细胞凋亡在肝脏衰老中的作用

胡绍杰,蒋莎莎,张 瑾,于 博,罗 丹,杨良燕,衷画画,洪芬芳,杨树龙*

（1.南昌大学基础医学院生理教研室,中国江西南昌330006;2.南昌大学医学实验教学中心,中国江西南昌330031）

衰老是一种以机体功能减退和外观衰老为特征的自然过程。肝脏衰老主要表现为代谢功能减退,以及外观褐色萎缩（brown atrophy）。细胞凋亡（apoptosis）系一种程序性细胞死亡。细胞凋亡的途径包括内源性和外源性两种途径,可清理异常的细胞,维持组织器官的稳定。细胞凋亡在肝脏衰老中存在有利和不利的双重作用,且与老年性肝病发生有关。本文就近年来细胞凋亡在肝脏衰老过程中的作用予以综述。

1 肝脏衰老

衰老作为一个普遍的自然规律,表现为衰老器官或组织形态和功能的改变。轻度的衰老损伤生理功能,而重度的衰老可以导致功能失代偿甚至最终的死亡。肝脏衰老也是如此。肝脏衰老通常伴随着肝脏形态的变化和代谢等功能的减退。

肝脏老化是指肝脏逐渐退化的漫长过程。肝脏衰老可被认为是肝脏老化的结局,是肝脏退化后的状态。在形态学上,衰老肝脏表现为褐色萎缩、体积和容积变小以及质量减轻。肝脏的褐色萎缩是在肝脏老化过程中,由于过多的脂褐质（lipofuscin）堆积而形成的[1]。老化过程中,肝脏内的血流量明显减少约35%,从而引起肝脏相应的体积和容积变小[2]。此外,在解剖研究中发现,相比年轻的正常肝脏,衰老肝脏的质量在男性中减轻约24%,在女性中减轻约18%[3]。

肝脏衰老与肝脏功能的减退密切相关。肝脏衰老不仅减少白蛋白、球蛋白等物质在肝脏的合成,还使细胞ATP生成减少。同时,衰老的肝脏清理异常细胞的能力也会发生退化,这使得异常细胞可能向恶性细胞进展并最终成为癌细胞。在肝脏老化中,肝脏细胞内线粒体的老化l成氧化物生成增多,这导致了氧化与抗氧化之间的失衡,容易引发DNA、蛋白质和脂质的氧化损伤[4]。此外,老化过程中端粒逐渐缩短,肝脏细胞的有丝分裂减少,从而降低肝脏细胞增殖能力。

2 细胞凋亡途径

细胞凋亡机制主要由两种途径组成:外源性凋亡途径和内源性凋亡途径。外源性途径主要由死亡受体（death receptor,DR）主导,包括Fas受体（Fas recepter）、TNF-1 受体（tumor necrosis factor receptor 1,TNF-receptor 1）和 TRAIL 受体（TNF-related apoptosis inducing ligand receptor,TRAIL-R）等。当相应的配体与这些受体结合时,DR发生构象改变,进而聚集细胞质适配蛋白,比如Fas相关域蛋白（Fas-associated protein with death domain,FADD）,随后聚集凋亡信号通路分子,比如caspase-8,最终形成死亡诱导信号复合体（death-inducing signaling complex,DISC）,激活产生效应的caspase-3、6 和 7[5]。

内源性凋亡途径主要由细胞内的细胞器触发。内质网应激（endoplasmic reticulum stress,ER stress）、细胞核内DNA损伤、溶酶体通透性改变和线粒体功能障碍都可诱导内源性凋亡,其中以线粒体功能障碍为主要途径。线粒体功能障碍引发多种促凋亡蛋白（比如细胞色素c）向细胞质中释放后,促凋亡蛋白和凋亡蛋白激活因子1（apoptosis protease-activating factor-1,Apaf1）以及 caspade-9共同形成活化复合体,即凋亡小体（apoptotic body）。凋亡小体激活caspase-3、6和7,导致细胞凋亡[6]。由线粒体功能障碍调节的凋亡还受Bcl-2家族蛋白（B cell lymphoma 2 family protein）的调节,其中Bcl-2和Bcl-xL（B cell lymphoma-extra large）属于抗凋亡蛋白,Bax（Bcl-2 assaciated X protein）属于促凋亡蛋白[7,8]。此外,内源性途径还与“氧化应激”理论的活性氧类（reactive oxygen species,ROS）密切相关。大量的氧化应激产生高浓度的ROS,而ROS打破氧化与抗氧化的平衡,并损伤遗传物质,损害细胞,诱导凋亡[9]。

