CD95-CD95L信号介导的细胞凋亡和抗凋亡
作者：王曦 曾耀英 王子栋
单位：(暨南大学医学院生理学教研室， 广东 广州 510632)
关键词：细胞；免疫性
中国病理生理杂志000325 [中图分类号] Q 255 [文献标识码] A
[文章编号] 1000-4718(2000)03-0276-03
CD95-CD95L signal mediated apoptosis and its resistance to apoptosis
WANG Xi, ZENG Yao-ying
(Institute for Tissue Transplantation & Immunology, Jinan University, Guangzhou 510632, China)
, 百拇医药
WANG Zi-dong
(Dept. of Physiology, Medical College Jinan Universty, Guangzhou 510632, China)
【A Review】 This article briefly reviewed CD95-CD95L system-induced apoptosis, and also induced resistance to apoptosis, and immune privilege.
[MeSH] Cells; Immunity
最近的研究表明细胞表面的肿瘤坏死因子/神经生长因子受体(tumor necrosis factor/nerve growth factor-receptor, TNF/NGF-R)超级家族成员CD95在免疫系统和神经系统中既介导细胞毒性使细胞凋亡,也介导细胞增生使细胞存活。这是两条不同的信号转导途径。免疫系统和神经系统二者都产生超数细胞(supernumerary cells)(即超过正常数量的细胞),当这些细胞不再进行生理功能活动时必然要被移除。如免疫系统的淋巴细胞成熟过程中，自体反应的T-细胞则逐渐减少,而活化的T-细胞则随着免疫反应被移除.一般诱导细胞衰减的一个方式是耗损生长因子,通过生长因子的减少而导致细胞凋亡。但另外一方面又可借助生长因子抗凋亡。如白细胞介素-2(IL-2)是生长因子,它可以诱导抗凋亡产物,如bcl-2的表达可防止活化的T-细胞发生凋亡。CD95-CD95L则与此不同,可以直接诱导已参与免疫反应活化的淋巴细胞凋亡。以往认为CD95-CD95L仅仅是诱导凋亡，但是最近的一些材料指出，CD95也可以使细胞存活[3]，提出了CD95-CD95L系统具有使细胞凋亡和存活的双重功能。
, 百拇医药
一、CD95和CD95L
CD95是I型膜蛋白,又称Fas或Apo-1,是细胞膜表面蛋白的TNF/NGF-R家族的成员[1,2],是一种具有重要功能的膜受体。在正常激活的情况下T-和B-淋巴细胞、胸腺细胞，以及若干非淋巴细胞样的组织，如肝脏、肺、心脏、卵巢和睾丸都有CD95的表达。在人体肿瘤细胞也有CD95的表达。CD95L是由免疫系统的细胞(如激活的T-淋巴细胞)表达的配体,或称FasL。CD95L是II型膜蛋白,是TNF家族成员。CD95L和TNF相似,通过膜结合的金属蛋白酶(membrane-associated metalloprot einase),以蛋白水解方式从细胞膜表面被切断,导致形成蛋白质的可溶形式[3]。CD95L的溶解形式与膜结合形式均以三聚体的型式诱导靶细胞上的CD95分子呈齐聚作用,这样便引起“死亡信号”转导作用系列的活化,数小时内细胞即以凋亡而终结,所以CD95又称为死亡分子。但是在某些细胞上CD95的存在却能导致活化和增殖。而不是死亡。这主要取决于细胞的状态。CD95介导的凋亡信号涉及胞内“死亡区”(“intracellular death domain”)(即胞浆区有一段80个氨基酸组成的肽链,在细胞凋亡过程中具有转导细胞凋亡信号的作用,称为“死亡区”)、CD95配体(CD95L)、蛋白激酶(PK)、FADD(Fas-associated protein with death domain)(含CD95死亡区的CD95关联蛋白)、FLICE(FasL-interlukin-1 β-converting enzyme)(CD95L白细胞介素-1β转换酶)、以及神经酰胺等[3,4]。CD95胞内的“死亡区”与连接程序分子FADD相连结,以及FLICE的募集,然后开始发动ICE的其他家庭成员蛋白水解酶的激活,最终导致凋亡。
, 百拇医药
TNF-R家族介导凋亡的通路一般是相类似的,但是需要另外连接的适配分子(adaptor molecule),称为TRADD(TNF-receptor-associating protein with death domain),它是一种与“死亡区”结合的TNF-受体蛋白,以便介导受体的胞内区域和FADD之间的相互作用[5]。但是应当说明CD95的表达并不是永远和CD95L结合诱导凋亡相关,而且抵抗CD95诱导凋亡[3]。
