全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第 18 卷 第 2期
2006年 4月
Vol. 18, No. 2
Apr., 2006
巨噬细胞的激活诱导死亡
韦锦学，顾 军*
（北京大学生命科学学院 蛋白质工程与植物基因工程国家重点实验室，北京 100871）
摘　要：淋巴细胞的激活诱导细胞死亡(AICD)的分子机制已经得到了广泛的研究。巨噬细胞中也存在
AICD，但是诱导巨噬细胞 AICD 的分子机理仍不是很清楚。最近，一些研究表明 zVAD 或 IFNγ 通过
提高 MEF2C 蛋白稳定性，从而增加其在巨噬细胞中的含量。MEF2C 和 TLR2、4 信号通路一起，诱
导了 Nur77 的表达。Nur77 的表达介导了巨噬细胞的凋亡。LPS 激活的 ERK 和 p38 是诱导 Nur77 表达和
细胞凋亡所必需的。p38/STAT1/ROS 途径也介导了巨噬细胞的 AICD。撤除血清诱导的巨噬细胞凋亡
可能是一种新的巨噬细胞 AICD 模型。这些发现将有助于我们对巨噬细胞 AICD 的进一步了解。
关键词：巨噬细胞；激活诱导死亡；血清撤除；凋亡
中图分类号：Q 25 5　　文献标识码：A
Activation induced cell death (AICD) in macrophages
WEI Jin-Xue, GU Jun*
(Laboratory of Protein Engineering and Plant Genetic Engineering, College of Life Sciences, Peiking University,
Beijing 100871, China)
Abstract: Molecular mechanism of AICD (activation induced cell death) in lymphocytes has been extensively
studied. AICD also occurs in macrophages. However, the signaling pathways that are involved in macrophage
AICD remains uncertain. Recently, ours and others’ studies reveal that zVAD or IFNγ induces the increase of
MEF2C protein, possibly by increasing its protein stability. MEF2C, together with TLR2 and TLR4 signaling,
induces Nur77 expression leading macrophage to death. LPS- activated ERK and p38 also mediate Nur77
expression. p38/STAT1/ROS pathway contribute to AICD of macrophage as well. Serum-deprivation induced
macrophage apoptosis is identified as one kind of macrophages AICD. These finding will help to better
understand the mechanism of AICD in macrophages.
Key words: macrophages; activation induced cell death; serum deprivation; apoptosis
巨噬细胞是免疫系统中的重要细胞，由骨髓造
血干细胞分化发育而来，在免疫反应的所有阶段发
挥作用。巨噬细胞能有效地吞噬消化外来抗原(如
病原微生物、不溶性颗粒)和内源性物质(如细胞碎
片)，并将其呈递于细胞表面供 CD4＋细胞识别。巨
噬细胞还能分泌多种酶类(如溶酶体酶和溶菌酶)、
细胞因子(如 TNFα、IL-1β、IL-6)、活性氧、NO
等物质，直接杀灭微生物或者对免疫系统起重要调
文章编号 ：1004-0374(2006)02-0180-03
收稿日期：2006-01-13；修回日期：2006-01-16
基金项目：国家自然科学基金资助项目(30330260)
作者简介：韦锦学(1977 —), 男, 博士; 顾 军(1951 —), 男, 博士, 教授, 博士生导师, * 通讯作者。
节作用 [ 1 ]。
在静息状态下，巨噬细胞是可以长期存活的。
有报道表明，一些凋亡抑制因子和神经生长因子能
延长炎症部位的巨噬细胞的存活时间，但在一些炎
