內質網及內質網應激概述
內質網（endoplasmic reticulum，ER）是哺乳動物細胞中一種重要的細胞器，其膜結構占細胞內膜的二分之一，是細胞內其它膜性細胞器的重要來源，在內膜系統(tǒng)中占有中心地位。ER的功能包括：
①ER是細胞的鈣儲存庫，內質網的鈣離子濃度高達5.0mmol/L，而胞漿中為0.1ummol/L。并能調節(jié)維持細胞內鈣平衡。
②ER是分泌性蛋白和膜蛋白的合成、折疊、運輸以及修飾的場所。ER通過內部質量調控機制篩選出正確折疊的蛋白質，并將其運至高爾基體，將未折疊或錯誤折疊的蛋白質扣留以進一步完成折疊或進行降解處理。
③ER還參與固醇激素的合成及糖類和脂類代謝，內質網膜上含有固醇調節(jié)元件結合蛋白，對固醇和脂質合成起調節(jié)作用。
ER對影響細胞內能量水平、氧化狀態(tài)或鈣離子濃度異常的應激非常敏感。當細胞受到某些打擊（如缺氧、藥物毒性等）后，內質網腔內氧化環(huán)境被破壞，鈣代謝失調，ER功能發(fā)生紊亂，突變蛋白質產生或者蛋白質二硫鍵不能形成，引起未折疊蛋白或錯誤折疊蛋白在內質網腔內積聚以及鈣平衡失調的狀態(tài)，即內質網應激（endoplasmic reticulumstress，ERS）。
內質網巨大的膜結構為細胞內活性物質的反應提供了一個廣闊的平臺，在許多信號調控中起到關鍵作用。近期的研究表明，內質網是細胞凋亡調節(jié)中的重要環(huán)節(jié)。ERS可以介導與死亡受體和線粒體途徑不同的一條新的凋亡通路。當細胞遭到毒性藥物、感染、缺氧等刺激時，內質網腔未折疊蛋白增多和細胞內鈣離子超載，引起caspase-12活化，繼而激活下游的caspase，導致細胞凋亡。早期的ERS是機體自身代償?shù)倪^程，對細胞具有保護作用；如果這種失衡超過了機體自身調節(jié)的能力，結局將是細胞的死亡。
ERS的確切機制目前尚不明確。深入研究ER及ERS，對于完善細胞損傷和凋亡理論具有重要意義，有助于進一步認識疾病發(fā)生發(fā)展的機制，為臨床疾病預防和治療提供新的理博依據(jù)。
內質網應激的信號通路
ER內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)一旦被打破，將激活一系列的級聯(lián)反應通路，包括PERK/eIF2α通路、IRE1/XBP1通路及ATF6介導的通路。內質網應激激活的信號通路主要有：
①未折疊蛋白反應（unfolded protein response，UPR）；
②內質網超負荷反應（endoplasmic reticulumoverload response，EOR）；
③固醇調節(jié)級聯(lián)反應。其中UPR與EOR由蛋白質加工紊亂所致，固醇調節(jié)級聯(lián)反應由內質網表面合成的膽固醇損耗激發(fā)。
（1）UPR：
蛋白質在ER內的正確折疊需要許多分子伴侶的協(xié)助，當ER中未折疊或錯誤折疊的蛋白增多時，應激信號通過內質網膜傳遞到細胞核，繼而引起一系列特定的靶基因轉錄和蛋白質翻譯水平下調，以使細胞繼續(xù)存活，這種反應稱為未折疊蛋白反應（UPR）。UPR是一種細胞對抗內質網應激的自身保護機制，有利于細胞內環(huán)境的穩(wěn)定。
目前研究認為，UPR至少包括4種機制：
Ⅰ.減弱翻譯能力，減少新蛋白合成，防止未折疊蛋白進一步積聚；
Ⅱ.上調內質網分子伴侶等保護性基因的表達，包括內質網伴侶蛋白GRP78和GRP94，谷胱甘肽等基因增強內質網蛋白折疊能力。
Ⅲ.使核轉錄因子NF-κB活化，提高內質網免疫調節(jié)和抗凋亡的能力。
Ⅳ.誘導細胞凋亡，當ER功能嚴重受累，機體以凋亡方式清除受損細胞以保護器官的功能。