二、CD95和细胞伤害
在T-淋巴细胞成熟过程中,只有小部分T-细胞在胸腺的选择过程中存活,这种选择及调控是通过细胞凋亡来完成的。CD95-CD95L系统在其中起重要作用,当此系统功能异常就涉及外周免疫耐受力的变化。如突变小鼠Lpr(淋巴细胞增生)和gld(全身性淋巴组织增生病)是自发的隐性突变,它可导致CD95和CD95L基因产物分别丧失功能。这些小鼠由于在其淋巴样的器官中和聚积T-细胞而发生脾大和淋巴结病(splenomegaly and lymphadeno pathy)[3]。这些“天然发生的基因敲除”提供了有力的证据，说明CD95和CD95L在介导β-和T-淋巴细胞毒性中起关键作用。
, http://www.100md.com
在神经系统的多发性硬化慢性炎症损伤中，胶质细胞表达CD95及CD95L。中枢神经系统受损部位的微胶细胞表达出CD95L,并可能是多发性硬化中凋亡性细胞死亡的介质[3]。在体外实验中确定，寡树突胶质细胞(oligo dendroglia)是成熟的中枢神经系统中细胞表面表达CD95的主要细胞。成年人体中寡树突胶质细胞诱导细胞溶解是在DNA裂解之后,而TNF诱导细胞溶解则是在DNA裂解之前。其原因可能是在CD95介导的细胞死亡的大多数实验中是在转化的细胞系列或增殖的原代细胞上进行的,但成熟人体中的微胶细胞是分裂期后的，可能含有信号分子的全部成份。业已报道CD95可在老年痴呆患者(Alzheimer病人)脑斑块的胶质细胞上表达[6]。在Parkinson病人的中枢神经系统组织中也检测到可溶形式的CD95L[3]。因此设想CD95-CD95L的相互作用可能对神经退行性疾患中的组织伤害起重要作用。
三、CD95诱导凋亡的抵抗
, 百拇医药
Alderson及其同事发现,人T-细胞CD95的存在能导致细胞的活化和增殖,而不是细胞死亡,这取决于细胞的状态[3]。激活的B细胞当用白细胞介素-4(IL-4)处理时或表面IgG进行交联以后,即使CD95表达水平没有变化,也能抵抗CD95介导的细胞死亡[7]。人胎儿星状胶质细胞在其细胞表面有大量的CD95表达,但和受体进行交联反应时,并不发生细胞死亡。而在进行性恶性化的星状胶质细胞对于同样处理的反应则很容易受到凋亡。应用γ-干扰素，白细胞介素-1，肿瘤坏死因子-α或白细胞介素-6改变原代星状胶质细胞的活性或增生作用，但都不能改变这些细胞对CD-95诱导凋亡的敏感性。
是什么样的机制使这些细胞防御凋亡？尚不完全清楚。可能包括：①产生对CD95L有竞争性的CD95的可溶解形式；②存在不含有胞内死亡区的CD95拼接变异体的表达；③形成具有抑制作用的细胞蛋白(如FLICE抑制蛋白或FLIP)；④改变信号分子的补体和表达抗凋亡因素(如Fas结合的磷酸酶FAP或bcl-α家族成员)(图1)。
, 百拇医药
由于胎儿的星形胶质细胞不遭受CD95介导的凋亡。这是一个研究抵抗CD95诱导凋亡的适宜模型,有学者证明CD95的信号作用能导致NF-κB的激活,NF-κB则可引起细胞活化和抗凋亡效应。这种信号作用可能不涉及CD95的胞内死亡区,因此,当脑发育过程中CD95可能介导功能活动而不是介导细胞凋亡。
四、“免疫特权”和CD95L
“免疫特权”现象在神经免疫学研究中是一个重要的课题。这说明在机体的某些组织中是缺乏局部免疫反应的。举列来说，眼睛的前房、睾丸和中枢神经系统都可以说是具有“免疫特权”的部位。因为异源或异种组织植入到这些器官不易被排斥。为什么这些器官具有“免疫特权呢”？一直是不太清楚的问题，通常认为“免疫特权”可能与这些器官中的血脑屏障或局部表达的免疫抑制细胞因子，如IL-10或转换生长因子 -β(TGF-β)有关。最近的研究表明，在眼前房CD95L的结构性表达可以使局部免疫反应下降[3],当活化的CD95阳性的淋巴细胞进入眼睛遇到CD95L时很容易遭受死亡。这是某些器官具有“免疫特权”的一个很重要的机制。而且这一机制对临床病理可能具有重要意义[8]。如对恶性肿瘤，包括星形细胞瘤，用这种方式可以去除免疫反应。某些肿瘤通过表达CD95L可以逃避免疫监控,从而损毁侵入的活化T-细胞。
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五、结语
CD95-CD95L在免疫系统和神经系统中可以表达,它们作为神经免疫相互作用的介质而作用。另外在炎症和神经退行性变疾患中则诱导细胞的凋亡。相反在神经系统的肿瘤疾患中，肿瘤细胞表达CD95L和免疫细胞表达的CD95相互作用而逃避免疫监控。在免疫系统中CD95不仅能诱导死亡信号,也能够促进细胞存活.因此,它在细胞生理病理反应中具有重要意义。