症疾病中也观察到了巨噬细胞的死亡。许多的因素
都能造成巨噬细胞的凋亡，如一些胁迫(stress)作
用、病原体的入侵[2~4]以及病原体的组成成分[5~6]和
细胞因子[7~9]的刺激都能诱导巨噬细胞死亡。
· 基金动态 ·
181第2期 韦锦学，等：巨噬细胞的激活诱导死亡
在T淋巴细胞和B淋巴细胞中存在一种被称为
激活诱导的细胞死亡(activation-induced cell death，
AICD)的现象。淋巴细胞的 AICD 与 T 细胞的负选
择和 B 细胞的抗原耐受密切相关，其机理受到了广
泛深入的研究。许多激活状态下巨噬细胞的死亡也
可以被称为 AICD，如脂多糖(lipopolysaccharide,
LPS)不能诱导静息状态的巨噬细胞发生细胞死亡。
但是，刀豆蛋白 A、IFN γ、IF Nα[10]、牛痢疾病
毒、疱疹病毒等预处理过的巨噬细胞能被 LPS诱导
凋亡。我们还发现，LPS 也能诱导 5型腺病毒(Ad5)
和鼠伤寒沙门氏菌预处理的巨噬细胞的死亡。近年
来，对巨噬细胞 AICD 的分子机理研究取得的一些
重大进展，这些研究将加深我们对巨噬细胞 AICD
的了解。
1　巨噬细胞的AICD 通过不依赖于 caspase的凋亡
机制实现
LPS+IFNγ或LPS+zVAD可以诱导巨噬细胞的死
亡。死亡的巨噬细胞具有细胞收缩凝聚(shrinkage and
condensation)、染色质凝聚(chromatin condensation)、
DNA片断化(DNA fragmetation)、细胞膜内侧磷脂酰
丝氨酸的外翻等特征[7]。但是，无论是 pan-caspase
的特异抑制剂，或者某一种 caspase 的特异抑制剂
都不能抑制激活诱导的巨噬细胞死亡，说明 LPS+
IFNγ或 LPS+zVAD 巨噬细胞的 AICD 是不依赖于
caspase 的细胞凋亡。相反地，pan-caspase 抑制剂
—— zVAD 或 boc-D 能与 LPS 协同作用，诱导巨噬
细胞的死亡。caspase-3,6,7 的抑制剂 zDEVD 和
caspase9的抑制剂 zLEHD也能与LPS共同诱导巨噬
细胞死亡，但是作用比较微弱。在 LPS+zVAD 处
理的巨噬细胞中，也没有检测到已知 caspase 的激
活。因此，zVAD 和 boc-D 可能通过作用于 caspase
类似分子，诱导巨噬细胞进入AICD 敏感状态[7~8,11]。
LPS+zVAD诱导巨噬细胞死亡的机理与LPS＋ IFNγ
诱导巨噬细胞死亡的机理类似，并且效果更明显。
因此，LPS+zVAD 诱导的巨噬细胞死亡成为研究巨
噬细胞 AICD 的一个有效的模型[8]。
2　MEF2C 蛋白含量的增加是巨噬细胞进入 AICD
敏感状态的标志
巨噬细胞被特定的微生物、细胞因子或 zVAD
处理后，转变成 AICD 敏感状态。AICD 敏感状态
下的巨噬细胞接受 LPS 等细菌组成成分刺激后，才
会发生细胞死亡。MEF2 蛋白水平的增加是巨噬细
胞进入 A I C D 敏感状态的标志之一。我们发现，
IFNγ、5型腺病毒、zVAD 和鼠伤寒沙门氏菌都能诱
导巨噬细胞中 MEF2C 蛋白以及转录活性的增加[12]。
zVAD还能诱导MEF2的亚型，MEF2A和MEF2B蛋
白的增加[8]。MEF2C的显性负性突变形式(MEF2－
R24L)能抑制 LPS+zVAD 诱导的巨噬细胞死亡。因
此，MEF2C是引起巨噬细胞激活诱导死亡的重要因
素之一；但是，巨噬细胞AICD过程不能诱导MEF2
的 mRNA水平上升。泛素 /蛋白酶体(proteasome)途
径的抑制剂可以使MEF2的蛋白水平增加，与zVAD
诱导MEF2C的动力学相似。这些数据说明，MEF2C
可能通过泛素途径被降解。诱导巨噬细胞进入
AICD敏感状态的因素可能通过抑制MEF2降解的方
式来增加 MEF2 的蛋白水平[12]。
3　Nur77介导了巨噬细胞的AICD
Nur77 是细胞核受体(nuclear receptor，NR)家
族的 NR4A(也称为 NGFI-B)亚族成员。最近的研究
发现，Nur77 是重要的凋亡相关基因，可能与细胞
存活和凋亡的关键性调控因子相互作用，调控细胞
的凋亡。在一些细胞凋亡过程中发现了 Nur77 的高
表达和转移至线粒体。Nur77 在 T 细胞和 B 细胞的
AICD 中也起到重要的作用[13]。
在巨噬细胞 AICD 的过程中发现了 Nur77 的诱
导。进入 AICD 敏感状态的巨噬细胞在 LPS 刺激下
表达 Nur77，但 LPS 对静止期的巨噬细胞无诱导作
用。 研究发现，MEF2 可以通过 Nur77 调控区中的
2 个 MEF2 结合位点，调控 Nur77 的表达。在巨噬
