Fas-FasL与辐射所致细胞凋亡的研究进展
作者：吴玮
单位：100101 北京，解放军第306医院
关键词：
中华放射医学与防护杂志/990534 Fas、FasL是一对细胞膜表面分子，Fas与FasL结合可引起Fas+细胞出现细胞凋亡。细胞凋亡有一系列形态学变化，早期表现为细胞皱缩，染色体浓缩成新月状并凝聚，进一步被分割为凋亡小体，最终被邻近细胞吞噬清除。Fas是细胞凋亡的信号分子，目前认为，Fas受体激活后，细胞呈现出凋亡或增殖两种相反的效应，可能与不同细胞类型Fas信号的传导及凋亡控制基因的活化或抑制有关。Fas系统在保持细胞群体数量的稳定、消除转化细胞以及免疫耐受的形成等生理活动中起调节作用。
一、Fas受体和它的配体
Fas、APO-1和CD95为同一分子，属TNFR/NGFR家族成员，Fas基因定位于人染色体10q24.1，定位于小鼠第19号染色体，其编码产物分子量为3×103的跨膜蛋白，由胞外区(157 aa)，穿膜区(17 aa)及胞浆区(145 aa)组成。Fas胞浆区存在一个信号传导区及信号传导抑制区，胞浆区一段60～70氨基酸序列与TNFR胞浆区高度同源，并介导细胞死亡，称之为死亡域(death domain)。该片断也存在于低亲和力NGFR胞浆区，Fas较广泛地分布于多种类型的细胞，包括胸腺细胞、外周活化T、B淋巴细胞、NK细胞、单核细胞、成纤维细胞、内皮细胞、上皮细胞、肝胆管细胞、卵巢细胞、子宫内膜细胞及皮肤组织细胞等，某些组织细胞经体外培养(如骨髓的CD34+细胞)[1]或活化后可诱导表达Fas。
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Fas介导凋亡过程是Fas受体与非天然抗体anti-AP0-1或天然配体(FasL)结合的结果。FasL已从杀伤淋巴细胞DNA克隆成功，FasL为TNF相关(包括TNFα、LTα、CD27L、CD30L及CD40L)的II型跨膜蛋白，N端无信号序列，分子中有一疏水域；C端定位于胞外区约150 aa与TNF家族成员高度同源。鼠FasL定位于第一号染色体，鼠、人FasL蛋白分子同源性达76.9%，大鼠FasL已克隆成功。FasL主要表达于活化T淋巴细胞。正常情况下鼠睾丸可高表达FasL mRNA，其次小肠、肾和肺。PWA、ConA加IL-2可诱导鼠脾细胞和胸腺细胞少量表达FasL。
Fas、FasL以膜分子或可溶性分子存在，信号途径受细胞内外许多因子的调控。Fas、FasL及相关调控因子组成Fas系统，发挥正常生物学功能，尤其在免疫系统的发育、分化和成熟以及保持其功能稳定性方面发挥重要作用。
二、Fas系统参与调节细胞凋亡
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随着Fas系统参与细胞凋亡事件的逐步被认识，近年来Fas是细胞凋亡领域研究热点之一，阐述Fas受体在细胞凋亡中的作用，有助于揭示Fas基因在生理和病理条件下的功能。lpr和gld是两个基因编码缺失型Fas和FasL，为MRL品系两种基因突变株小鼠，体内Fas和FasL表达缺陷，可引起自身反应性T细胞的蓄积和自身抗体的产生，导致出现系统性红斑狼疮等自身免疫病。lpr和gld的应用，为Fas受体功能的研究提供了很好的动物模型。虽然Fas受体不是细胞凋亡过程中的必需物质，但它在辐射损伤和其他DNA损伤剂诱导的凋亡中起重要作用。体内外实验都证实，射线可上调细胞内Fas表达，且表达呈剂量依赖性[1-4]，Leverkus等实验表明[5]，射线照射人的角化细胞后，首先检测到Fas mRNA的表达，后来检测到Fas蛋白的表达，进而检测到FasL mRNA和蛋白的表达。作者的实验显示：γ射线照射后小鼠脾脏T、B淋巴细胞Fas表达升高，之后出现明显的细胞凋亡，表明辐射后淋巴细胞发生了Fas介导的凋亡[6]。Reap等[7]人用B6(正常鼠型)/lpr小鼠观察射线照射后胸腺细胞及脾脏T、B细胞凋亡，结果发现1.5 Gy γ射线照射后两者均发生了凋亡。但凋亡率有明显差异：B6鼠为73%，而lpr鼠为25%；lpr鼠的Thy1、CD4、CD8和IgM阳性细胞群的细胞凋亡率也比B6鼠的低，CD4-CD8-胸腺细胞由于Fas表达水平低，所以两者的凋亡率无差异；同时显示B6鼠在γ射线照射后Fas表达明显升高，这种途径介导的凋亡可被Fas-Fc融合蛋白抑制，表明Fas/FasL相互作用在辐射损伤的细胞的清除中起重要作用。