Fig 1 Possible mechanisms of resistance to CD95-mediated cell injury
CD95-mediated death pathway (left): Trimrization of CD95 by its ligand(CD95L) lead to recruitment of FADD(Fas-associating protein with death domain) and activation of the FLICE protease. This leads to activation of other interleukin-β-Converting enzyme (ICE)-like proteases(caspases) and eventually apoptosis
, 百拇医药
Mechanism of CD95 resistance(right): (1)soluble CD95 competes with membrane bound CD95 for CD95L; dominant negative truncated form of CD95 that lacks a death domain; (2)expression death-receptor-specific inhibitors such as FLIP(FLICE inhibitory protein); (3)FAP-1 (Fas associating phosphatase); lack of signaling components; expression of antiapoptotic molecules including bcl-2 family members (from Becher B, et al.[3], 1998; modified)
图1 抵抗CD95介导细胞损伤的可能机制
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[参 考 文 献]
[1] Abbas AK. Eliminating dangerous lymphocytes [J]. Cell, 1996, 84:655～657.
[2] Nagata S. Apoptosis by death factor [J]. Cell, 1997,88:353～365.
[3] Becher B, Barker PA, Owens T, et al. CD95-CD95L: Can the brain learn from the immune system [J]? Trends Neurosci, 1998,21:114～117.
[4] Muzio M, Chinnalyan AM, Kishkel FC, et al. FLICE, a novl FADD-homologous ICE/CED-3-like protease, is recruited to the CD95 (Fas/ Apo-1) death-inducing signaling complex [J]. Cell, 1996,85:817～827.
, http://www.100md.com
[5] Hsu H, Shu HB, Pan MG, et al. TRADD-TRAF 2 and TRADD-FADD interactions define two distinct TNF receptor 1 signal transcription pathways [J]. Cell, 1996, 84:299～308.
[6] Nishimurn T, Akiyama H, Yonehara S, et al. Fas antigen expression in brains of patients with Alzheimer-type dementia [J]. Brain Res, 1995,695:137～145.
[7] Foote LC, Howard RG, Marshak-Rothstein A, et al. IL-4 induces Fas resistance in B cells [J]. J Immunol, 1996, 157:2749～2758.
[8] Sass P, Walker PR, Hahne M, et al. Fas ligand expression by astrocytoma in vivo: Maintaining immune privilege in the brain [J]? J Clin Invest， 1997, 99:1173～1178.
