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【關(guān)鍵詞】細(xì)胞凋亡

1900年，Regand首次認(rèn)識(shí)到精子發(fā)生過(guò)程中存在著生殖細(xì)胞的退化。對(duì)大鼠等嚙齒目動(dòng)物的研究表明，生精過(guò)程中實(shí)際產(chǎn)生的精子數(shù)量比理論預(yù)測(cè)減少25%～75%［1］。20世紀(jì)70年代，Kerr等提出細(xì)胞凋亡（apoptosis）的概念，包括程序化細(xì)胞死亡（programmedcelldeath,PCD）和非程序化細(xì)胞死亡（nonprogrammedcelldeath,NPCD），提示細(xì)胞凋亡在男性生殖中具有重要影響［2］?，F(xiàn)已證實(shí)，睪丸生殖細(xì)胞退化是通過(guò)細(xì)胞凋亡實(shí)現(xiàn)的。在精子發(fā)生各個(gè)階段，都存在自發(fā)性的生精細(xì)胞凋亡。但不同時(shí)期凋亡細(xì)胞數(shù)目有很大差異，原位檢測(cè)表明，在精子發(fā)生過(guò)程中主要是精原細(xì)胞和精母細(xì)胞發(fā)生凋亡，而精子細(xì)胞凋亡很少發(fā)生。精原細(xì)胞特別是A精原細(xì)胞凋亡是導(dǎo)致精子數(shù)少的主要原因，其凋亡均發(fā)生在有絲分裂期間。精母細(xì)胞凋亡發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中的細(xì)線前期、偶線期，特別是粗線期。睪丸就是通過(guò)精原細(xì)胞不斷增殖，同時(shí)過(guò)量的受到損傷的生精細(xì)胞不斷凋亡，來(lái)控制精子細(xì)胞數(shù)目，維持精子發(fā)生的動(dòng)態(tài)平衡。本文就睪丸生殖細(xì)胞凋亡的生理意義、機(jī)制和影響因素作一綜述。

1生精細(xì)胞凋亡及其生理意義

生精過(guò)程是指精原細(xì)胞經(jīng)過(guò)多次有絲分裂，最后發(fā)育成精子，其中存在精細(xì)復(fù)雜的調(diào)節(jié)機(jī)制。生精細(xì)胞凋亡主要發(fā)生在三個(gè)階段：首先是在A型精原細(xì)胞的有絲分裂；其次是精母細(xì)胞的減數(shù)分裂；最后是精子發(fā)生的過(guò)程［3］。生精細(xì)胞的凋亡還與生精上皮處于生精周期階段有關(guān)，不同發(fā)育階段的生精細(xì)胞對(duì)相同刺激因素反應(yīng)性不同，由此推測(cè)生精細(xì)胞凋亡有多種調(diào)節(jié)機(jī)制?，F(xiàn)研究較多的是在激素和睪丸局部加熱誘導(dǎo)下，生精細(xì)胞凋亡的調(diào)控機(jī)制，著也是目前較有希望的男性節(jié)育調(diào)節(jié)手段［4］。生精細(xì)胞凋亡具有重要生理意義，參與維持精子發(fā)生過(guò)程的動(dòng)態(tài)平衡，維持支持細(xì)胞與生精細(xì)胞的最佳比例，清除基因異常生殖細(xì)胞，調(diào)節(jié)生精過(guò)程中精子數(shù)量和質(zhì)量，是機(jī)體保持生殖遺傳穩(wěn)定的重要防御機(jī)制。在病理狀態(tài)下，細(xì)胞凋亡則導(dǎo)致少精或無(wú)精子癥發(fā)生［5，6］。

2生精細(xì)胞凋亡機(jī)制

2.1Bcl-2蛋白家族它包括促凋亡的蛋白（Bax、BAD、Bak、Bik、Bok、Diov、Hrk、BID和抑制凋亡的蛋白（Bcl-2、Bcl-xlr、Mcl-1、Bcl-w、Bfl-1/A1）。他們分別控制著細(xì)胞死亡通路的各個(gè)階段。Furuchi和Rodriguez發(fā)現(xiàn)［7，8］，過(guò)分表達(dá)Bcl-2的轉(zhuǎn)基因大鼠，會(huì)出現(xiàn)精原細(xì)胞增生，并且生精細(xì)胞凋亡的機(jī)會(huì)也減少。Bax缺失的大鼠會(huì)導(dǎo)致減數(shù)分裂前期生精細(xì)胞不正常積累，從而造成生精過(guò)程紊亂，以致沒(méi)有生育能力。另外一些Bcl-w缺失的大鼠也沒(méi)有生育能力［9］。這些資料都證實(shí)了Bcl-2蛋白家族的選擇性表達(dá)對(duì)生精過(guò)程異常重要。