UPR是一種機體對抗ERS的保護機制，通過引發(fā)ER內未折疊或錯誤折疊蛋白的正確折疊，以及調節(jié)細胞內鈣濃度，來促使細胞功能恢復。但如果ERS過強或時間過長，則將誘導細胞凋亡。IRE1、PERK、ATF6是內質網膜的三種起信號轉導作用的跨膜蛋白，它們均對腔內未折疊蛋白的聚集起作用。IRE1和PERK是內質網膜上的跨膜蛋白激酶，在沒有應激情況下，和Grp78/Bip形成穩(wěn)定的復合物，而當?shù)鞍族e誤折疊或未折疊蛋白增多時促使Grp78/Bip與其解離，然后IRE1和PERK的寡聚化及其自身磷酸化，刺激下游信號的激活。ATF6是含有bZip轉錄因子結構域的Ⅱ型跨膜蛋白。當未折疊蛋白在內質網聚集增多時，ATF6向高爾基體轉位，被S1P（site1 protease）和S2P酶切成p50 bZip轉錄因子到細胞核，并激活XBP1轉錄增加，導致UPR的活化。
（2）EOR
EOR是指正確折疊蛋白在內質網上過度積聚時引起的內質網超負荷，從而導致一系列信號物質的激活，EOR也使機體自我保護性反應之一。EOR效應是激活核轉錄因子NF-κB。有研究顯示，EOR能被抗氧化劑和鈣拮抗劑所抑制；也能被促使鈣離子釋放的藥物所激活，因此推博EOR與鈣儲存釋放以及活性氧產生有關。
（3）固醇調節(jié)級聯(lián)反應
內質網膜上含有固醇調節(jié)元件結合蛋白（SREBP），其無活性的前體大分子與內質網膜和核膜相連，在內質網應激時內質網膜上的固醇耗竭，導致SREBP與內質網膜和核膜結合的裂解，從而激活引導固醇生物合成的起動子，即固醇調節(jié)因子，引起脂肪酸和膽固醇的合成增加。內質網腔內未折疊蛋白增多或鈣失衡，引起內質網應激反應信號，經其膜上的三種跨膜蛋白激酶（IRE，PERK，ATF6）傳導到核內，使編碼Bip等伴蛋白的基因表達增加，恢復蛋白質正確構像；eIF2α磷酸化可抑制蛋白質翻譯，減少蛋白質在內質網腔內的堆積，從而對細胞起保護作用，但內質網應激反應時間過長或強烈可活化繼而引起級聯(lián)反應，導致細胞凋亡。這是與死亡受體和線粒體介導細胞凋亡不同的一條途徑。
Caspase-12的激活與ERS
半胱天冬氨酸蛋白酶（Cysteme aspartate specific proteinase，caspase）是基因家族的表達產物，已發(fā)現(xiàn)這一家族至少有14個成員。這個家族包括一個含有半胱氨酸的五肽結構，能在底物的N末端天冬氨酸殘基處裂解底物，從而通過蛋白水解激活或滅活底物蛋白對細胞凋亡起調節(jié)作用。caspase是執(zhí)行細胞凋亡的主要酶類，絕大部分細胞凋亡依賴于caspase的存在。
Caspase-12是caspase家族中較新的成員，這個家族中也只有它定位于ER的成員，它的氨基端與Caspase-1和Caspase-11分別有39%和38%同源性。Caspase-12高水平表達在肌肉、腎、肝組織中，在腦組織中有適當表達。Toshiyuki等將細胞破碎超速離心分為核、線粒體、微粒體（內質網膜）、溶解碎片，經免疫組織化學和western印跡證實caspase家族中僅caspase-12存在于內質網膜上。正常生理情況下，caspase-12以無活性的酶原形式存在。內質網損傷可以特異地激活caspase-12酶原，使caspase-12發(fā)生重組，并與其它內質網應激分子協(xié)同作用切割并激活caspase-9酶原，繼之裂解caspase-3酶原等效應caspase，效應caspase切割多ADP聚合酶和其它細胞底物，導致細胞凋亡的實現(xiàn)。