[收稿日期] 1998-12-16 [修回日期] 1999-05-25
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单位：(暨南大学医学院生理学教研室， 广东 广州 510632)
关键词：细胞；免疫性
中国病理生理杂志000325 [中图分类号] Q 255 [文献标识码] A
[文章编号] 1000-4718(2000)03-0276-03
CD95-CD95L signal mediated apoptosis and its resistance to apoptosis
WANG Xi, ZENG Yao-ying
(Institute for Tissue Transplantation & Immunology, Jinan University, Guangzhou 510632, China)
, 百拇医药
WANG Zi-dong
(Dept. of Physiology, Medical College Jinan Universty, Guangzhou 510632, China)
【A Review】 This article briefly reviewed CD95-CD95L system-induced apoptosis, and also induced resistance to apoptosis, and immune privilege.
[MeSH] Cells; Immunity
最近的研究表明细胞表面的肿瘤坏死因子/神经生长因子受体(tumor necrosis factor/nerve growth factor-receptor, TNF/NGF-R)超级家族成员CD95在免疫系统和神经系统中既介导细胞毒性使细胞凋亡,也介导细胞增生使细胞存活。这是两条不同的信号转导途径。免疫系统和神经系统二者都产生超数细胞(supernumerary cells)(即超过正常数量的细胞),当这些细胞不再进行生理功能活动时必然要被移除。如免疫系统的淋巴细胞成熟过程中，自体反应的T-细胞则逐渐减少,而活化的T-细胞则随着免疫反应被移除.一般诱导细胞衰减的一个方式是耗损生长因子,通过生长因子的减少而导致细胞凋亡。但另外一方面又可借助生长因子抗凋亡。如白细胞介素-2(IL-2)是生长因子,它可以诱导抗凋亡产物,如bcl-2的表达可防止活化的T-细胞发生凋亡。CD95-CD95L则与此不同,可以直接诱导已参与免疫反应活化的淋巴细胞凋亡。以往认为CD95-CD95L仅仅是诱导凋亡，但是最近的一些材料指出，CD95也可以使细胞存活[3]，提出了CD95-CD95L系统具有使细胞凋亡和存活的双重功能。
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一、CD95和CD95L
CD95是I型膜蛋白,又称Fas或Apo-1,是细胞膜表面蛋白的TNF/NGF-R家族的成员[1,2],是一种具有重要功能的膜受体。在正常激活的情况下T-和B-淋巴细胞、胸腺细胞，以及若干非淋巴细胞样的组织，如肝脏、肺、心脏、卵巢和睾丸都有CD95的表达。在人体肿瘤细胞也有CD95的表达。CD95L是由免疫系统的细胞(如激活的T-淋巴细胞)表达的配体,或称FasL。CD95L是II型膜蛋白,是TNF家族成员。CD95L和TNF相似,通过膜结合的金属蛋白酶(membrane-associated metalloprot einase),以蛋白水解方式从细胞膜表面被切断,导致形成蛋白质的可溶形式[3]。CD95L的溶解形式与膜结合形式均以三聚体的型式诱导靶细胞上的CD95分子呈齐聚作用,这样便引起“死亡信号”转导作用系列的活化,数小时内细胞即以凋亡而终结,所以CD95又称为死亡分子。但是在某些细胞上CD95的存在却能导致活化和增殖。而不是死亡。这主要取决于细胞的状态。CD95介导的凋亡信号涉及胞内“死亡区”(“intracellular death domain”)(即胞浆区有一段80个氨基酸组成的肽链,在细胞凋亡过程中具有转导细胞凋亡信号的作用,称为“死亡区”)、CD95配体(CD95L)、蛋白激酶(PK)、FADD(Fas-associated protein with death domain)(含CD95死亡区的CD95关联蛋白)、FLICE(FasL-interlukin-1 β-converting enzyme)(CD95L白细胞介素-1β转换酶)、以及神经酰胺等[3,4]。CD95胞内的“死亡区”与连接程序分子FADD相连结,以及FLICE的募集,然后开始发动ICE的其他家庭成员蛋白水解酶的激活,最终导致凋亡。
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TNF-R家族介导凋亡的通路一般是相类似的,但是需要另外连接的适配分子(adaptor molecule),称为TRADD(TNF-receptor-associating protein with death domain),它是一种与“死亡区”结合的TNF-受体蛋白,以便介导受体的胞内区域和FADD之间的相互作用[5]。但是应当说明CD95的表达并不是永远和CD95L结合诱导凋亡相关,而且抵抗CD95诱导凋亡[3]。