2.2腫瘤抑制蛋白P53P53蛋白和Bcl-2蛋白家族一樣調(diào)控著細(xì)胞內(nèi)的死亡信號(hào)途徑。許多研究報(bào)告證明P53在生精細(xì)胞的凋亡中起著關(guān)鍵的作用，包括自發(fā)性的和損傷誘使的生精細(xì)胞的凋亡［10］。缺P(pán)53基因的大鼠雖然生長(zhǎng)發(fā)育正常，也有生育能力，但是在射線作用或?qū)嶒?yàn)性隱睪后表現(xiàn)出生精細(xì)胞凋亡的滯后，并且凋亡數(shù)目也減少［11，12］。盡管大多數(shù)的資料表明P53僅調(diào)節(jié)有絲分裂的生精細(xì)胞的活性來(lái)控制細(xì)胞凋亡，近來(lái)也有資料表明它也在生精細(xì)胞的減數(shù)分裂和減數(shù)分裂后期起著關(guān)鍵的作用，從而影響細(xì)胞凋亡。

2.3caspase-3蛋白酶caspase-3是一種活化胞漿的蛋白酶，它是一種死亡蛋白酶，凋亡細(xì)胞通過(guò)它的數(shù)目的增多從而啟動(dòng)凋亡的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。Kumi-Diaka用5，7，45-三羥異黃銅（genistein）作用于TM4細(xì)胞株后［13］，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞的凋亡和壞死并且caspase-3的酶活性提高，因此表明在用genistein引起的睪丸內(nèi)生精細(xì)胞和支持細(xì)胞的凋亡可能包括啟動(dòng)caspase-3蛋白激酶這一信號(hào)通路的作用。

2.4Fas/CD95系統(tǒng)Fas信號(hào)系統(tǒng)由相互作用的蛋白Fas（CD95/APO-1）和FasL（CD95L/APO-1L）組成。Fas是屬于TNF受體家族的一種I型跨膜蛋白，它廣泛存在于各種組織中。FasL是II型的膜蛋白，它以跨膜和可溶性的分泌形式（sFasL）存在［14，15］。sFasL可以在遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)調(diào)控表達(dá)Fas蛋白的細(xì)胞凋亡。免疫組化的結(jié)果證明，支持細(xì)胞在它們的質(zhì)膜上表達(dá)FasL，而生精細(xì)胞則選擇表達(dá)Fas［16］?，F(xiàn)在已有多種證據(jù)證明Fas信號(hào)系統(tǒng)啟動(dòng)生精細(xì)胞的凋亡：（1）在混合培養(yǎng)的支持細(xì)胞和生精細(xì)胞中加入FasL的反義核苷酸（阻斷了FasL的翻譯），明顯看到生精細(xì)胞凋亡數(shù)目的減少；（2）Fas和FasL的mRNA的表達(dá)量隨著動(dòng)物年齡的不同而不同，在大鼠中是16～33天最多，而此時(shí)剛好是大鼠生精細(xì)胞凋亡的高峰；（3）加入模擬FasL功能的Fas的激動(dòng)劑（一種抗Fas的抗體，Jo-2），生精細(xì)胞的數(shù)目大大減少。此外，在一些有害化合物引起的睪丸損傷中，F(xiàn)as系統(tǒng)也與生精細(xì)胞的凋亡密切相關(guān)。Boekelheide［17］用MEHP誘使睪丸損傷的實(shí)驗(yàn)表明，隨著生精細(xì)胞凋亡數(shù)目的增多，F(xiàn)as和FasL的表達(dá)量也提高，并相應(yīng)達(dá)到峰值。而且，F(xiàn)as的活性部分RIP和FAP-1的表達(dá)也增多。因此，F(xiàn)as/FasL是一個(gè)重要的旁分泌系統(tǒng)，它不僅影響生精細(xì)胞生理?xiàng)l件的凋亡，控制著生精過(guò)程的穩(wěn)態(tài)，而且也在有毒物質(zhì)誘使的睪丸損傷中極大地影響了生精細(xì)胞數(shù)目。