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辐射所致DNA损伤引发的细胞凋亡，一般认为在受照后数小时内即出现凋亡高峰，近来在辐射介导细胞凋亡的体外研究中发现某些细胞株可发生延迟凋亡，其大多发生在细胞受照后数天内[8]。作者的实验[6]发现，小鼠受2 Gy、4 Gy和6 Gy γ射线在体照射，脾脏细胞照后4～8小时出现明显的细胞凋亡峰，7～10天出现再次凋亡峰。作者认为第二次凋亡峰(或称延迟凋亡)的产生，可能与脾脏细胞的不均质性(脾脏细胞包含有多种细胞类型及亚群)造成其对辐射的敏感性不同，对DNA损伤的耐受性也不同有关。有学者认为延迟凋亡是染色体损伤的结果，与细胞周期和基因调控密切相关。我们同时发现，3个剂量组中两次凋亡的最高峰值出现在4 Gy组，且凋亡峰的出现是在Fas高表达之后，说明Fas的表达与两次凋亡的发生均相关，且不是剂量依赖性的，是适当剂量介导Fas的表达，进而诱导细胞凋亡。值得提出的是，对延迟凋亡的进一步认识，提示细胞凋亡应重视两方面的研究：快速凋亡和延迟凋亡。后者即使进入细胞周期，但属不能再增殖的细胞凋亡。这很有可能改变一些肿瘤治疗疗效评价及放射病损伤程度的评估。
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业已证明IFN-γ、TNF和IL-2等均能诱导Fas的表达，而它们在增加辐射敏感性和减少辐射所致的凋亡方面均有报道[1，9]，说明Fas的表达在细胞凋亡和增殖方面作用的两重性，详细机理待进一步探讨。
三、Fas系统调节细胞凋亡的机理
细胞凋亡的信号传导途径涉及到细胞内Ca2+、Zn2+和Mg2+的变化，蛋白激酶的变化，RNA/蛋白质的合成和基因表达的改变等。这些激活途径最终导致细胞核固缩，DNA因核酸内切酶的激活被切割成非随机的寡核苷酸片断，可检测到大小约180～200 bp(碱基对)的DNA片断。大量研究结果表明Fas受体在凋亡事件中起传导信号的作用，Fas、FasL介导细胞凋亡必须具备以下3个条件：①细胞表达足够密度的Fas受体；②高密度的可溶性或膜分子Fas与FasL结合并以多聚体形式连接；③细胞关闭抗凋亡程序而成为凋亡敏感细胞。其最重要的是Fas蛋白交联构型的发生，只有这样细胞凋亡的信号才能进一步传递，并且这种细胞凋亡可发生在无核细胞。因此Fas蛋白诱导的细胞凋亡信号传导过程与其他细胞凋亡信号传导过程存在着明显的差异。用Cytochalasin B消除细胞核后，Fas单抗仍能导致细胞凋亡，表明Fas介导的细胞凋亡不需要核的参与以及DNA片断化，用Staurosporin诱导细胞凋亡的实验，也得出相似的结果，实验还证明白血病HL-60细胞受照射后可发生细胞凋亡，但照后立即抽提DNA并没有发现DNA片断化形成，说明DNA片断化并非射线直接所为，其中部分是由于射线致DNA损伤而激活了Fas的表达，从而引起了Fas介导的凋亡，可见细胞核的功能结果丧失是细胞质功能改变的下游事件。
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Fas介导凋亡的下一级信号，近来进行了颇有意义的研究，认为神经酰氨很可能是凋亡启动的一个共同的第二信使，在凋亡信号传导中起主要作用。Chmura等报道[10]细胞和组织中基因敲除神经鞘磷脂的鼠及神经鞘磷脂产物——神经酰胺丢失，可对抗射线诱导的凋亡，而外源性神经酰胺可恢复细胞对射线诱导凋亡的应答，揭示Fas、FasL结合，通过神经鞘磷脂酶的活化，使神经鞘磷脂分解，产生神经酰胺，从而激活一系列神经酰胺依赖性蛋白激酶，启动了细胞内磷酸化过程，最终导致DNA降解细胞凋亡。实验还发现，增加鞘氨醇激酶的活性可抑制射线诱导的凋亡，鞘氨醇的磷酸化是神经酰胺的另一质脂代谢途径，提示神经酰胺代谢途径可使细胞发生分化、增殖和凋亡的两种结果，这些阻断途径的进一步发现将为肿瘤治疗开辟新思路。