二、CD95和细胞伤害
在T-淋巴细胞成熟过程中,只有小部分T-细胞在胸腺的选择过程中存活,这种选择及调控是通过细胞凋亡来完成的。CD95-CD95L系统在其中起重要作用,当此系统功能异常就涉及外周免疫耐受力的变化。如突变小鼠Lpr(淋巴细胞增生)和gld(全身性淋巴组织增生病)是自发的隐性突变,它可导致CD95和CD95L基因产物分别丧失功能。这些小鼠由于在其淋巴样的器官中和聚积T-细胞而发生脾大和淋巴结病(splenomegaly and lymphadeno pathy)[3]。这些“天然发生的基因敲除”提供了有力的证据，说明CD95和CD95L在介导β-和T-淋巴细胞毒性中起关键作用。
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在神经系统的多发性硬化慢性炎症损伤中，胶质细胞表达CD95及CD95L。中枢神经系统受损部位的微胶细胞表达出CD95L,并可能是多发性硬化中凋亡性细胞死亡的介质[3]。在体外实验中确定，寡树突胶质细胞(oligo dendroglia)是成熟的中枢神经系统中细胞表面表达CD95的主要细胞。成年人体中寡树突胶质细胞诱导细胞溶解是在DNA裂解之后,而TNF诱导细胞溶解则是在DNA裂解之前。其原因可能是在CD95介导的细胞死亡的大多数实验中是在转化的细胞系列或增殖的原代细胞上进行的,但成熟人体中的微胶细胞是分裂期后的，可能含有信号分子的全部成份。业已报道CD95可在老年痴呆患者(Alzheimer病人)脑斑块的胶质细胞上表达[6]。在Parkinson病人的中枢神经系统组织中也检测到可溶形式的CD95L[3]。因此设想CD95-CD95L的相互作用可能对神经退行性疾患中的组织伤害起重要作用。
三、CD95诱导凋亡的抵抗
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Alderson及其同事发现,人T-细胞CD95的存在能导致细胞的活化和增殖,而不是细胞死亡,这取决于细胞的状态[3]。激活的B细胞当用白细胞介素-4(IL-4)处理时或表面IgG进行交联以后,即使CD95表达水平没有变化,也能抵抗CD95介导的细胞死亡[7]。人胎儿星状胶质细胞在其细胞表面有大量的CD95表达,但和受体进行交联反应时,并不发生细胞死亡。而在进行性恶性化的星状胶质细胞对于同样处理的反应则很容易受到凋亡。应用γ-干扰素，白细胞介素-1，肿瘤坏死因子-α或白细胞介素-6改变原代星状胶质细胞的活性或增生作用，但都不能改变这些细胞对CD-95诱导凋亡的敏感性。
是什么样的机制使这些细胞防御凋亡？尚不完全清楚。可能包括：①产生对CD95L有竞争性的CD95的可溶解形式；②存在不含有胞内死亡区的CD95拼接变异体的表达；③形成具有抑制作用的细胞蛋白(如FLICE抑制蛋白或FLIP)；④改变信号分子的补体和表达抗凋亡因素(如Fas结合的磷酸酶FAP或bcl-α家族成员)(图1)。
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由于胎儿的星形胶质细胞不遭受CD95介导的凋亡。这是一个研究抵抗CD95诱导凋亡的适宜模型,有学者证明CD95的信号作用能导致NF-κB的激活,NF-κB则可引起细胞活化和抗凋亡效应。这种信号作用可能不涉及CD95的胞内死亡区,因此,当脑发育过程中CD95可能介导功能活动而不是介导细胞凋亡。
四、“免疫特权”和CD95L
“免疫特权”现象在神经免疫学研究中是一个重要的课题。这说明在机体的某些组织中是缺乏局部免疫反应的。举列来说，眼睛的前房、睾丸和中枢神经系统都可以说是具有“免疫特权”的部位。因为异源或异种组织植入到这些器官不易被排斥。为什么这些器官具有“免疫特权呢”？一直是不太清楚的问题，通常认为“免疫特权”可能与这些器官中的血脑屏障或局部表达的免疫抑制细胞因子，如IL-10或转换生长因子 -β(TGF-β)有关。最近的研究表明，在眼前房CD95L的结构性表达可以使局部免疫反应下降[3],当活化的CD95阳性的淋巴细胞进入眼睛遇到CD95L时很容易遭受死亡。这是某些器官具有“免疫特权”的一个很重要的机制。而且这一机制对临床病理可能具有重要意义[8]。如对恶性肿瘤，包括星形细胞瘤，用这种方式可以去除免疫反应。某些肿瘤通过表达CD95L可以逃避免疫监控,从而损毁侵入的活化T-细胞。
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五、结语
CD95-CD95L在免疫系统和神经系统中可以表达,它们作为神经免疫相互作用的介质而作用。另外在炎症和神经退行性变疾患中则诱导细胞的凋亡。相反在神经系统的肿瘤疾患中，肿瘤细胞表达CD95L和免疫细胞表达的CD95相互作用而逃避免疫监控。在免疫系统中CD95不仅能诱导死亡信号,也能够促进细胞存活.因此,它在细胞生理病理反应中具有重要意义。