细胞中表达 Nur77 显性活性突变形式能诱导巨噬细
胞凋亡，Nur77 缺失的巨噬细胞对 LPS+zVAD 诱导
死亡的敏感性大大降低。因此，Nur77 是介导巨噬
细胞AICD的重要分子。LPS+zVAD还能诱导Nur77
家族成员Nurr1和Nor1的表达，但是它们在巨噬细
胞 AICD 中的作用还需要进一步的研究[8]。LPS 和
IFNγ诱导巨噬细胞分泌多种炎症因子以及活性氧、
NO 等物质，但是，自分泌的TNFα、IFNβ、IL-1β
和NO在这种条件下对巨噬细胞的AICD没有影响[11]。
4　诱导巨噬细胞AICD的信号通路
除了 LPS 外，肽聚糖(peptidoglycan)也能诱导
巨噬细胞的 AICD，CpG DNA 和 flagellin 则不能。
LPS和肽聚糖的的受体分别是TLR4和TLR2，缺失
了这两个受体的巨噬细胞不能被LPS+zVAD诱导凋
亡。因此，TLR2 和 TLR4 信号通路是巨噬细胞的
AICD所必需，而TLR5(flagllin的受体)和TLR9(CpG
DNA 的受体)不参与巨噬细胞的 AICD[8]。
有丝分裂原激活蛋白激酶(MAPKs)是真核细胞
中重要传递信号的激酶，分为三个亚族：E R K
(extracellular signal-regulated kinases)、JNK/SAPK
(c-jun N-terminal or stress-activated protein kinases)、
和 p38[14~16]。MAPKs是TLR2和TLR4下游的重要的
激酶，介导了 TLR2 和 TLR4 信号通路的多种效应。
182 生命科学 第18卷
ERK和p38亚族对LPS+zVAD诱导的巨噬细胞凋亡
具有重要的作用。ERK的激活介导了Nur77的诱导
表达，从而促进巨噬细胞死亡。抑制 p38 的激活也
能抑制巨噬细胞的 AICD。p38 通过增加 LPS 对
STAT1 的激活，促进巨噬细胞的死亡。有报道表明
p38 能磷酸化 MEF2C 并增强其转录活性[17]。但是，
p38是否在巨噬细胞AICD过程中对MEF2有激活作
用，以及 p38的激活是否与Nur77的诱导表达相关，
需要进一步的研究去阐明。
STAT1 是另一个重要的介导巨噬细胞AICD 的
激酶。LPS 通过 p38 激活 STAT1，而 zVAD 通过抑
制 STAT1的降解，促进LPS对 STAT1的激活作用。
激活的STAT1通过促进活性氧的释放，促进巨噬细
胞的凋亡。活性氧还能激活 p38，从而形成一个正
反馈循环，促进巨噬细胞的死亡[11]。LPS+IFNγ也
对 STAT1激活具有协同作用[18]，并且能诱导超氧化
物的产生。因此，L P S + I F N γ 可能也通过 p 3 8 /
STAT1/ROS 途径诱导巨噬细胞的 AICD。
5　其他的巨噬细胞的激活诱导细胞死亡模型
我们在研究撤除血清诱导巨噬细胞凋亡过程中
发现，撤除血清对巨噬细胞的作用也是一种激活作
用。撤除血清能诱导小鼠巨噬细胞系 RAW264.7 细
胞表达并分泌 IFNα和 IFNβ。IFNα和 IFNβ的抗体
可以抑制细胞的凋亡；但是，IFNα 和 IFNβ 在有
血清培养条件下不能诱导巨噬细胞的凋亡，只能促
进撤除血清培养诱导的巨噬细胞凋亡。因此，撤除
血清诱导的巨噬细胞凋亡也可以看作一种巨噬细胞
的 AICD。IFNs 和撤除血清诱导的信号通路一起诱
导了巨噬细胞的凋亡。撤除血清诱导的巨噬细胞凋
亡是依赖于 caspase 的，因此，不同条件诱导的巨
噬细胞 AICD 可能具有不同的分子机制[19]。
6　总结与展望
在免疫反应中，巨噬细胞的完全激活需要
IFNγ和第二种刺激的存在。第二种刺激一般是微生
物的组成成分，如 LPS 等[12]。尽管巨噬细胞的完
全激活是其更好的行使功能所必需的，但是巨噬细
胞的激活如果不受控制就可能造成对机体的损伤。
因此，研究激活条件下巨噬细胞的死亡将有助于认
识炎症反应的平衡机制。
在许多的疾病过程中都发现了巨噬细胞的凋
亡。caspase的抑制剂 zVAD通过抑制脓毒症中淋巴
细胞的凋亡，减少脓毒症的死亡率[20]。zVAD 同时
也能在脓毒症中诱导巨噬细胞的大量死亡[ 8]。因
此，zVAD 诱导激活的巨噬细胞死亡有可能缓解脓
毒症，降低致死率。通过诱导巨噬细胞的 AICD 可
能会成为脓毒症干预疗法的一种有效手段。
[参　考　文　献]
[1] Stvrtinova V, Jakubovsky J, Hulin I. Inflammation and fever:
pathophysiology principles of diseases [M]. Bratislava:
Academic Electronic Press,1995.