國外學者的研究發(fā)現(xiàn)，caspase-12在死亡受體或線粒體介導的凋亡途徑中不被活化。Caspase-12缺陷鼠能抵抗ERS引起的凋亡而其他死亡刺激仍可發(fā)生凋亡。這表明caspase-12與ERS介導的凋亡密切相關，與不涉及ER的凋亡信號通路無關。因此Caspase-12被譽為是介導ERS致凋亡通路的關鍵分子。
ERS介導的細胞凋亡是不同于死亡受體及線粒體途徑的一種新的細胞凋亡途徑，caspase-12作為凋亡起始因子發(fā)揮了關鍵的作用。有研究認為ERS時，胞質中的caspase-7自身活化，遷移到內質網膜上切割caspase-12前體，產生活性caspase-12。
活化的caspase-12易位至胞漿中，活化下游的caspase，導致細胞凋亡，這個過程可被caspase-12的抗體阻斷。
Caspase-12的激活主要通過以下幾種方式：
①鈣蛋白酶（calpain）的活化：calpain是胞質中另一類半胱氨酸蛋白酶家族成員，其活化依賴于鈣離子的存在，在ERS時，ER鈣平衡打亂，細胞內鈣離子水平升高引起calpain活化，剪切定位于ER膜上的caspase-12前體，使之活化并釋放入細胞質。
②TRAF2依賴性機制：在非應激細胞中，TRAF2與caspase-12前體形成穩(wěn)定的復合物，而發(fā)生ERS時，caspase-12前體與TRAF2分離，引起caspase-12活化。
③caspase-7的轉位：ERS時使caspase-7移位至內質網表面，與caspase-12形成復合物，并在Asp94和Asp341處切割caspase-12前體，破壞了膜與caspase-12的聯(lián)系，導致caspase-12活化并釋放于細胞質?；罨腸aspase-12進而直接激活caspase-9，而caspase-9可通過裂解caspase-3酶原等效應caspase，切割多ADP聚合酶和多種其它細胞內的底物，導致細胞凋亡。
④GRP78，caspase-7，caspase-12。復合物途徑：近期研究表明，ERS誘導伴侶蛋白GRP78表達并重新分布于ER膜，與caspase-7和caspase-12形成復合物，阻止caspase-12從ER釋放，ATP的加入可解離這種復合物并促使caspase-12向細胞質轉位，進入細胞質的活化的caspase-12啟動ERS反應性凋亡級聯(lián)反應，從而誘導細胞凋亡。在此過程中，caspase-12起了關鍵作用。鑒于Caspase-12在內質網應激細胞凋亡信號轉導中的特殊位置，Caspase-12被認為是內質網應激引起細胞凋亡的一個代表性分子。
ER的鈣穩(wěn)態(tài)
ER是細胞內的鈣儲存庫。鈣離子是真核細胞內重要的信號轉錄因子，廣泛存在于身體各種組織中，并參與體內眾多重要的生命活動，鈣穩(wěn)態(tài)在細胞的正常生理活動中起著舉足輕重的作用。在哺乳動物細胞中，ER鈣離子濃度高達5.0 mmol/L，胞漿中則為0.1ummol/L。ER通過內質網膜上的IP3通道釋放鈣離子到胞質中，通過鈣泵將胞質中的鈣攝入到內質網中，從而維持胞內鈣的平衡。鈣在內質網內以鈣離子或鈣結合蛋白的形式存在。而鈣結合蛋白與蛋白質折疊及修飾有關，ER的分子伴侶和折疊酶大多數(shù)是強力鈣離子結合蛋白。鈣離子作為信號轉錄因子，發(fā)揮兩種作用：一是由內質網腔釋放入胞質作為第二信使；二是在內質網腔內調節(jié)鈣依賴蛋白酶的活性。所以內質網腔內鈣離子的穩(wěn)態(tài)對維持細胞的功能至關重要。當內質網鈣庫受到嚴重干擾時，必然會影響這些蛋白質的折疊和活性。研究表明，內質網鈣穩(wěn)態(tài)失衡是ERS的重要誘因。