3 细胞凋亡与肝脏衰老

细胞在其所处的微环境中容易受到多种应激刺激,比如氧化、水解、烷化、电离辐射等。遭遇这些应激源时,细胞通过调控基因表达和细胞器作用产生一系列的应激反应,减轻或消除应激源对细胞的损伤。例如,ROS的合成与清除不平衡时可使细胞产生氧化应激,此时,p53基因被细胞内ROS激活。P53具有减轻和增强氧化应激的双重作用:一方面,P53 可增强PIG3、PIG6、FDXR等基因的表达,表达产物将增加细胞内ROS并使细胞对氧化应激更加敏感;而另一方面,P53可激活多种抗氧化基因（PIG12、ALDH4A1、GPX1、SOD2等）以减轻氧化应激程度[10]。P53的作用取决于细胞的应激程度:当细胞面对生理的应激时,P53抵抗氧化应激;当细胞面对致命性的应激时,P53增加ROS并激活Bax蛋白引发凋亡[11]。雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）是一种与细胞生长相关的蛋白质,其活化可使细胞周期阻滞而导致细胞衰老。ROS可激活mTOR,而P53可抑制mTOR。由此,P53在抗氧化的同时还可抗衰老。P53的激活对mTOR的抑制不仅有抗衰老作用,还可以诱发细胞自噬[12]。自噬是一种分解代谢的途径。在该途径中,细胞质中受损的蛋白质和细胞器等可以被传递至溶酶体,并发生融合形成自噬体,最终降解腔内的内容物[13]。ROS的增多可引起线粒体DNA（mitochondrial DNA,mtDNA）的突变,导致线粒体内ATP合成减少和呼吸链功能异常[14,15]。细胞自噬r可及时清除受损伤的线粒体,保持细胞内的稳定状态。而P53可通过AMP活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase,AMPK）影响损伤调控的自噬调节（damage-regulated autophagy modulator,DRAM）,进而诱发细胞自噬[16]。被ROS激活的p53能够激活其下游的p21基因,P21结合多种细胞周期蛋白（cyclin）和Cdk复合物比如cyclin D1-Cdk4、cyclin E-Cdk2和cyclin A-Cdk2等,阻碍细胞周期进展,导致细胞在G1期发生周期阻滞,限制细胞DNA复制[17]。P21也能与增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen,PCNA）结合,使PCNA失去在DNA复制中作为DNA聚合酶的作用,导致G1期阻滞[18]。细胞周期发生阻滞时,促生长通路比如Erk/MAPK和Akt通路仍产生生长刺激,而细胞生长的大小是有限的,当细胞生长不能由细胞分裂补充时,将导致细胞发生衰老[19]。ROS不仅影响mtDNA,还损害核DNA。例如ROS可将鸟嘌呤氧化损伤为8-氧-7-氢脱氧鸟嘌呤（8-oxodGTP）,这一过程可被碱基切除修复机制修复。细胞内还存在核苷酸切除修复和双链断裂修复等机制[20]。当受损的DNA不能完全被修复而发生积累时,细胞可能发生上述P53/P21导致的衰老、内源性途径的凋亡甚至癌变。综上所述,细胞遭遇ROS时细胞内发生一系列复杂的反应,而细胞最终的结果可能是:应激消除、凋亡、衰老、癌变。

肝脏衰老时,肝脏细胞可通过增加凋亡而避免癌变。肝脏在老化过程中受到多种应激刺激,而衰老肝脏细胞内DNA容易受损,且衰老的肝脏细胞DNA修复能力下降。甲磺酸甲酯（methyl methanesulfonate,MMS）可直接烷基化细胞中的DNA,导致DNA损伤。Suh等[21]向衰老雄性大鼠注射MMS,l成大鼠大脑和肝脏相同的核DNA损伤后,发现脑癌的发生率远大于肝癌的发生率,进一步研究发现这是由于MMS激活P38与JNK通路诱发肝脏细胞大量凋亡。在这一过程中,MMS可以磷酸化SEK1（SAPK or extracellular signal-regulated protein kinase kinase 1）/MKK4（MAPK kinase 4）中的Thr223,被磷酸化的Thr223可激活P38与JNK通路,而后二者通过下游的ATF-2（activating transcription factor-2）和c-Jun等信号诱导凋亡。

