锌与细胞凋亡的研究

锌与细胞凋亡的研究

王成艳宋月英叶路（通讯作者）

王成艳宋月英叶路（通讯作者）

（武警后勤学院科研部中心实验室天津300309）

【摘要】目的：锌是机体必需的微量元素，它能够抑制细胞凋亡，也可以诱导细胞凋亡。本文就锌与细胞凋亡的研究进展作一综述。

【关键词】锌细胞凋亡

【中图分类号】R39【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2013）50-0078-02

1锌

锌是人体必需的微量元素之一，在机体有广泛的生理功能。锌参与DNA复制、RNA转录和细胞各种活动的作用；影响细胞增殖、分化；参与核酸、蛋白质的代谢；维持正常的细胞周期；增强机体免疫力；锌还有抗氧化作用。

2细胞凋亡

细胞凋亡是不同于坏死的细胞程序性死亡方式，它是基因控制的细胞自我消亡过程。通过凋亡可使体内失去生命力的细胞或生理上不需要的细胞被有序的清除，从而维持组织中细胞形成与细胞破坏之间的平衡。细胞凋亡的发生是机体维持衡态所需，有积极的生物学意义。

3锌对细胞凋亡具有双重作用

锌对细胞凋亡的影响取决于细胞内的锌含量。细胞内锌在一定浓度下可以抑制细胞凋亡，而浓度过低则促进细胞凋亡发生。Cohen等[1]最早发现50—500umol/L的锌离子可阻断糖皮质激素所引起的DNA片段化，以后更多的实验证实200—1000umol/L的Zn2+能抑制r射线诱导的骨髓前体B细胞凋亡、抑制sporadesmin诱导的T淋巴细胞凋亡、支霉粘毒素诱导的巨噬细胞凋亡及高温诱导的淋巴细胞凋亡和小鼠成纤维细胞、HeLa细胞的凋亡。可见高浓度的Zn2+具有抑制细胞凋亡的作用。此外，生理浓度的Zn2+也表现出抑制凋亡作用，如在培养基中仅加入Zn2+载体砒硫翁（pyrithione）也可抑制慢性白血病细胞发生凋亡，且离子载体浓度与凋亡抑制率呈剂量一效应关系。但锌诱导凋亡作用有局限性，如对于环磷酰胺诱导的人成熟淋巴细胞的凋亡则无抑制作用，再者抑制作用与作用时间有关。Fraker等[2]待研究表明，地塞米松与胸腺细胞作用6h，诱导的细胞凋亡率为61%，作用16h诱导的细胞凋亡率为88%；若同时加入Zn2+,作用6h，凋亡细胞百分率为16%，16h为95%。因此超过一定时间Zn2+会成为凋亡诱导剂。

4锌对细胞凋亡调控的可能机制及途径

4.1锌控制多种因素诱导细胞凋亡的途径

许多实验表明,一定水平的锌可以抑制许多因素引起的细胞凋亡发生。如高浓度的锌可以抑制一氧化氮诱导的RAW264.7巨噬细胞凋亡,其结果可能与铜\锌过氧化物歧化酶的高表达有关[3];Ishido等[4]发现锌抑制镉引起的肾下垂是由于锌的促增殖特性刺激DNA合成而抑制细胞凋亡。锌缺乏时,细胞信号传导过程及基因表达会受到影响.为了维持细胞内环境的稳态,一些特诱导细胞凋亡。另外,在培养的人的chang肝细胞中加入高浓度的锌离子也可以诱导细胞凋亡,主要表现有DNA断裂和核凝集[5]。

4.2锌离子直接调控blc-2基因表达、Cu-ZnSOD表达

原癌基因bcl-2是调节细胞凋亡最基本的成员,被认为是能特导地抑制细胞凋亡发生的“抗凋亡基因”。王福庄等[6]。实验研究发现锌可促进体外培养的海马神经元生长发育bcl-2mRAN的表达,并可能通过提高bcl-2mRAN表达水平来抑制细胞凋亡。目前一些实验还发现细胞中过多表达Cu-ZnSOD,对培养的神经细胞株和原代神经元凋亡均有抑制作用。锌元素具有广泛的生理功能,它是Cu-ZnSOD正常组分之一,可促进Cu-ZnSOD的表达。可见锌调控神经细胞凋亡不但与bcl-2表达有关，还与此同时Cu-ZnSOD表达变化有关。

4.3其它

Ca2+/Mg2+依赖性核苷酸酶在细胞凋亡中起着重要作用。核酸内切酶的激活是引起DNA断裂的主要原因，其活性可被Zn2+抑制[7]。锌还可拮抗钙，阻止钙内流，防止细胞凋亡的发生[8]。锌可抑制地塞米松诱导的胸腺细胞凋亡，阻止460kb以上的DNA片段转化为190-240kb和30—50kb的片段。另外，锌是蛋白激酶C的组成成份，每个锌原子与三个半胱氨酸和一个组氨酸相连。锌可以通过激活pkc活性，介导细胞凋亡损伤的保护功能[11]。

综上所述，锌与细胞凋亡的关系十分复杂，这主要是由于锌本身的特点、细胞凋亡过程的复杂性以及各种组织细胞特点不同所致。目前，大量的实验研究仍然处在局部水平，对二者的认识尚处在初级阶段，尤其是锌对细胞凋亡影响的详细机制，还有待于进一步研究。

参考文献

[1]CohenJJ,DukRC.Glucocorticoidactivationofacalcium-dependentendouncleaseinthymocytenucleileadstocelldeath[J].J.Immunol,2009,132:38—43.

[2]FrakerP.J,TelfoldWG.Areappraisaloftheroleofzincinlifeanddeathdecisionsofcells[J].ProcSocExpBiolMed,2008,225:229—236.

[3]BrockhausF,BrneB.OverexpressionofCuZnsuperoxidedismutaseprotectsRAW264.7macrophagesagainstnitricoxidecytotoxicity[J].BiochemJ,1999,338(pt2):295—303.

[4]IshidoM,SuzukiT,AdachiT,etal.ZincStimulatesDNAsynthesisduringitsantiapoptoticacti8onindependentlywithincrementsofanantiapoptoticprotein,Bcl-2,inporchinekidneyLLC-PK(1)cells[J].JPharmacolExpther,1999,290(2):923—928.

[5]ParamanthamR,SitKH,BayBH.AddingZn2+inducesDNAfragmentationandcellcondensationinculturedhumanChangTivercells[J].BiolTraceElemRes.1997,58(1—2):135—147.

[6]王福庄，丁爱左，魏文，等.锌对新生大鼠海马培养神经元生长发育的作用[J].营养学报，1995，17(4):357—362.

[7]TrevesS,TrentiniPL,VirgilioFD.Apoptosis[J]isdependentonintracellularzincandindependentonintracellularcalciuminlymphocytes(J).ExpCellRes,2007,211:339—341.

[8]OuestAF.Theregulatorydomainofproteinkinasecoordinatesfouratomsofzinc[J].JBiolChem,2005.267(4):193—204.