch信号通路在淋巴细胞的发育过程中，既促进B细胞的凋亡，又抑制T细胞的凋亡，目前并没有研究将其对淋巴细胞的正负双向调控作用的具体机制进行探索。

2.3 肺癌细胞 肺癌A549细胞的Notch1活性区域NICD表达增强可诱导A549细胞出现凋亡，但是其机制目前并不明了[12]。而有研究发现通过使用DAPT(Notch1抑制剂)抑制鳞癌细胞株SK-MES-1细胞中Notch受体信号通路后，结果其细胞凋亡指数明显增加，其机制包括DAPT抑制XIAP(X连锁凋亡抑制蛋白)，Survivin蛋白的表达，促进Smac从线粒体释放，诱导caspase活化，以及诱导非caspase依赖的细胞凋亡[13-15]。另有研究指出不同的氧气的浓度可能对Notch信号通路的作用产生不同的影响，在氧浓度较低的环境中，Notch1能够显著减少NSCLC(非小细胞肺癌)细胞的凋亡[16]。

3 Notch信号通路对细胞凋亡的正向调控作用

3.1 生殖细胞 在睾丸体细胞和生殖细胞会表达不同的Notch家族成员，在生殖母细胞中显得更加明显,并且Notch信号通路参与生殖细胞的发育过程。Notch信号通路通过增加促凋亡基因TRP53和TRP63的激活来促进生殖母细胞的凋亡，而且该研究还发现通过激活Notch1信号能促进精原细胞的凋亡[17-21]。

3.2 感觉器官细胞 Numb蛋白能通过不对称有丝分裂拮抗Notch家族的细胞质膜受体来控制细胞的命运，在果蝇的感觉器官这一谱系的细胞分裂包含两个不对称有丝分裂，接下来的每一次细胞分裂，两个子代细胞中的其中一个会表达促凋亡基因随后会发生死亡，Numb蛋白似乎特异性继承在其中不会死亡的那个子代细胞中，Numb蛋白在这一谱系细胞是必须的且有足够能力阻止细胞凋亡，与此相反，研究发现Notch信号的活化能够促进这一谱系细胞的凋亡[22]。

3.3 近端小管细胞 Numb蛋白最初被发现与内在细胞的命运决定相关，在果蝇的遗传过程中Numb蛋白通过负性调节Notch信号通路来决定细胞的命运[23-25]。在肾脏近端小管，Numb通过拮抗Notch信号通路来作为对嘌呤霉素诱导的细胞凋亡的保护分子，有研究发现，给予DAPT在一定程度上可降低Numb RNA干扰引起Notch高表达所致的近端小管细胞凋亡[26-27]。

3.4 甲状腺癌细胞、肝癌细胞 在甲状腺髓样癌细胞凋亡研究中，通过辛二酰双羟肟酸激活癌细胞中Notch1信号，从而导致其细胞凋亡的增加，最终诱导甲状腺髓样癌细胞凋亡，其机制可能与上调 Caspase-3、PARP 及Bad的表达，下调抗凋亡蛋白Bcl-XL的表达相关[28]。在研究人肝癌CD133+细胞增殖和凋亡中发现，给予DAPT抑制Notch1信号通路后，CD133+细胞凋亡明显减少；反之，当Notch1信号活化后，CD133+细胞凋亡明显增加[29-31]。

4 Notch信号通路对细胞凋亡的负向调控作用

4.1 视网膜血管内皮细胞 Notch信号通路参与视网膜细胞的生长、发育、分化以及凋亡等过程，秦秀虹发现在视网膜内皮细胞中Notch1与其配体结合后凋亡蛋白caspase表达减少、细胞凋亡表达减少，此研究证实Notch信号通路可能是通过减少凋亡相关蛋白caspase的表达来抑制视网膜血管内皮细胞的凋亡[32-33]。