凋亡在及时清除已经转变的异常细胞以避免癌变的同时,也可导致衰老的发生。Park等[22]使年轻小鼠中的Xpd基因发生突变,导致小鼠的核苷酸切除修复机制发生缺陷。基于此,对小鼠的肝脏进行分析发现,肝脏中不仅Fas受体的基因上调,而且Xpd基因的缺陷还可激活P53,被激活的P53可以调控Bcl-2家族蛋白中的促凋亡蛋白如Bax、Bak和Bok,最终使肝脏细胞凋亡显著增加[23]。虽然肝脏通过上调信号转导与转录激活子-3（signal transducer and activator of transcription 3,STAT3）增强肝脏细胞再生,但是仍难以补充凋亡的肝脏细胞,这导致肝脏细胞新生和消耗的失衡。由于过度凋亡,肝脏合成脂质、解毒和清除异常物质的功能下降,引发过早衰老,出现比如肝脏质量减轻、肝脏发生脂褐质沉积等现象。

4 细胞凋亡在肝脏衰老中的保护作用

在正常的生理状态下,肝脏的凋亡水平随着老化的进展而升高。在许多情况下,凋亡可保护衰老的肝脏,并维持肝脏的正常功能。当肝脏遭遇来自饮食中的基因毒素和自由基的攻击时,肝细胞内DNA将受到损伤[24],大部分细胞可被核DNA修复机制（如核苷酸切除修复）所修复,少量无法被修复的细胞一方面进入细胞周期阻滞发生DNA复制衰老,同时P53正向凋亡调控因子（P53 upregulated modulator of apoptosis,PUMA）可以诱导细胞凋亡,避免肝细胞发生恶变[25]。此时凋亡可清除异常的细胞,取而代之的是增殖的肝脏细胞,这一过程有效地维持了肝脏的功能和内部的稳定。Giorgadze等[26]研究了年龄对雄性大鼠肝脏凋亡和增生的影响,结果显示:和年轻组相比,衰老组中含有多倍染色体细胞核细胞的数量显著增加。研究者认为多倍染色体细胞的增多将消耗再生的肝实质细胞,而前者生存具有劣势;如果含有过多的多倍染色体细胞,将导致更多的再生肝细胞被消耗;当遭受损伤时,肝脏可能因肝细胞数量不足而发生肝衰竭。此时异常细胞凋亡的增多,r可认为是对肝脏的一种保护。

适度的凋亡可以清除异常细胞,但是过度的凋亡会减退正常的生理功能。“氧化应激”理论在凋亡的过程中有着重要的地位,涉及caspase和线粒体等多个环节。肝脏衰老伴随着氧化应激的增多,但是肝脏抗氧化能力逐渐下降,这导致氧化应激的过度产生。如前所述,ROS的增加可激活P53,从而增强促凋亡蛋白的表达,使凋亡程度升高,加剧衰老肝脏的功能损害。因此,在这种情况下,对抗过多的氧化应激和减少凋亡是对衰老肝脏的一种保护策略。越来越多的证据表明,长期暴露于超过机体所能代谢的限量D-半乳糖环境下,氧化应激的产物增多,能产生类似自然衰老的结果。在D-半乳糖诱导凋亡而发生衰老的小鼠模型中,黑籽固定油可减少促caspase-3基因的表达,加强caspase-3的裂解[27];虎杖苷在该模型中,能够改善肝脏衰老的组织学改变,消除caspase-3的活性,减少ROS的产物和提高抗氧化酶的活性[28];水飞蓟油在D-半乳糖诱导老化的小鼠肝脏中可以有效地减轻氧化损伤,改善肝脏细胞线粒体的功能障碍[29]。可见,在肝脏衰老中,抑制过多的氧化应激和凋亡,维持凋亡水平的平衡,能够缓解因衰老导致的肝脏损伤,改善肝脏受损的功能。