目前认为靶细胞的环境应激反应(热休克，UV、X射线及γ射线的作用等)均可引起细胞凋亡，这种凋亡大多数是Fas介导的，而蛋白磷酸化是该反应诱导凋亡过程中的共同途径，该途径对地塞米松诱导的细胞凋亡是非依赖性的。射线诱导的细胞凋亡对细胞色素C是依赖性的。环境应激反应介导的细胞凋亡需要应激激活蛋白(stress-activated protein,SAP)激酶的联级激活，从而将它们的特异性底物的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化[11-13]，研究表明丝/苏氨酸蛋白激酶是神经酰胺的下游信号传递的靶分子，参与中间信号的传递。丝/苏氨酸蛋白激酶通过激活三磷酸肌醇和甘油二脂使胞内Ca2+浓度升高，直接激活Ca2+/Mg2+依赖性内源性核酸酶，导致染色体固缩及DNA断裂；激活谷氨酰胺转移酶使胞浆蛋白质发生交联，细胞骨架改变；使生长阻滞DNA损伤基因(GADD)激活，导致细胞生长停滞。
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大多学者认为bcl-2、p53等癌基因参与了Fas介导的细胞凋亡的调控。bcl-2的过度表达可抑制细胞凋亡。Strasser等认为[14]在辐射诱导的Fas介导的细胞凋亡中Fas信号并不能下调bcl-2、bax和bcl-xS。有学者认为纯化的bcl-2蛋白可部分阻断UV通过Fas介导的凋亡；bag-1是bc1-2结合蛋白基因，是一种新的抗细胞凋亡基因，bcl-2在辐射中保护凋亡的作用是bcl-2和bag-1的复合途径介导的；lpr和bcl-2蛋白超表达鼠可抵抗射线诱导的小鼠脾脏B细胞凋亡，lpr比bcl-2抑制凋亡的能力更强[15-17]。p53基因表达的改变，在一定程度上决定了凋亡的发生，辐射诱导凋亡时Fas作为p53的靶基因，p53蛋白可上调Fas在细胞的表达，进而介导靶细胞凋亡；但Fas的表达并不是p53介导凋亡所必需物质[3]。c-fos、 rel、 raf、 c-myc和c-myb等癌基因均与细胞凋亡有关，这些癌基因与辐射通过Fas介导细胞凋亡之间的关系尚未见报道，有待进一步研究。
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Fas介导细胞凋亡中一些胞浆蛋白酶在凋亡信号传导中扮演极其重要的角色，FADD(fas associating protion with death domain)与Fas“死亡区域”结合，维持细胞稳定，抑制凋亡，不同的是FADD的N端上一“死亡区”如果过度表达，可导致凋亡。Rehemtulla等的研究发现，哺乳类细胞暴露于UV射线，发生Fas介导的凋亡，表现为Fas途径的激活和FADD/MORTl产物的聚集，该途径可被FADD的缺失所阻断[18]。
ICE(IL-1β转化酶)是一种半胱氨酸蛋白酶与其家族成员CPP32 β等一样在细胞凋亡中起中心杀手的作用。研究表明，Fas与FasL结合可迅速引发ICE的蛋白水解活性。ICE的过度表达能增强射线通过Fas介导的凋亡，当ICE抑制剂Crm A存在时可阻断上述射线通过Fas介导凋亡的途径[19]。射线作用后，p53缺乏鼠的胸腺细胞，保留Fas或TCL诱导的CPP32 β介导的凋亡敏感性；p53依赖的CPP32 β的激活，在DNA损伤时诱导的细胞凋亡，对Fas系统是非依赖的[20]，提示CPP32 β是p53或Fas系统介导凋亡的共同途径。