Fig 1 Possible mechanisms of resistance to CD95-mediated cell injury
CD95-mediated death pathway (left): Trimrization of CD95 by its ligand(CD95L) lead to recruitment of FADD(Fas-associating protein with death domain) and activation of the FLICE protease. This leads to activation of other interleukin-β-Converting enzyme (ICE)-like proteases(caspases) and eventually apoptosis
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Mechanism of CD95 resistance(right): (1)soluble CD95 competes with membrane bound CD95 for CD95L; dominant negative truncated form of CD95 that lacks a death domain; (2)expression death-receptor-specific inhibitors such as FLIP(FLICE inhibitory protein); (3)FAP-1 (Fas associating phosphatase); lack of signaling components; expression of antiapoptotic molecules including bcl-2 family members (from Becher B, et al.[3], 1998; modified)
图1 抵抗CD95介导细胞损伤的可能机制
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[参 考 文 献]
[1] Abbas AK. Eliminating dangerous lymphocytes [J]. Cell, 1996, 84:655～657.
[2] Nagata S. Apoptosis by death factor [J]. Cell, 1997,88:353～365.
[3] Becher B, Barker PA, Owens T, et al. CD95-CD95L: Can the brain learn from the immune system [J]? Trends Neurosci, 1998,21:114～117.
[4] Muzio M, Chinnalyan AM, Kishkel FC, et al. FLICE, a novl FADD-homologous ICE/CED-3-like protease, is recruited to the CD95 (Fas/ Apo-1) death-inducing signaling complex [J]. Cell, 1996,85:817～827.
, http://www.100md.com
[5] Hsu H, Shu HB, Pan MG, et al. TRADD-TRAF 2 and TRADD-FADD interactions define two distinct TNF receptor 1 signal transcription pathways [J]. Cell, 1996, 84:299～308.
[6] Nishimurn T, Akiyama H, Yonehara S, et al. Fas antigen expression in brains of patients with Alzheimer-type dementia [J]. Brain Res, 1995,695:137～145.
[7] Foote LC, Howard RG, Marshak-Rothstein A, et al. IL-4 induces Fas resistance in B cells [J]. J Immunol, 1996, 157:2749～2758.
[8] Sass P, Walker PR, Hahne M, et al. Fas ligand expression by astrocytoma in vivo: Maintaining immune privilege in the brain [J]? J Clin Invest， 1997, 99:1173～1178.
[收稿日期] 1998-12-16 [修回日期] 1999-05-25
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