饮食在肝脏衰老中起着保护作用,其中卡路里限制（caloric restriction,CR）在动物实验中不仅可减缓老化的进程,还能延长寿命。老化过程中,抗氧化能力的下降容易导致ROS水平的增加,l成线粒体DNA损伤和线粒体膜不饱和脂肪酸增多。CR可上调Beclin-1和Atg-3等自噬基因,激活细胞内自噬活动,清理氧化损伤的蛋白质、脂质以及受损的线粒体。同时CR也可通过NRF2/ARE通路增强细胞抗氧化能力,激活质膜氧化还原系统（plasma membrane redox system,PMRS）,使线粒体代谢活动稳定[30]。Ikeyama等[31]在肝实质细胞中研究老化和CR对促凋亡基因gadd153表达的影响,以及老化和CR对氧化损伤的影响。研究结果显示,在高浓度的过氧化氢刺激下,gadd153基因被激活,且表达水平随着老化的进行而增加;gadd153基因使衰老的肝实质细胞对氧化性损伤敏感,导致肝实质细胞内ROS大量增加,引发内源性凋亡途径。而CR可以缓解因为老化而导致的氧化应激耐受下降,阻止由于老化而增加的gadd153表达,减轻因氧化应激导致的凋亡并且延缓衰老。由此可见,CR在肝脏衰老中,通过诱导细胞自噬、抑制gadd153表达等方式减轻氧化损伤,并改善因为肝脏衰老本身导致的肝脏损伤。细胞凋亡在肝脏衰老中的作用见图1。

5 细胞凋亡在肝脏衰老中的损伤作用

适度的凋亡通常被认为是对肝脏衰老的保护,如果凋亡的平衡被打破,过多或减少的凋亡水平将引起肝脏的损害。就老化过程本身而言,老化可影响内源性或外源性凋亡途径,对凋亡的平衡产生威胁,损伤肝脏。随着肝脏老化的进行,氧化应激逐渐增加,这将消耗大量烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide,NAD）,导致肝脏细胞内NAD的减少,从而引发细胞中能量的供应减少和去乙酰化酶1（sirtuin 1,SIRT1）的功能减退。NAD可作为氢的载体参与ATP的合成。NAD的缺少使细胞耗尽储存的ATP,释放凋亡诱导因子（apoptosis-inducing factor,AIF）,比如细胞色素c,引发内源性凋亡。由于NAD、SIRT1的不足使P53的脱去乙酰基的功能减退,从而使P53活性增强,使细胞对凋亡更加敏感[32]。对于线粒体,老化可增强线粒体通透转换孔（mitochon drial permeability transition pore,mtPTP）的活性,引发促凋亡蛋白从线粒体膜间隙释放,提高肝脏衰老中凋亡水平[33]。Mach等[34]发现,在衰老的Fischer 344大鼠的肝脏细胞线粒体中,促凋亡蛋白Bax未发生改变,然而抗凋亡蛋白Bcl-2减少。这导致Bax和Bcl-2的比值增大,提升了凋亡的水平。因此,老化本身能够引起线粒体功能障碍,破坏原有的凋亡平衡,进而对肝脏产生损伤。

随着时间的变化,细胞老化中涉及的物质逐渐积累。这些积累的物质对细胞结构和功能等产生影响,并增加损伤和疾病发生的风险[35]。在肝脏老化过程中,由于肝脏的清除能力下降,许多物质可在肝脏内逐渐积累,铁元素就是其中一种。Seo等[36]对年龄分别为8、18、29和37个月的大鼠进行研究。结果发现,肝脏细胞线粒体内的非血红素铁含量随着年龄的增加而增加,导致衰老肝脏mtPTP过度敏感,使mtPTP易开放。在异常浓度的非血红素铁的作用下,相对于年轻组的线粒体,衰老组线粒体内的RNA更容易受到氧化损害。然而与DNA损伤不同的是,mtRNA的损伤缺乏相应的RNA修复机制,导致受损的mtRNA逐渐积累,l成ROS的增加和线粒体的衰老。大量的ROS可激活mTOR,加剧肝脏细胞的衰老,从而增加肝脏细胞对凋亡的易感性,进而加速肝脏老化的进程。