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最近研究表明：抗肿瘤药物顺铂可使HeLa细胞的Fas表达升高，使抑制蛋白I Kappa B的表达信息改变，其调节抗凋亡转录因子NF Kappa B的表达，从而对抗γ射线所介导的细胞凋亡，此过程是Ca2+依赖型的。单独γ射线作用未观察到上述两种蛋白表达的变化[21]。
综上所述，Fas系统触发的“死亡信号”的传递是极其复杂的，受多种因素的调控。那么，生理情况下当DNA损伤、突变时，是否启动Fas系统，清除损伤细胞；由于Fas系统启动后出现凋亡和增殖两种相反的效应，是否Fas系统也能启动DNA修复系统?其精确机理尚待进一步探讨。然而，Fas系统在许多细胞的凋亡中起极其重要的作用，Fas系统的研究正日新月异，阐明Fas及FasL在细胞凋亡，特别是射线致凋亡中的表达，信号传递及调控的机理，可从不同途径干预Fas介导的凋亡，从而为预防、治疗放射病和深入研究肿瘤的放射治疗开辟新领域。
参考文献
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1 Nagafuji K,Takenaka K, NihoY. Fas antigen expression on human hematopoietic progenitor cells. Nippon Rinsho,1996,54:1790-1796.
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9 吴玮，孔宪涛，杨如俊，等.小鼠受亚致死剂量60Coγ射线照射后胸腺细胞凋亡的研究.中华放射医学与防护杂志，1998，18：82-85.
10 Chmura SJ, Nodzenski E, Beckett MA, et al. Loss of ceramide production confers resistance to radiation-induced apoptosis. Cancer Res,1997,57:1270-1275.
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11 Eischen CM, Kottke TJ, Martins LM, et al. Comparison of apoptosis in wild-type and Fas-resistant cells: chemotherapy-induced apoptosis is not dependent on Fas/Fas ligand interactions.Blood,1997,90:935-943.
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13 Utz PJ, Hottelet M, Schur PH, et al. Proteins phosphorylated during stress-induced apoptosis are common targets for autoantibody production in patients with systemic lupus erythematosus. J Exp Med, 1997,185:843-854.
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14 Strasser A, Harris AW, Huang DC, et al. Bcl-2 and Fas/APO-1 regulate distinct pathways to lymphocyte apoptosis. EMBO J, 1995,14:6136-6147.
15 Martin SJ, Newmeyer DD, Mathias S, et al. Cell-free reconstitution of Fas, UV radiation and ceramide-induced apoptosis. EMBO J, 1995,14:5191-5200.
