带你了解细胞色素 C

发布日期:2023/9/7 15:23:00

简介

细胞色素C，英文名称:Cytochrome C，它是由105个分子量约12.5kDa的氨基酸组成的水溶性蛋白质。2020年版《中国药典》二部中收载的注射用细胞色素C和细胞色素C注射液是自猪心或牛心中提取的水溶液，用于改善细胞呼吸和代谢。细胞色素C既是内源性物质又是药物，其药理作用与生理功能密切相关。现总结细胞色素C的功能和作为药物在临床上应用的研究进展，以期为临床使用细胞色素C治疗相关疾病提供依据。

细胞色素 C

功能

1、细胞色素C与细胞呼吸

细胞色素C由核基因编码，在胞浆中表达为前细胞色素C，而后被转运到线粒体中与亚铁血红素结合成为带正电的、成熟的细胞色素C，通过静电作用或疏水作用结合于线粒体内膜的外侧。由于含亚铁血红素基团，细胞色素C可以在线粒体呼吸链中传递电子。电子从还原型底物，如还原型辅酶Ⅰ(NADH)和琥珀酸盐转移到NADH脱氢酶或琥珀酸脱氢酶上，再分别传递到泛醌、细胞色素C还原酶、细胞色素C和细胞色素C氧化酶上，最终再将电子传递给氧。此过程可促进氧和氢的结合，促进体内有机物的氧化反应和ATP的生成，使细胞呼吸顺利进行。若细胞色素C缺失或功能障碍，会导致呼吸链功能异常，ATP缺乏，细胞死亡。

2、细胞色素C与细胞凋亡

细胞凋亡与肿瘤等疾病的发生发展密切相关，线粒体功能损伤引起细胞色素C释放至胞浆是导致细胞凋亡的重要原因之一，主要涉及4条途径。一是半胱氨酸酶(caspases)是执行细胞凋亡的主要蛋白酶家族，通常情况下以无活性的酶原存在于细胞中。组织缺血或其它凋亡信号会刺激线粒体中的细胞色素C释放至胞浆，与凋亡蛋白激活因子Apaf-1结合；而后，该复合体将激活caspase 9，并进一步激活下游的caspase蛋白，它们是执行细胞凋亡的关键成分。与此同时，活化后的caspase蛋白又能不断促使线粒体释放细胞色素 C，引起细胞凋亡。二是细胞凋亡诱导因子(AIF)是一种黄素蛋白，存在于线粒体内膜上。细胞色素C释放后导致线粒体膜结构遭到破坏，AIF即可从线粒体释放并直接到达细胞核，激活水解细胞核DNA的核酸内切酶，从而诱导细胞凋亡。三是细胞色素C从线粒体释放后会影响呼吸链中电子的转移，电子会从呼吸链逃逸出来并产生超氧阴离子(O^-2)，继而转变为其他活性氧(ROS)，如过氧化氢、羟自由基，诱导细胞内的物质过氧化并引起细胞凋亡。四是内质网 (EＲ)可通过caspase 12蛋白介导的EＲ应激反应来促使线粒体释放细胞色素C。同时，EＲ释放的Ca²⁺能使前凋亡蛋白Bad去磷酸化，导致Bad与抑制其蛋白解离，从而促进细胞色素C的释放，导致细胞凋亡。细胞色素C不仅可以调控细胞凋亡，还具有一定的抗凋亡作用。研究表明: 细胞色素C的酪氨酸基团(Tyr)可被特异性磷酸化，特别是位于第48、97位的Tyr；磷酸化是机体重要的调节机制，控制着细胞代谢、生长、分化、膜转运和肌肉收缩等过程。磷酸化后的细胞色素C可削弱细胞色素C还原酶和细胞色素C氧化酶间的电子通量，并清除细胞中过量的ROS，保护线粒体，从而发挥抗凋亡作用。

用途

1、在心血管疾病中的应用

静脉注射细胞色素C治疗急性心肌梗死、急性心律失常的效果良好。研究证实：细胞色素C对实验性动脉粥样硬化有预防作用。氧化应激产生的ROS会使氧化型低密度脂蛋白水平升高，是动脉粥样硬化形成的原因之一。细胞色素C的抗氧化能力，能够破坏线粒体呼吸链中产生的ROS，起到抗动脉粥样硬化的作用。

2、在中毒急救中的应用

磷化铝、磷化氢中毒死亡率高达37%～100%，临床上主要采用对症治疗，尚无特效解毒剂。应用大剂量细胞色素C辅以血管活性药物、激素、心肌细胞营养剂等维持血压，进行综合治疗，可显著降低死亡率。一氧化碳中毒时，生理细胞色素C特别是心脏组织中细胞色素C的含量明显降低。大剂量静注细胞色素C可使生理细胞色素C的缺乏得到代偿，并还原一氧化碳阻断的细胞色素氧化酶，使胞内ATP与无机磷酸结合并产生能量，提高细胞对氧的利用，明显改善患者症状。

3、在脑部疾病中的应用

联合使用细胞色素C较单纯降低颅内压的治疗方案能加快脑出血、脑栓塞患者的病情稳定和好转。其机理是细胞色素C能抑制脑血管外伤等引起的出血，提高脑组织的血流量，促进脑部血液循环。细胞色素C静滴辅助治疗重型病毒性脑炎，可改善脑部血液循环，提高脑组织中磷脂含量，增强网状结构的激活系统，从而使呼吸中枢恢复正常。

4、在眼部疾病中的应用

细胞色素C滴眼剂可用于治疗白内障。其治疗作用涉及两个方面：一方面通过改善白内障患者眼部组织缺氧引起的能量代谢失调；另一方面通过降低ROS水平、保护眼组织和细胞免受ROS攻击，维持晶状体的正常生理功能。

5、在肺部疾病中的应用

细胞色素C联合传统疗法(如夜间呼吸机辅助)治疗睡眠呼吸暂停综合征疗效显著，其机制与细胞色素C诱导神经细胞抗凋亡蛋白Bcl-2的表达及下调促凋亡蛋白Bax的表达有关，同时细胞色素C也可减轻神经细胞线粒体超微结构的损伤，从上述两种途径改善肺部供氧和能量代谢，抑制细胞凋亡。

6、在其他疾病中的应用

治疗时静推细胞色素C可起到放疗增敏作用，改善患者胸痛、梗咽等症状。此外，细胞色素C对多种肿瘤具良好的治疗效果，如细胞色素C-氯霉素复合物对神经胶质瘤显示出有效的细胞毒性和良好的治疗指数；负载细胞色素C的聚合物胶束对HgpG2肝癌细胞有极大的杀伤作用；细胞色素C与抗HHER-2 单链抗体的融合蛋白可靶向抑制HER-2⁺乳腺癌细胞。静脉注射外源性细胞色素C可诱导中性粒细胞凋亡，有助于梗阻性黄疸诱发的炎症消退。细胞色素C对氨基糖苷类抗生素引起的肾毒性具抑制作用。氨基糖苷类抗生素主要与肾小管上皮细胞膜上的Megalin受体结合而蓄积，细胞色素C是该受体的配体，可竞争抑制氨基糖苷类抗生素与其结合，使肾组织中药物蓄积减少。