不能忽视的是,凋亡自身的缺陷也可对肝脏衰老产生影响。为了探究受损的凋亡功能对哺乳动物老化过程的影响,Zhang等[37]利用caspase-2缺陷的小鼠和野生型小鼠进行实验,结果显示在caspase-2缺陷的小鼠肝脏中有更多的蛋白质被氧化。而作为半胱氨酸蛋白酶家族的一员,caspase-2通过调控氧化应激来影响凋亡[38],这表明caspase-2的缺乏损伤了肝脏的抗氧化功能。正是因为对抗氧化应激的能力减退,使氧化应激增多,最后在肝脏衰老的过程中导致氧化损伤[39]。

6 细胞凋亡在肝脏衰老相关疾病中的作用

6.1 非酒精性脂肪肝疾病

在肝脏老化过程中,肝脏不仅发生结构和功能上的改变,代谢异常的风险也增加。NAFLD（non-alcoholic fatty liver disease）是一类和脂质代谢失常有关的疾病。目前认为,NAFLD是在世界范围内分布的肝脏疾病[40],它包含了从简单的脂肪变性到非酒精性脂肪肝炎（non-alcoholic steatohepatitis,NASH）的一系列疾病[41]。

NAFLD是在无酒精摄入情况下,由脂质的摄取和合成失衡、脂质的过多氧化等l成。老化可损伤肝脏对脂质代谢的调控能力,从而导致脂质在肝脏中的积累,即使是在瘦弱的个体中[42]。在NAFLD中,凋亡被认为是加剧其进展的因素之一。机体内游离脂肪酸（free fatty acid,FFA）的增多被认为是NAFLD发展至NASH的第一步,随后的凋亡加速这一过程。在FFA的刺激下,p53基因被激活进而导致凋亡发生。P53通路介导了内源性的线粒体凋亡途径与外源性的死亡受体凋亡途径。P53可抑制抗凋亡蛋白Bcl-xL,使Bid（BH3 interacting-domain death agonist）裂解为 tBid（truncated Bid）;可增强促凋亡蛋白的表达,比如Bak1和Bax,从而启动线粒体凋亡途径;也可激活P21,抑制抗凋亡的D细胞周期蛋白激酶的活性以发生细胞周期阻滞;此外,还可上调Fas、FADD和TRAIL等外源性死亡受体的表达,增强外源性凋亡[43,44]。

由于凋亡在NAFLD中扮演着重要角色,所以凋亡可为NAFLD的诊断和治疗提供思路。在诊断NAFLD时,目前主要依靠肝脏的组织切片进行病理诊断。但是病理诊断作为一种具有侵袭性的诊断方式,对机体损伤较大。凋亡同样可以提供诊断信息,并且具有无侵袭性等特点。Wieckowska等[45]对44例NAFLD疑似患者的血浆中肝脏细胞凋亡水平和caspase-3产生的细胞角蛋白18（cytokeratin 18,CK18）水平进行了检测,同时也进行了组织切片检查。结果发现,和组织切片检查确诊为简单脂肪变性的患者的血浆相比,确诊为NASH患者的血浆中CK18数目显著增多,这提示测量血浆中细胞凋亡水平有望成为诊断NAFLD的一种非侵袭性方法。在治疗NAFLD方面,Xiao等[46]利用S-烯丙半胱氨酸（S-allylmercaptocysteine,SAMC）应对NAFLD,发现SAMC可通过抑制凋亡和增加自噬改善NAFLD。SAMC可以激活LKB1/AMPK和PI3K/Akt通路,进而抑制处于下游的P53介导的凋亡。SAMC亦可抑制mTOR的活性,增强肝细胞的自噬。在肝细胞中,自噬可选择性地以脂肪滴为目标,降解脂肪滴,从而减轻肝脏的脂肪变性,这也被称为脂类自噬（lipophagy）[47]。

6.2 肝纤维化

在肝纤维化（hepatic fibrosis）中,肝脏星形细胞（hepatic stellate cell,HSC）和其他的成纤维细胞的活化产生大量细胞外基质蛋白（extracellular matrix,ECM）,比如胶原蛋白。当ECM产生的量大于纤溶的量时,肝脏纤维化即发生。当肝脏长期受到损伤时,肝脏实质细胞发生凋亡而且再生能力被严重削弱,肝脏实质细胞凋亡刺激HSC激活CBP/b-catenin通路产生大量ECM,导致肝脏纤维化[48]。由此可见,HSC的活化、肝脏实质细胞的凋亡与肝纤维化密切相关[49]。