16 Takayama S, Sato T,Krajewski S, et al. Cloning and functional analysis of BAG-1: a novel bcl-2-binding protein with anti-cell death activity. Cell,1995,80:279-284.
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17 Alvarado C, Alarcon Riquelme ME, Alcocer Varela J, et al. Participation of the bc1-2 and Fas molecules in experimental apoptosis of spleen B lymphocytes.Rev Invest Clin,1997,49:171-178.
18 Rehemtulla A, Hamilton CA, Chinnaiyan AM, et al. Ultraviolet radiation-induced apoptosis is mediated by activation of CD-95 (Fas/APO-1). J Biol Chem,1997,272:25783-25786.
19 Aragane Y, Kulms D, Metze D, et al. Ultraviolet light induces apoptosis via direct activation of CD95 (Fas/APO-1) independently of its ligand CD95L. J Cell Biol,1998,140:171-182.
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20 Fuchs EJ, Mckenna KA, Bedi A. p53-dependent damage-induced apoptosis requires Fas/APO-1-independent activation of CPP32 beta. Cancer Res,1997,57:2550-2554.
21 Eichholtz Wirth H, Marx K. Clonal variability of radiation-induced cisplatin resistant HeLa cells. Anticancer Res,1998,18:2989-2991.
(收稿:1999-04-12 修回：1999-08-15), http://www.100md.com
单位：100101 北京，解放军第306医院
关键词：
中华放射医学与防护杂志/990534 Fas、FasL是一对细胞膜表面分子，Fas与FasL结合可引起Fas+细胞出现细胞凋亡。细胞凋亡有一系列形态学变化，早期表现为细胞皱缩，染色体浓缩成新月状并凝聚，进一步被分割为凋亡小体，最终被邻近细胞吞噬清除。Fas是细胞凋亡的信号分子，目前认为，Fas受体激活后，细胞呈现出凋亡或增殖两种相反的效应，可能与不同细胞类型Fas信号的传导及凋亡控制基因的活化或抑制有关。Fas系统在保持细胞群体数量的稳定、消除转化细胞以及免疫耐受的形成等生理活动中起调节作用。
一、Fas受体和它的配体
Fas、APO-1和CD95为同一分子，属TNFR/NGFR家族成员，Fas基因定位于人染色体10q24.1，定位于小鼠第19号染色体，其编码产物分子量为3×103的跨膜蛋白，由胞外区(157 aa)，穿膜区(17 aa)及胞浆区(145 aa)组成。Fas胞浆区存在一个信号传导区及信号传导抑制区，胞浆区一段60～70氨基酸序列与TNFR胞浆区高度同源，并介导细胞死亡，称之为死亡域(death domain)。该片断也存在于低亲和力NGFR胞浆区，Fas较广泛地分布于多种类型的细胞，包括胸腺细胞、外周活化T、B淋巴细胞、NK细胞、单核细胞、成纤维细胞、内皮细胞、上皮细胞、肝胆管细胞、卵巢细胞、子宫内膜细胞及皮肤组织细胞等，某些组织细胞经体外培养(如骨髓的CD34+细胞)[1]或活化后可诱导表达Fas。