4.2 颈环干细胞、舌癌细胞及成釉细胞良恶性肿瘤细胞 Notch信号通路参与牙齿的发育，通过DAPT(γ-分泌酶抑制剂)抑制小鼠颈环干细胞中的Notch信号通路后，成釉器星网状层细胞凋亡指数明显增加，但此研究并没有深入探究其具体机制[34-35]。Notch信号通路参与牙原性上皮细胞肿瘤的形成，且用γ-分泌酶抑制剂DAPT抑制舌癌Tca8113细胞中Notch1的活性和Hes-1(Notch靶基因)的表达可以促进舌癌细胞的凋亡，其机制为通过上调凋亡蛋白Caspase-3及下调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达来促进舌癌细胞的凋亡[36-37]。在成釉细胞良恶性肿瘤的Notch信号的研究中发现，通过抑制Notch信号能够增加其细胞凋亡发生率[38]。

4.3 白血病细胞 有研究发现通过γ-分泌酶抑制剂阻断Notch信号通路会导致蕈样真菌病和SEZARY综合征的细胞凋亡明显增加，并且在SEZARY综合征中通过RNA干扰技术特异阻断Notch1(不含Notch2和Notch3)也会诱导细胞凋亡，其机制涉及阻断NF-κB[39]。Notch3在急性T细胞白血病细胞中持续高表达，通过选择性敲减Notch3表达后，发现其细胞凋亡明显增加[40-41]。在急性B淋巴白血病细胞株BALL-1的研究表明，通过DAPT阻断Notch信号而上调肿瘤细胞凋亡[42]。

4.4 胰腺癌细胞、胃癌细胞 Mysliwiec P在研究中指出Notch信号参与胰腺癌细胞的生长、分化和凋亡，Notch1和其他主要的调控细胞生长和凋亡的通路(例如NF-κB)相互作用，Notch1可正向调控其下游的目标基因NF-κB的活性，抑制Notch1可减少胰腺癌细胞中的抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-XL蛋白表达及减弱NF-κB信号通路促使细胞凋亡增加[43-44]。在研究胃癌BGC-823细胞增殖的体外实验中发现，用DAPT抑制Notch信号时上调凋亡相关蛋白caspase-3、线粒体凋亡相关蛋白Bax、细胞色素C表达水平，导致胃癌BGC-823细胞凋亡明显增加[45]。

4.5 子宫内膜肿瘤细胞 RNA结合蛋白Musashi-1作为Notch1信号通路的调制器，编码Musashi-1的基因敲除之后Notch1的表达水平明显降低，Musashi-1功能的减低会阻碍细胞周期进程和促进Ishikawa细胞的凋亡，有研究证实Musashi-1在子宫内膜癌细胞系Ishikawa细胞周期中可通过抑制Notch1来增加子宫内膜癌细胞的凋亡[46]。Krop I等发现在子宫内膜癌细胞系Ishikawa细胞中，用DAPT阻断Notch信号通路后能促进细胞凋亡[47]。

5 结 语

Notch信号通路在调控细胞生长、分化、增殖、凋亡等过程中具有重要作用。目前的研究发现Notch信号通路对许多细胞的凋亡产生显著的影响，而其对不同细胞凋亡的影响作用及机制并不一致。Notch信号通路对细胞凋亡所产生的作用取决于细胞类型、发育阶段及外部环境等，在某些组织细胞Notch信号通路的激活促进细胞凋亡，而在某些组织细胞Notch信号通路的激活抑制细胞凋亡；并且在同种类型细胞不同的发育阶段其调控作用也并不一致；甚至在同种细胞中，随外部环境的改变，其调控细胞凋亡作用也会发生改变。已有的研究指出Notch信号通路主要通过促凋亡蛋白及抗凋亡蛋白表达等方式参与细胞凋亡调控，但具体的调控机制尚不明确。Notch信号通路在多种疾病中具有重要作用，通过深入探索其对各细胞凋亡的影响及其机制，从而有目的的诱导或抵抗细胞凋亡，为临床治疗提供新思路，使广大患者从中受益。

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国家自然科学基金资助项目(编号：81260202)；江西省自然科学基金资助项目(编号：20114BAB205062)；江西省教育厅科学技术研究项目(编号：GJJ13688)

陈丽，女，主任医师，硕士生导师。E-mail:zgx8778@126.com

Q255

A

1001-5779(2016)06-0967-05

10.3969/j.issn.1001-5779.2016.06.045

2016-03-30)(责任编辑：敖慧斌)