有研究顯示內質網鈣失衡誘導ERS發(fā)生時，激活calpain?；罨腸alpain切割內質網膜上的caspase-12，產生活性caspase-12片斷；calpain還可切割bcl-XL，使其失活。研究證明，將caspase-12前體與鈣蛋白激酶一起在體外孵育，能夠產生caspase-12活性片斷，從而導致細胞發(fā)生凋亡。Nobu hiro將去除線粒體的小鼠成纖維細胞經Thapsi gargin處理誘導ERS，實驗結果表明，caspase-12活化啟動caspase級聯(lián)反應；caspase-12的底物是caspase-9前體，并且caspase-9的活化不需線粒體釋放細胞色素C；凋亡信號從caspase-12傳到caspase-9再到caspase-3，caspase-3是效應分子。Jimbo等研究顯示，用Thapgargin阻滯內質網膜上的鈣泵，干擾胞內鈣的平衡，從而影響線粒體的能量代謝，導致細胞色素C釋放，與Apaf-1形成復合物，亦能活化caspase-9繼而引起細胞凋亡，因此鈣信號可能是線粒體途徑與內質網應激反應兩條通路的交點。Nakamura等也發(fā)現(xiàn)內質網腔內的鈣結合伴侶蛋白calreticulin可增加線粒體釋放細胞色素C，從而增加Hela細胞對經Thapgargin誘導內質網應激反應致細胞凋亡的敏感性。
組織細胞在病毒感染、缺血、缺氧等因素作用下，都可能引起內質網腔鈣穩(wěn)態(tài)的改變，出現(xiàn)鈣剝奪或鈣超載，從而引起ER的功能紊亂。進一步誘導未折疊或錯誤折疊蛋白在內質網上的蓄積，引起ERS進而促使ER保護性應激反應信號轉導的產生。
鈣激活中性蛋白酶（calpain）是一族鈣離子依賴性的、水解半胱氨酸的蛋白酶。此家族由不同的半胱氨酸蛋白酶組成，并以多種異構體形式在組織中廣泛表達，同時參與多種由鈣調節(jié)的細胞生理過程，如信號轉導、細胞增殖與分化、細胞凋亡。病理狀態(tài)下，細胞內鈣離子濃度的異常增高可使鈣蛋白酶活性增強，降解細胞骨架，膜蛋白以及各種激酶以及轉錄因子，誘導細胞死亡。calpain在細胞骨架重建、細胞循環(huán)調節(jié)、信號傳導、細胞分化、細胞凋亡與壞死和胚胎發(fā)育等過程中有重要作用。在生理條件下，細胞內的鈣蛋白酶以無活性酶原的形式存在。當細胞內鈣離子濃度異常增高時，calpain被激活，自身水解活化，從而誘導一系列的病理生理過程：
①選擇性降解細胞骨架蛋白，調節(jié)細胞移行；
②裂解膜蛋白、磷酸酶和蛋白激酶等參與信號傳導；
③降解細胞內轉錄因子如p53，c-jun等，對基因表達起調節(jié)作用；
④通過裂解caspase-3，6，7，12產生活性片段；裂解Bax等凋亡相關蛋白，介導凋亡。
在許多疾病中都發(fā)現(xiàn)了calpain活性的異常。如神經損害性疾病，缺血與外傷性腦損傷、癌癥、肌營養(yǎng)不良、白內障、中風及糖尿病。還與腦、心臟及腎的缺血性損傷的細胞凋亡機制有關。實驗證實calpain 3與肢帶型肌營養(yǎng)不良、calpain 9與腫瘤發(fā)生、calpain 10與Ⅱ型糖尿病的密切相關。在缺血和創(chuàng)傷性腦損傷時，細胞內鈣離子濃度升高，直接激活calpain裂解細胞骨架成員，介導神經細胞死亡。
有關鈣蛋白酶誘導細胞死亡的途徑可能有：
①線粒體途徑：細胞內Ca2+濃度增加導致鈣蛋白酶激活，活化的鈣蛋白酶作用位于細胞質中的凋亡相關蛋白Bid，直接降解Bid使其成為截斷的活化Bid，Bid與位于線粒體的跨膜蛋白Bak結合，促成Bak構像改變，形成孔隙，使線粒體外膜的滲透性增加，線粒體內的細胞色素C釋放，導致細胞死亡。