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Fas介导凋亡过程是Fas受体与非天然抗体anti-AP0-1或天然配体(FasL)结合的结果。FasL已从杀伤淋巴细胞DNA克隆成功，FasL为TNF相关(包括TNFα、LTα、CD27L、CD30L及CD40L)的II型跨膜蛋白，N端无信号序列，分子中有一疏水域；C端定位于胞外区约150 aa与TNF家族成员高度同源。鼠FasL定位于第一号染色体，鼠、人FasL蛋白分子同源性达76.9%，大鼠FasL已克隆成功。FasL主要表达于活化T淋巴细胞。正常情况下鼠睾丸可高表达FasL mRNA，其次小肠、肾和肺。PWA、ConA加IL-2可诱导鼠脾细胞和胸腺细胞少量表达FasL。
Fas、FasL以膜分子或可溶性分子存在，信号途径受细胞内外许多因子的调控。Fas、FasL及相关调控因子组成Fas系统，发挥正常生物学功能，尤其在免疫系统的发育、分化和成熟以及保持其功能稳定性方面发挥重要作用。
二、Fas系统参与调节细胞凋亡
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随着Fas系统参与细胞凋亡事件的逐步被认识，近年来Fas是细胞凋亡领域研究热点之一，阐述Fas受体在细胞凋亡中的作用，有助于揭示Fas基因在生理和病理条件下的功能。lpr和gld是两个基因编码缺失型Fas和FasL，为MRL品系两种基因突变株小鼠，体内Fas和FasL表达缺陷，可引起自身反应性T细胞的蓄积和自身抗体的产生，导致出现系统性红斑狼疮等自身免疫病。lpr和gld的应用，为Fas受体功能的研究提供了很好的动物模型。虽然Fas受体不是细胞凋亡过程中的必需物质，但它在辐射损伤和其他DNA损伤剂诱导的凋亡中起重要作用。体内外实验都证实，射线可上调细胞内Fas表达，且表达呈剂量依赖性[1-4]，Leverkus等实验表明[5]，射线照射人的角化细胞后，首先检测到Fas mRNA的表达，后来检测到Fas蛋白的表达，进而检测到FasL mRNA和蛋白的表达。作者的实验显示：γ射线照射后小鼠脾脏T、B淋巴细胞Fas表达升高，之后出现明显的细胞凋亡，表明辐射后淋巴细胞发生了Fas介导的凋亡[6]。Reap等[7]人用B6(正常鼠型)/lpr小鼠观察射线照射后胸腺细胞及脾脏T、B细胞凋亡，结果发现1.5 Gy γ射线照射后两者均发生了凋亡。但凋亡率有明显差异：B6鼠为73%，而lpr鼠为25%；lpr鼠的Thy1、CD4、CD8和IgM阳性细胞群的细胞凋亡率也比B6鼠的低，CD4-CD8-胸腺细胞由于Fas表达水平低，所以两者的凋亡率无差异；同时显示B6鼠在γ射线照射后Fas表达明显升高，这种途径介导的凋亡可被Fas-Fc融合蛋白抑制，表明Fas/FasL相互作用在辐射损伤的细胞的清除中起重要作用。
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辐射所致DNA损伤引发的细胞凋亡，一般认为在受照后数小时内即出现凋亡高峰，近来在辐射介导细胞凋亡的体外研究中发现某些细胞株可发生延迟凋亡，其大多发生在细胞受照后数天内[8]。作者的实验[6]发现，小鼠受2 Gy、4 Gy和6 Gy γ射线在体照射，脾脏细胞照后4～8小时出现明显的细胞凋亡峰，7～10天出现再次凋亡峰。作者认为第二次凋亡峰(或称延迟凋亡)的产生，可能与脾脏细胞的不均质性(脾脏细胞包含有多种细胞类型及亚群)造成其对辐射的敏感性不同，对DNA损伤的耐受性也不同有关。有学者认为延迟凋亡是染色体损伤的结果，与细胞周期和基因调控密切相关。我们同时发现，3个剂量组中两次凋亡的最高峰值出现在4 Gy组，且凋亡峰的出现是在Fas高表达之后，说明Fas的表达与两次凋亡的发生均相关，且不是剂量依赖性的，是适当剂量介导Fas的表达，进而诱导细胞凋亡。值得提出的是，对延迟凋亡的进一步认识，提示细胞凋亡应重视两方面的研究：快速凋亡和延迟凋亡。后者即使进入细胞周期，但属不能再增殖的细胞凋亡。这很有可能改变一些肿瘤治疗疗效评价及放射病损伤程度的评估。