[2] Chen Y, Smith M R, Thirumalai K, et al. A bacterial invasin
induces macrophage apoptosis by binding directly to ICE.
EMBO J, 1996, 15(15): 3853~3860
[3] Orth K, Xu Z H, Mudgett M B, et al. Disruption of signaling
by Yersinia effector YopJ, a ubiquitin-like protein protease.
Science, 2000, 290(5496): 1594~1597
[4] Hilbi H, Moss J E, Hersh D, et al. Shigella-induced apoptosis
is dependent on caspase-1 which binds to IpaB. J Biol Chem,
1998, 273(49): 32895~32900
[5] Han K J, Su X Q, Xu L G, et al. Mechanisms of the TRIF-
induced interferon-stimulated response element and NF-κB
activation and apoptosis pathways. J Biol Chem, 2004, 279
(15): 15652~15661
[6] Hsu L C, Park J M, Zhang K Z, et al. The protein kinase PKR
is required for macrophage apoptosis after activation of Toll-
like receptor 4. Nature, 2004, 428(6980):341~345
[7] Kim S O, Ono K, Han J. Apoptosis by pan-caspase inhibi-
tors in lipopolysaccharide-activated macrophages. Am J
Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2001, 281(5): L1095~L1105
[8] Kim S O, Ono K, Tobias P S, et al. Orphan nuclear receptor
Nur77 is involved in caspase-independent macrophage cell
death. J Exp Med, 2003, 197(11): 1441~1452
[9] Vadiveloo P K, Vairo G, Hertzog P, et al. Role of type I
in te r f e r on s du rin g m ac r oph age ac t iva t ion by
lipopolysaccharide. Cytokine, 2000, 12(11): 1639~1646
[10] Adler B, Adler H, Jungi T W, et al. Interferon-α primes
macrophages for lipopolysaccharide-induced apoptosis.
Biochem Biophys Res Commun, 1995, 215(3): 921~927
[11] Kim H S, Lee M S. Essential role of STAT1 in caspase-
independent cell death of activated macrophages through
the p38 mitogen-activated protein kinase/STAT1/reactive
oxygen species pathway. Mol Cell Biol, 2005, 25(15):
6821~6833
[12] Fu W, Wei J, Gu J. MEF2C mediats the activation-induced
cell death (AICD) of macrophage. Cell Res, 2006, 16(4):
377~382
[13] Martínez-González J, Badimon L. The NR4A subfamily of
nuclear receptors: new early genes regulated by growth fac-
tors in vascular cells. Cardiovasc Res, 2005, 65(3): 609~618
[14] Ono K, Han J. The p38 signal transduction pathway: acti-
vation and function. Cell Signal, 2000, 12(1): 1~13
[15] Han J, Lee J D, Bibbs L, et al. A MAP kinase targeted by
endotoxin and hyperosmolarity in mammalian cells. Science,
1994, 265(5173): 808~811
[16] Derijard B, Hibi M, Wu I H, et al. JNK1: a protein kinase
stimulated by UV light and Ha-Ras that binds and phospho-
rylates the c-Jun activation domain. Cell, 1994, 76(6):
1025~1037
[17] Han J, Jiang Y, Li Z, et al. Activation of the transcription
factor MEF2C by the MAP kinase p38 in inflammation.
Nature, 1997, 386(6622): 296~299
[18] Kovarik P, Stoiber D, Novy M, et al. Stat1 combines signals
derived from IFN-γ and LPS receptors during macrophage
activation. EMBO J, 1998, 17(13): 3660~3668
[19] Wei J, Sun Z, Chen Q, et al. Serum deprivation induced
apoptosis in macrophage is mediated by autocrine secretion
of type I IFNs. Apoptosis, 2006, (in press).
[20] Hotchkiss R S, Chang K C, Swanson P E, et al. Caspase
inhibitors improve survival in sepsis: a critical role of the
lymphocyte. Nat Immunol, 2000, 1(6): 496~501