②蛋白水解途徑：鈣蛋白酶過度活動可導致細胞骨架、膜蛋白、各種激酶以及轉錄因子崩潰，如它可降解細胞骨架蛋白、血影蛋白、鈣調蛋白激酶和ADP核糖轉移酶等，結果細胞導致死亡。與caspases系統(tǒng)不同，鈣蛋白酶參與細胞壞死和凋亡兩種形式，并且在細胞死亡的后期與caspase有共同遵循的死亡途徑，而caspases僅能誘導細胞凋亡。
鈣蛋白酶抑制劑可分為兩大類，即內源性抑制劑和外源性抑制劑。內源性抑制因子calpastatin可以特異性地抑制μ鈣蛋白酶和m鈣蛋白酶的活性，具有熱穩(wěn)定性，能抵抗許多變性劑的作用。目前calpastatin的基因序列已經被克隆，蛋白質構象分析證實，該蛋白保守區(qū)B約含30個氨基酸，與鈣蛋白酶區(qū)域Ⅱ結合，可能是起抑制作用的關鍵部位。calpastatin和鈣蛋白酶的結合需要鈣離子，并且這種結合是可逆的。鈣蛋白酶calpastatin系統(tǒng)的動態(tài)平衡是維持細胞正常生長和組織重建所必需的。外源性鈣蛋白酶抑制劑一般是體外合成的具有抑制鈣蛋白酶活性的肽復合物。其中Leupeptin是較為早期應用的鈣蛋白酶抑制劑，它的特異性較低，而且對細胞膜的通透性不高。鈣蛋白酶抑制劑Ⅰ和Ⅱ是新合成的鈣蛋白酶抑制劑，特異性高于Leupeptin，而且在膜通透性面有很大改善。
Chen等采用出生3天的耳蝸培養(yǎng)模型觀察鈣蛋白酶抑制劑對組織缺氧、神經營養(yǎng)因子缺乏和藥物產生的耳蝸神經毒性的影響，結果顯示鈣蛋白酶抑制劑Ⅰ、Ⅱ和Leupeptin均能保護耳蝸神經元細胞，抵抗缺氧和神經營養(yǎng)因子缺乏導致的神經元死亡。Ding等的研究發(fā)現(xiàn)Leupetin能夠減低噪聲和氨基糖苷類抗生素導致的耳蝸和前庭內外毛細胞丟失，并且這種保護作用具有劑量依賴效應。Wang等研究發(fā)現(xiàn)，噪聲暴露的耳蝸毛細胞有鈣蛋白酶的活動，Leupeptin能夠使噪聲導致的毛細胞丟失率降低60%。王蘋等的研究發(fā)現(xiàn)，leupeptin對離體培養(yǎng)的慶大霉素耳蝸損傷具有明顯保護作用，能夠阻斷65%螺旋神經節(jié)細胞死亡，從而推測在SGNs退行性死亡的過程中可能有鈣蛋白酶的活動。Squier在胸腺細胞的凋亡模型中證實有calpain的激活，且calpain抑制劑可以抑制胸腺細胞的凋亡。Kawamura等的實驗觀察到calpain抑制劑MDL-28170能夠抑制細胞壞死和凋亡而對未成熟大鼠缺氧缺血性腦損傷具有神經保護作用。還有學者發(fā)現(xiàn)，calpain抑制劑1可以明顯抑制大鼠缺血再灌注誘導的心肌細胞凋亡，SquieR等在糖皮質激素和輻射誘導的胸腺不成熟T細胞凋亡的實驗中發(fā)現(xiàn)calpain參與了細胞凋亡，應用calpain抑制劑阻止了胸腺細胞的凋亡。calpain抑制劑可以降低癌癥的病變程度，改善和提高正常組織的功能，calpain抑制劑還能預防心臟、腦、肝及腎細胞的缺血性細胞凋亡。但迄今為止，對于calpain及抑制劑在藥物性耳聾方面的研究少。
ER鈣穩(wěn)態(tài)失衡是ERS的一個早期事件，若能及早穩(wěn)定內質網鈣水平，就可能抑制和消除UPR。calpain可能是這些疾病的一個理想的治療靶點，因此，對于calpain及其抑制劑的深入研究對疾病的治療具有重要意義。
ERS與細胞凋亡
（1）細胞凋亡的途徑
細胞凋亡是機體正常組織細胞在受到生理和病理性刺激后出現(xiàn)的、按一定程序發(fā)生的自發(fā)性死亡，細胞凋亡對組織分化、器官發(fā)育、維持機體穩(wěn)態(tài)具有非常重要的意義。細胞凋亡是一個信號依賴的過程，可由多種因素誘導，如藥物、缺氧、病毒感染等。細胞凋亡可以被多種生理性、病理性刺激誘發(fā)，其過程在形態(tài)學上表現(xiàn)為胞質濃縮、核染色質凝縮、DNA大規(guī)模斷片化、細胞膜內陷并發(fā)泡形成凋亡小體。目前研究認為，線粒體和內質網在細胞凋亡中起著重要的調節(jié)作用。