目前,应对肝纤维化的主要策略是促使HSC老化和凋亡。例如,白介素-22（interleukin-22,IL-22）通过IL-22受体1（IL-22R1）和IL-10受体2（IL-10R2）,激活HSC内的STAT3,后者进一步激活细胞因子信号转导抑制物（suppressor of cytokine signaling,SOCS）,SOCSr上调P53和P53的靶基因如p21、GADD45a、PMP22,导致 HSC 发生 G1期阻滞,最终l成HSC衰老并缓解肝纤维化[50]。需要指出,HSC的老化并不意味着肝脏整体的老化。肝脏整体衰老对于肝纤维化的缓减不仅无帮助,甚至会加深肝纤维化的严重程度。肝脏衰老时纤维变得浓厚,赖氨酰氧化酶（lysyl oxidase,LOX）表达增强,使胶原不易被降解;同时,肝脏衰老伴随着纤维降解能力的减退。这些均提示肝脏衰老加剧肝纤维化程度[51]。此外,因老化而增加的氧化应激也对肝纤维化的进展有促进作用[52]。由此可见,细胞凋亡起着双刃剑作用。肝脏衰老本身作为肝纤维化的危险因素,对肝脏纤溶能力产生损伤。随之而来的细胞凋亡,一方面使HSC死亡,减少肝脏纤维的产生,缓解肝纤维化的程度[53];而另一方面,又可使肝脏实质细胞凋亡,肝脏再生能力被打击,扩大ECM的分布,加剧肝纤维化。所以,在保护肝脏实质细胞的基础上,增强HSC老化或者凋亡,将是应对肝纤维化的有效方法。

6.3 肝硬化

肝硬化（cirrhosis）以广泛的纤维组织在肝脏堆积为特点,可由肝纤维化进一步发展而来,被认为是晚期的肝纤维化[54]。晚期肝硬化通常不可逆转,并且有向肝细胞癌发展的恶性倾向[55],因此肝硬化常常被认为是一种癌前状态。

端粒缩短在肝硬化中表现尤为明显,并且和肝纤维化演变成肝硬化有紧密的联系[56]。肝脏在慢性有害因素刺激下,比如酒精摄入、肥胖、病毒性肝炎等,肝脏实质细胞受到损害,肝脏为弥补受损的细胞而加速肝脏实质细胞的再生。肝实质细胞DNA持续复制,进而导致端粒缩短,而后者在限制其再生能力的同时,也使P53被激活。P53可激活P21,抑制细胞周期素依赖激酶（cyclin-dependent kinase,CDK）的磷酸化作用并阻止视网膜母细胞瘤基因（retinoblastoma gene,Rb gene）表达,导致肝实质细胞在G1期发生阻滞,进而使其衰老[57]。端粒缩短也可诱导肝实质细胞发生以P53为主导的凋亡[58]。以上都可激活HSC产生大量纤维,破坏肝脏结构形成假小叶并且发生肝功能紊乱[54]。

在纵向研究中,衰老被发现是肝硬化发展到肝细胞癌的危险因素[59]。然而,肝硬化导致肝细胞癌的机制目前仍不明确。现有的资料表明,肝细胞癌来源于肝脏的卵2细胞。Xu等[60]运用二乙基亚硝胺诱导大鼠肝硬化,并在该模型中发现大量肝脏实质细胞发生凋亡,推测肝脏实质细胞的凋亡可能刺激卵2细胞增殖,因而显著地增加了肝硬化发展成肝细胞癌的概率。

类似于肝纤维化,应对肝硬化时,HSC凋亡成为关键靶点。广泛的纤维组织主要由HSC和血管周围的成纤维细胞产生,二者统称为肌成纤维细胞（myofibroblast）。Kim等[61]在大鼠肝硬化动物模型中研究发现,肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor,HGF）可结合肌成纤维细胞表面的c-Met受体,抑制其DNA合成,降低肌成纤维细胞的增殖。同时HGF还可增强肌成纤维细胞内Fas受体的表达,使其发生由Fas受体介导的细胞凋亡,从而缓解肝硬化,这表明促进肝脏肌成纤维细胞凋亡是应对肝硬化的有效举措。

