内质网应激-综述VIP免费

浅谈内质网生理和病理潘巍①，胡刚①（①南京医科大学，神经药理学系江苏南京210029）摘要：内质网是蛋白质合成和加工的场所，是细胞“最大的工厂”。作为细胞内最主要的Ca++库，内质网还参与了各种细胞信号的处理。由此可见内质网是细胞内最重要的细胞器之一，内质网功能的紊乱对于细胞来说致死性的，特别是蛋白质合成旺盛的细胞类型，如腺细胞和神经元。内质网的正常的生理功能与细胞内[Ca++]以及氧化还原状态密切相关，而细胞内[Ca++]和局部的氧化还原状态亦是交互影响的，任何一个条件的改变均能导致内质网结构或功能的异常，即内质网病理，主要的特征是内质网应激反应（ERStressResponse）的启动。内质网应激是细胞重要的防御机制，原核生物和真核生物均存在而且相似，进化上非常保守。氧化应激也是细胞信号转导系统和重要的防御机制，与内质网应激有着千丝万缕的联系，两者均对整个细胞的生理及病理有重要的“贡献”。关键词：内质网应激（EndoplasmicReticulumStress,ERStress）；粗面内质网（roughER）滑面内质网（smoothER）；钙库操纵型通道(StoreOperatedChannel,SOC)；ryanodine受体(RYR)；InsP3受体(InsP3R)；Ca++引起的Ca++释放（CICR）；伴侣蛋白（chaperone）；钙网织蛋白（calreticulin）；钙联接蛋白（calnexin）；GRP78/BiP；肌浆（内质）网Ca++-ATP酶（SERCA）；NADPH氧化酶（NADPHoxidase）；未折叠蛋白反应（unfolded-proteinresponse,UPR）；内质网相关性降解（ERassociateddegradation,ERAD）；内质网过载反应（ERoverloadresponse,EOR）；PERK（PKR-likeERkinase;）；Ire（inositolregulating）；ATF（activatingtranscriptionfactor）；CHOP（C/EBPhomologousprotein）；Nrf-2（nuclearfactorerythroid2-relatedfactor2）；bZIP（basic-leucinezipper）；ARE（antioxidantresponseelement）；ERSE（ERstressresponseelement）；UPRE（unfoldedproteinresponseelement）内质网是细胞内最大的膜网络结构，其两个主要功能是：1.合成、加工蛋白参与代谢；2.细胞信号处理。内质网按照膜结构上是否有颗粒状核糖体分为粗面（rER）和滑面内质网（sER）。滑面内质网仅在肝细胞，分泌固醇类激素的细胞以及肌细胞（肌浆网）等少数细胞大量存在。滑面内质网内的酶主要参与合成脂肪酸和磷脂；在肝细胞这些酶还参与生物转化，将药物、化合物、致癌物等转化为水溶性化合物；而肌细胞的肌浆网主要功能是Ca++浓集。所有真核细胞内都有或多或少的粗面内质网，膜的胞浆面黏附了大量的核糖体。粗面内质网协调膜表面和腔内的蛋白合成，最终将这些蛋白运输到细胞内和细胞外的功能部位。浆细胞的功能是产生抗体，粗面内质网功能发达，整个细胞都充满了粗面内质网。由于具有蛋白质合成和运输的功能，粗面内质网被称为分泌途径的第一个“车间”，对此途径的精确控制的关键就在于前期内质网对蛋白的加工。控制分泌途径的酶可以修饰新生蛋白的特殊氨基酸残基，是其定向运输的必要条件。这些加工步骤包括新生肽链的折叠以及翻译后修饰，比如糖基化或二硫键形成。内质网不仅仅是蛋白质合成的场所，还精确控制蛋白运输过程，因为只有正确折叠和装配好的蛋白亚基才能从内质网转运到高尔基体。错误折叠的蛋白会滞留在内质网内引发特殊的信号通路增强内质网蛋白处理能力或引起细胞凋亡。一．氧化还原状态影响内质网的功能正常情况下内质网的氧化还原电位要高于胞浆，也就是说相对于胞浆，内质网内环境较为氧化。因为内质网内的氧化物为新生肽链的半胱氨酸残基向分子内二硫键转变提供氧化动力。内质网内很多酶比如ERO1的基因产物可以提供氧化动力[1]。所以内质网内蛋白质的氧化与ROS的生成有关。氧化还原状态的改变以及ROS的存在也影响了内质网上的通道功能和伴侣蛋白的缓冲而影响到Ca2＋平衡。而且氧化应激和内质网应激都可以激活下游信号使得蛋白质折叠功能恢复或细胞死亡。所以氧化还原稳态是内质网正常功能所必需的。二．内质网是细胞最主要的Ca++库正常情况下内内质网[Ca++]比胞浆[Ca++]高数千倍，内质网[Ca++]依细胞类型不同约在100μM－800μM之间[2，3，4]，Ca++在两者之间不停的交...