細胞凋亡的信號途徑有：
①線粒體相關的內源性凋亡途徑：
線粒體主要由基質、內膜、外膜和膜間隙組成。內膜含有ATP合酶、電子傳遞鏈、腺苷酸轉位子，生理條件下，這些分子維持電化學梯度；外膜含有電壓依賴的陰離子通道；膜間隙含有細胞色素C（Cytochrome C，Cytc），Caspases酶原、腺苷酸激酶和凋亡誘導因子。線粒體的膜通道是細胞凋亡線粒體途徑的結構基礎。細胞在各種凋亡信號的刺激下，鈣離子引起線粒體損傷，細胞色素C從線粒體內釋放到細胞漿中，這是內源性途徑關鍵的一步；釋放到細胞漿中的細胞色素C在dATP存在的條件下能與凋亡相關因子1（Apaf 1）結合，從而激活Caspase級聯(lián)反應。Bcl 2家族參與這一通路引起細胞凋亡的調控。
②死亡受體介導的外源性凋亡途徑：
死亡受體（DR）是屬于腫瘤壞死因子（TNF）家族成員之一。該家族共有八個成員，其中Fas、DR3、TNFR等尤為典型。DR家族有其共同的結構特點，其胞內結構含有與死亡信號有關的死亡結構域；當配體與死亡受體結合后，將吸引接頭蛋白（TRADD，F(xiàn)ADD）并募集Caspase-8，10的前體形成凋亡誘導信號復合物，啟動Caspase的級聯(lián)反應，誘導細胞凋亡。
③ERS相關的細胞凋亡途徑：
近期的報道顯示，內質網是一個新的細胞凋亡始動靶點，能通過caspase-12、PERK/CHOP和JNK途徑介導細胞調亡。在某些理化因素的作用下，可導致內質網應激，引起細胞凋亡。傳統(tǒng)觀點都把單獨的線粒體途徑凋亡作為內源性細胞凋亡的主要原因。但目前的研究發(fā)現(xiàn)內質網和線粒體在細胞凋亡之間存在著重要的關聯(lián)，而鈣離子可能是兩條途徑間的相互聯(lián)系的信號分子。Tian等通過實驗證明，某種凋亡刺激因素使Ca2+從內質網中釋放，然后引起線粒體通透孔的形成和線粒體內Ca2+超負荷，線粒體膨脹，其結果是線粒體外膜破裂，膜間隙中的促凋亡蛋白流入細胞質中，因而線粒體的凋亡途徑與內質網及Ca2+是密切相關的。同時也有報道，在ERS反應性凋亡過程中發(fā)現(xiàn)有細胞色素C從線粒體釋放，表明在特定的細胞類型中ERS反應性凋亡途徑與線粒體凋亡途徑可能存在聯(lián)系。細胞凋亡畢竟是一個有許多分子參與的復雜而有序的過程。
（2）ERS致細胞凋亡的機制
ERS致細胞凋亡的分子轉導機制目前還不明確。根據(jù)近年來的研究進展，可能通過如下機制引起細胞凋亡：
1．Caspase-12活化啟動細胞凋亡
Caspase-12在ERS細胞凋亡途徑中作為起始因子發(fā)揮了關鍵作用。Caspase-12位于內質網的胞漿面，以前體形式存在，僅特異地被內質網信號通路水解活化。將活化的Caspase-12導入細胞，該細胞很快發(fā)生凋亡；而caspase-12敲除實驗證實細胞能抵抗內質網應激誘導的凋亡。Caspase-12的激活機制有：
①內質網鈣異常：
ER鈣平衡的紊亂能夠直接激活caspase-2，激活的caspase-12進一步激活caspase-9，caspase-9激活下游的caspase-3進入細胞凋亡的通路。但caspase-12對caspase-9的激活不依賴線粒體凋亡途徑成分Apaf 1和細胞色素。有研究顯示內質網鈣失衡時，激活鈣蛋白酶（calpain）?；罨拟}蛋白酶切割內質網膜上的caspase-12，產生活性caspase-12片段，啟動caspase級聯(lián)反應。內質網應激也可引起細胞質內caspase-7移位到內質網表面，在caspase-7存在的條件下，位于內質網上的caspase 12可被內質網應激所激活而引發(fā)細胞凋亡。