6.4 肝癌

肿瘤的发生是一个与细胞凋亡和衰老减少密切相关的长期过程[62],肝癌也不例外。在遗传因素、环境因子和乙肝病毒等攻击下,肝脏细胞内DNA将产生损伤。此时肝脏内的ATM（ataxia telangiectasia mutated）和ATR（ataxia telangiectasia and Rad3 related）可检测损伤,并分别磷酸化检查点激酶2（checkpoint kinase 2,Chk2）和检查点激酶1（checkpoint kinase 1,Chk1）,二者可以激活P53。DNA轻度损伤时,p53转录Fen1、XPC等抑癌基因修复受损的DNA;而DNA严重受损时,p53转录Bax、Fas-R等促凋亡基因诱导受损细胞凋亡[63]。DNA损伤也可激活P53-P21-pRb和P16-pRb等衰老相关通路,导致细胞周期阻滞和端粒缩短,发生DNA复制衰老,进而限制细胞增殖[25,64]。因此,凋亡和衰老可以使受损细胞避免癌变,维持肝脏内的稳定状态[65]。当受损的肝脏细胞逃脱衰老或凋亡时,细胞内受损的DNA积累r可能导致细胞癌变。

如上所述,肝癌是由受损的肝脏细胞逃脱衰老和凋亡所引起的,因此触发肝癌细胞衰老和凋亡是重要的抑癌策略。化疗药物如环磷酰胺可损伤肿瘤细胞内DNA,同时激活依靠P53和P16的衰老通路,使肿瘤细胞发生衰老,抑制肿瘤细胞的生长和增殖[66]。转录因子Foxa1（Forkhead box A1）和FoxO3a（Forkhead box O3a）可通过调节Bcl-2增加肝癌细胞凋亡,抑制肿瘤细胞生长[67,68]。阿司匹林作为一种非甾体抗炎药,在肝细胞癌中,可激活caspase活性、影响Bax/Bcl-2比值等内源性和外源性的凋亡途径,诱导癌细胞凋亡,发挥抗癌的作用[69]。当阿司匹林和阿霉素联用时,能够产生协同促凋亡作用,诱导肝细胞癌的癌细胞发生凋亡,抑制肿瘤的生长[70]。另外,一部分中药也是通过诱导肝癌细胞凋亡实现对肝癌的控制与治疗[71]。

7 总结和展望

肝脏作为机体中重要的代谢器官,其功能和状态对健康的影响是无可替代的。随着老龄化社会的到来,肝脏衰老已经对人类健康产生威胁,因此明确细胞凋亡对肝脏衰老的影响有重要意义。当遭遇来自内源性或外源性的应激刺激时,肝脏细胞内蛋白质、脂质和DNA等受到损害并激活P53,P53可介导细胞自噬清理受损的蛋白质和线粒体等;对于受损的DNA,一方面细胞内核苷酸切除修复等机制可对其进行修复,另一方面亦可通过P53/P21等通路使细胞进入G1期阻滞而发生DNA复制衰老,或由P53增强促凋亡蛋白如Bax诱导细胞凋亡。对于逃脱衰老和凋亡的细胞而言,肝脏细胞内受损DNA的逐渐积累可导致细胞癌变。因此,衰老和凋亡可被认为是细胞两种重要的抑癌途径。在老年性肝病中,如非酒精性脂肪肝疾病、肝纤维化、肝硬化和肝癌等,细胞凋亡不但和这些疾病的发生与演变密切相关,而且可为这些疾病提供治疗思路和策略。例如,肝脏实质细胞凋亡是肝纤维化的成因之一,而诱导HSC凋亡r是解决肝纤维化的关键。此外,细胞凋亡自身又是一个复杂的过程,是否发生凋亡可能和应激程度及细胞种类等有关。因此,现阶段仍需要更多细胞凋亡和肝脏衰老相关性的研究,以进一步阐明这二者的关系,从而为将来更好治疗临床肝脏衰老相关问题和相关疾病提供依据。