3生精細(xì)胞凋亡與激素

3.1睪酮（testosterone,T）又稱(chēng)生精激素，由睪丸間質(zhì)細(xì)胞合成、分泌。大量研究表明，睪酮水平的降低是生精凋亡的重要原因。利用間質(zhì)細(xì)胞毒性物質(zhì)——乙基二甲基磺酸鹽（EDS）處理大鼠，2天后睪丸中檢測(cè)不到3β-羥類(lèi)固醇脫氫酶，8天后凋亡指數(shù)增加，長(zhǎng)時(shí)間EDS處理，粗線期精母細(xì)胞和精子細(xì)胞的凋亡明顯增加［18］。睪酮是通過(guò)與支持細(xì)胞合成的雄激素受體（AR）特異結(jié)合發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)的。睪酮在精原細(xì)胞、精母細(xì)胞的發(fā)育及精子細(xì)胞的變態(tài)過(guò)程起作用，較高水平的睪酮對(duì)精原細(xì)胞的發(fā)育是必須的。睪酮有選擇地在生精周期VII-VIII階段起調(diào)節(jié)作用。抑制睪酮分泌、VII-VIII期的生精細(xì)胞首先發(fā)生凋亡［19］。另有研究結(jié)果顯示，切除大鼠垂體后，睪丸體積明顯縮小，精子發(fā)生停滯在初級(jí)精母細(xì)胞階段，給予大劑量的外源睪酮可重新誘導(dǎo)精子發(fā)生。給予成年大鼠甲氧乙酸選擇性破壞間質(zhì)細(xì)胞，睪酮血清水平降低，生精細(xì)胞凋亡明顯增加［20］。

3.2促卵泡激素正常精子發(fā)生過(guò)程需要促卵泡激素（folliclestimulatinghormone,FSH）存在。大量研究表明，F(xiàn)SH是靈長(zhǎng)類(lèi)精子發(fā)生啟動(dòng)的主要調(diào)節(jié)者之一，促卵泡激素被拮抗或其水平降低，都能使生殖細(xì)胞發(fā)生凋亡。FSH通過(guò)支持細(xì)胞上其唯一的受體FSHR發(fā)揮其作用。陳雪雁等［21］提取RNA進(jìn)行斑點(diǎn)雜交發(fā)現(xiàn)FSHRmRNA的雜交信號(hào)全部位于支持細(xì)胞，于XIII-I期最強(qiáng)，VII-VIII期最弱，在II-VII期處于中等水平?？赏茰y(cè)FSH主要作用于XII-I期，調(diào)節(jié)精原細(xì)胞的分裂和精母細(xì)胞的減數(shù)分裂過(guò)程，決定進(jìn)入精子形成期的圓形精子細(xì)胞的數(shù)量。缺乏FSH導(dǎo)致粗線期精母細(xì)胞凋亡。Tesarik等［22］體外培養(yǎng)生殖細(xì)胞和支持細(xì)胞發(fā)現(xiàn)FSH和睪酮有作用的交叉點(diǎn)，睪酮可增強(qiáng)FSH對(duì)生殖細(xì)胞凋亡的調(diào)控作用，二者協(xié)同作用，共同維持正常的精子發(fā)生過(guò)程。

3.3促性腺激素釋放激素丘腦下部分泌的促性腺激素釋放激素（gonaditrophin-releasinghormone,GnRH）使垂體釋放FSH和LH，F(xiàn)SH、LH分別刺激支持細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞做出應(yīng)答，為精子發(fā)生創(chuàng)造微環(huán)境。用GnRH拮抗劑處理大鼠，生精周期特異階段生殖細(xì)胞凋亡明顯增加。Sinha-Hikin等［23］發(fā)現(xiàn)，給成年大鼠-GnRH拮抗劑后5天（VII-VIII階段）和7天（VII-VIII和IX-XI階段）生精細(xì)胞凋亡DN段明顯增加，14天（I、II-IV、V-VI和VII-XIV階段）達(dá)最高值。

3.4催乳素關(guān)于催乳素（prolactin，PRL）對(duì)生精細(xì)胞凋亡的研究相對(duì)較少，Yazawa等［24］對(duì)日本紅腹蠑螈睪丸的研究發(fā)現(xiàn)，PRL水平提高只會(huì)導(dǎo)致生精周期中倒數(shù)第2期凋亡發(fā)生，推測(cè)可能是時(shí)間和細(xì)胞類(lèi)型的特殊性引起的，也可能是PRL受體（PRLR）只在倒數(shù)第2期表達(dá)，或者PRLR全程都表達(dá)，只不過(guò)在倒數(shù)第2期細(xì)胞信號(hào)系統(tǒng)的組成跟其他期不同所致。他凋亡作用，這主要取決于FSH/PRL的比例。在分子水平上對(duì)PRL促進(jìn)生精細(xì)胞凋亡的研究相當(dāng)匱乏。用PRL類(lèi)似物質(zhì)（CHX）處理后，睪丸內(nèi)caspase活性有高表達(dá)，并且可能由一種新的未經(jīng)確定的caspase來(lái)介導(dǎo)［25］。PRL的許多功能表現(xiàn)為促進(jìn)增生，但其促進(jìn)凋亡的機(jī)制還有待進(jìn)一步深入研究。

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