但Xie等研究發(fā)現(xiàn)caspase-12的活化與caspase-7及caspase-3的進程一致，認為caspase-12活化的主要機制不是caspase-7的活化，而是與細胞鈣離子平衡失調有關。
②IRE1-TRAF2復合物：
在UPR過程，IRE1-α招募TRAF2，其復合物促使caspase-12酶原聚集和活化。
2．促凋亡編碼基因CHOP的激活
CHOP廣泛表達于哺乳動物細胞，與各種細胞活動（如能量代謝、增殖、分化、凋亡）相關。正常情況下，CHOP表達十分低，在內質網應激反應時，其表達顯著增加，從而誘導細胞凋亡。Ji等通過對CHOP野生型小鼠和CHOP缺陷型小鼠灌喂酒精的實驗發(fā)現(xiàn)，CHOP野生型小鼠的肝細胞發(fā)生了凋亡，一些與凋亡相關基因也出現(xiàn)了變化，如Gadd45與組織蛋白酶B的上調和Jun-D與Bcl-xl的下調，而這些在CHOP缺陷型小鼠中并未觀察到，進一步說明了CHOP基因在內質網應激誘導細胞凋亡中的重要作用，但其分子機制并不清楚。Ohoka等研究發(fā)現(xiàn)，CHOF-TRB3途徑可能在內質網應激誘導細胞凋亡中起作用。TRB3是CHOP的作用靶點之一，作為CHOP的調節(jié)子，通過負反饋機制調節(jié)CHOP信號通路，如內質網應激比較短暫或輕微，TRB3能通過與CHOP/ATF4的結合而使其失去功能，但持續(xù)的內質網應激將導致TRB3過表達而誘導細胞凋亡。
3．IRE1-JNK信號途徑
盡管JNK對內質網應激導致細胞凋亡的作用還不清楚，但Gu等研究認為細胞經敲除蛋白酪氨酸磷酸酶1B后，不能激活IRE1-JNK途徑而抵抗細胞的凋亡。ERS激活IRE1s后，招募腫瘤壞死因子受體相關因子-2（TNF recepto Rassociated factor 2，TRAF2），TRAF2激活凋亡信號調節(jié)激酶-1（apoptosis signal regulation kinase 1，ASK1），結果引起MKK/NK途徑信號轉導，誘導細胞凋亡。新研究證明，缺乏calpain的小鼠胚胎成纖維細胞能抵抗毒胡蘿卜素和衣霉素誘導的凋亡。而這種抵抗作用又與caspase-12、9、3級聯(lián)活化和ASK1/MKK4/JNK/C-Jun級聯(lián)活化的缺陷有關，因此calpain對JNK的激活具有重要作用。
結語
綜上所述，根據(jù)近年來的研究資料，各種原因導致內質網應激引起未折疊蛋白的蓄積或Ca2+穩(wěn)態(tài)的失衡，均可導致內質網應激反應的發(fā)生，并通過激活其膜上的三個跨膜蛋白激酶而轉導應激反應信號至細胞核。引起具有高度保守的自我保護信號通路的激活，以促進內質網腔的蛋白折疊和減少蛋白的合成，進而促使細胞的功能恢復。但程度過強或時間過長的內質網應激將誘導凋亡啟動因子Caspase-12的表達，導致細胞凋亡的發(fā)生。ERS與很多因素所致疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關，常見有神經系統(tǒng)變性疾病、化學藥物毒物中毒、糖尿病、腫瘤和病毒感染性疾病的發(fā)生、發(fā)展及細胞凋亡都密切相關。內質網應激反應介導的細胞凋亡是不同于死亡受體及線粒體途徑的一種新的細胞凋亡途徑，因此對ERS作用機制的深入研究，可使我們進一步加深對疾病細胞生物學自我調控的了解。根據(jù)引發(fā)ERS的機制及其自我調控機制，探尋疾病治療的新靶點。以期對疾病采取一些有效的預防和治療措施。隨著研究的逐步深入，相信在國內外學者的共同努力下，會取得突破性的進展。