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业已证明IFN-γ、TNF和IL-2等均能诱导Fas的表达，而它们在增加辐射敏感性和减少辐射所致的凋亡方面均有报道[1，9]，说明Fas的表达在细胞凋亡和增殖方面作用的两重性，详细机理待进一步探讨。
三、Fas系统调节细胞凋亡的机理
细胞凋亡的信号传导途径涉及到细胞内Ca2+、Zn2+和Mg2+的变化，蛋白激酶的变化，RNA/蛋白质的合成和基因表达的改变等。这些激活途径最终导致细胞核固缩，DNA因核酸内切酶的激活被切割成非随机的寡核苷酸片断，可检测到大小约180～200 bp(碱基对)的DNA片断。大量研究结果表明Fas受体在凋亡事件中起传导信号的作用，Fas、FasL介导细胞凋亡必须具备以下3个条件：①细胞表达足够密度的Fas受体；②高密度的可溶性或膜分子Fas与FasL结合并以多聚体形式连接；③细胞关闭抗凋亡程序而成为凋亡敏感细胞。其最重要的是Fas蛋白交联构型的发生，只有这样细胞凋亡的信号才能进一步传递，并且这种细胞凋亡可发生在无核细胞。因此Fas蛋白诱导的细胞凋亡信号传导过程与其他细胞凋亡信号传导过程存在着明显的差异。用Cytochalasin B消除细胞核后，Fas单抗仍能导致细胞凋亡，表明Fas介导的细胞凋亡不需要核的参与以及DNA片断化，用Staurosporin诱导细胞凋亡的实验，也得出相似的结果，实验还证明白血病HL-60细胞受照射后可发生细胞凋亡，但照后立即抽提DNA并没有发现DNA片断化形成，说明DNA片断化并非射线直接所为，其中部分是由于射线致DNA损伤而激活了Fas的表达，从而引起了Fas介导的凋亡，可见细胞核的功能结果丧失是细胞质功能改变的下游事件。
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Fas介导凋亡的下一级信号，近来进行了颇有意义的研究，认为神经酰氨很可能是凋亡启动的一个共同的第二信使，在凋亡信号传导中起主要作用。Chmura等报道[10]细胞和组织中基因敲除神经鞘磷脂的鼠及神经鞘磷脂产物——神经酰胺丢失，可对抗射线诱导的凋亡，而外源性神经酰胺可恢复细胞对射线诱导凋亡的应答，揭示Fas、FasL结合，通过神经鞘磷脂酶的活化，使神经鞘磷脂分解，产生神经酰胺，从而激活一系列神经酰胺依赖性蛋白激酶，启动了细胞内磷酸化过程，最终导致DNA降解细胞凋亡。实验还发现，增加鞘氨醇激酶的活性可抑制射线诱导的凋亡，鞘氨醇的磷酸化是神经酰胺的另一质脂代谢途径，提示神经酰胺代谢途径可使细胞发生分化、增殖和凋亡的两种结果，这些阻断途径的进一步发现将为肿瘤治疗开辟新思路。
目前认为靶细胞的环境应激反应(热休克，UV、X射线及γ射线的作用等)均可引起细胞凋亡，这种凋亡大多数是Fas介导的，而蛋白磷酸化是该反应诱导凋亡过程中的共同途径，该途径对地塞米松诱导的细胞凋亡是非依赖性的。射线诱导的细胞凋亡对细胞色素C是依赖性的。环境应激反应介导的细胞凋亡需要应激激活蛋白(stress-activated protein,SAP)激酶的联级激活，从而将它们的特异性底物的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化[11-13]，研究表明丝/苏氨酸蛋白激酶是神经酰胺的下游信号传递的靶分子，参与中间信号的传递。丝/苏氨酸蛋白激酶通过激活三磷酸肌醇和甘油二脂使胞内Ca2+浓度升高，直接激活Ca2+/Mg2+依赖性内源性核酸酶，导致染色体固缩及DNA断裂；激活谷氨酰胺转移酶使胞浆蛋白质发生交联，细胞骨架改变；使生长阻滞DNA损伤基因(GADD)激活，导致细胞生长停滞。
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大多学者认为bcl-2、p53等癌基因参与了Fas介导的细胞凋亡的调控。bcl-2的过度表达可抑制细胞凋亡。Strasser等认为[14]在辐射诱导的Fas介导的细胞凋亡中Fas信号并不能下调bcl-2、bax和bcl-xS。有学者认为纯化的bcl-2蛋白可部分阻断UV通过Fas介导的凋亡；bag-1是bc1-2结合蛋白基因，是一种新的抗细胞凋亡基因，bcl-2在辐射中保护凋亡的作用是bcl-2和bag-1的复合途径介导的；lpr和bcl-2蛋白超表达鼠可抵抗射线诱导的小鼠脾脏B细胞凋亡，lpr比bcl-2抑制凋亡的能力更强[15-17]。p53基因表达的改变，在一定程度上决定了凋亡的发生，辐射诱导凋亡时Fas作为p53的靶基因，p53蛋白可上调Fas在细胞的表达，进而介导靶细胞凋亡；但Fas的表达并不是p53介导凋亡所必需物质[3]。c-fos、 rel、 raf、 c-myc和c-myb等癌基因均与细胞凋亡有关，这些癌基因与辐射通过Fas介导细胞凋亡之间的关系尚未见报道，有待进一步研究。
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Fas介导细胞凋亡中一些胞浆蛋白酶在凋亡信号传导中扮演极其重要的角色，FADD(fas associating protion with death domain)与Fas“死亡区域”结合，维持细胞稳定，抑制凋亡，不同的是FADD的N端上一“死亡区”如果过度表达，可导致凋亡。Rehemtulla等的研究发现，哺乳类细胞暴露于UV射线，发生Fas介导的凋亡，表现为Fas途径的激活和FADD/MORTl产物的聚集，该途径可被FADD的缺失所阻断[18]。
ICE(IL-1β转化酶)是一种半胱氨酸蛋白酶与其家族成员CPP32 β等一样在细胞凋亡中起中心杀手的作用。研究表明，Fas与FasL结合可迅速引发ICE的蛋白水解活性。ICE的过度表达能增强射线通过Fas介导的凋亡，当ICE抑制剂Crm A存在时可阻断上述射线通过Fas介导凋亡的途径[19]。射线作用后，p53缺乏鼠的胸腺细胞，保留Fas或TCL诱导的CPP32 β介导的凋亡敏感性；p53依赖的CPP32 β的激活，在DNA损伤时诱导的细胞凋亡，对Fas系统是非依赖的[20]，提示CPP32 β是p53或Fas系统介导凋亡的共同途径。
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最近研究表明：抗肿瘤药物顺铂可使HeLa细胞的Fas表达升高，使抑制蛋白I Kappa B的表达信息改变，其调节抗凋亡转录因子NF Kappa B的表达，从而对抗γ射线所介导的细胞凋亡，此过程是Ca2+依赖型的。单独γ射线作用未观察到上述两种蛋白表达的变化[21]。
综上所述，Fas系统触发的“死亡信号”的传递是极其复杂的，受多种因素的调控。那么，生理情况下当DNA损伤、突变时，是否启动Fas系统，清除损伤细胞；由于Fas系统启动后出现凋亡和增殖两种相反的效应，是否Fas系统也能启动DNA修复系统?其精确机理尚待进一步探讨。然而，Fas系统在许多细胞的凋亡中起极其重要的作用，Fas系统的研究正日新月异，阐明Fas及FasL在细胞凋亡，特别是射线致凋亡中的表达，信号传递及调控的机理，可从不同途径干预Fas介导的凋亡，从而为预防、治疗放射病和深入研究肿瘤的放射治疗开辟新领域。
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(收稿:1999-04-12 修回：1999-08-15), http://www.100md.com