《食品科学》：宁夏大学罗玉龙副教授等：内质网应激介导的细胞凋亡及调控肌肉嫩化机制研究进展

内质网普遍存在于真核细胞，是钙储存、碳水化合物代谢、脂质与类固醇合成及蛋白质合成、转运和折叠等生物学过程的主要发生场所，承担多种关键生物功能。

细胞凋亡是一个复杂的生物学过程，主要通过外源性死亡受体通路、内源性线粒体通路及内质网应激通路激活，细胞缺氧缺血、DNA损伤、离子失衡及亚细胞器功能异常等均会引起细胞凋亡。细胞发生内质网应激时，内质网超负荷反应被激活，能短暂维持细胞正常生命活动，过度应激则可导致细胞适应性反应失败及细胞稳态无法重塑、蛋白质缺陷无法修复，并最终引起细胞凋亡。

宁夏大学食品科学与工程学院的李晨龙、罗玉龙*、董玉珊等从蛋白激酶RNA样内质网激酶（PERK）、肌醇依赖性酶1（IRE1）和转录激活因子6（ATF6）等内质网应激信号通路探究细胞从应激适应到凋亡的转化，并从Ca2+释放、活性氧（ROS）变化和内质网应激蛋白表达等方面探讨内质网应激介导或与线粒体串扰介导的细胞凋亡，结合细胞凋亡综述内质网应激对宰后肌肉嫩化的调控机制，以期为宰后肌肉成熟提供理论依据。

1 内质网超负荷反应

在正常条件下，细胞内质网膜上的PERK、IRE1和ATF6受体与分子伴侣葡萄糖调节蛋白（GRP）78（也称Bip或热休克蛋白（HSP）A5）结合而处于非活性状态（图1）。GRP78属于HSP70家族，由654 个氨基酸组成，存在于内质网膜上，负责蛋白质在折叠与组装过程中的修正，并及时阻止错误折叠蛋白或蛋白质亚单位的运输。GRP78的疏水性区域对识别错误折叠蛋白至关重要。细胞内环境被干扰和破坏会引起内质网中的未折叠蛋白和错误蛋白过度积累，激活未折叠蛋白反应（UPR）。UPR属于细胞适应性反应，会引起3 个信号传感器与GRP78蛋白解离，解离的GRP78作为分子伴侣与未折叠蛋白和错误折叠蛋白结合，防止其在内质网腔中形成聚集体；如果内质网无法通过UPR修复错误折叠蛋白，GRP78还能够通过标记并启动内质网相关降解（ERAD）清除无法修复的错误折叠蛋白，通过减轻蛋白超负荷恢复内质网平衡，进而维持细胞正常功能。内质网应激传感器（PERK、IRE1和ATF6）通过与GRP78解离而被激活，进而启动UPR以增强蛋白质的正确折叠。

2 内质网应激与细胞凋亡

2.1 内质网中的信号传感器介导的细胞凋亡

2.1.1 PERK途径介导的细胞凋亡

内质网膜上的受体激酶PERK被激活后能立即响应内质网应激，PERK途径则由PERK-真核起始因子（eIF）2α-ATF4-CCAAT/增强子结合蛋白（C/EBP）同源蛋白（CHOP）-内质网氧化还原酶1样（ERO1L）进行凋亡信号传导，其中p-eIF2α能够抑制蛋白质合成速率。eIF2α对蛋白质的调控主要发生在翻译起始阶段，eIF2与40S核糖体亚单位及eIF1、eIF1A和eIF3共同形成43S复合体，而复合体中的eIF2通过与鸟苷三磷酸（GTP）和Met-tRNAMet结合的方式促进43S复合体识别起始密码子，从而启动蛋白翻译。未折叠蛋白和错误折叠蛋白的超负荷能够激活PERK途径，使PERK与GRP78二聚体解离，并以自磷酸化或二聚化方式使eIF2α-GTP的α亚基在Ser51位点被磷酸化，此时，eIF2α-GTP从eIF2B底物转变为抑制剂，与GTP结合的eIF2水平急剧下降，延缓内质网腔内蛋白质合成，减少错误蛋白产生，进而减轻内质网压力（图2）。Harding等研究小鼠胚胎干细胞的内质网应激发现，PERK基因突变可消除eIF2α蛋白的磷酸化，使内质网中错误折叠蛋白大量积累，加剧内质网应激对细胞的损伤。

剧烈且持续的内质网应激能够通过磷酸化eIF2α诱导ATF4基因表达。ATF4是一种特殊的转录因子，可通过调控氨基酸合成酶基因表达介导氨基酸代谢及抗氧化酶活性等。除参与细胞适应性反应并促进细胞存活外，ATF4还能够诱导促凋亡因子CHOP基因表达。CHOP蛋白含有2 个功能结构域，分别为N端转录激活域和C端碱性亮氨酸拉链（bZIP）结构域，其中bZIP结构域由富含碱性氨基酸的DNA结合区和亮氨酸拉链二聚基序组成，在细胞凋亡中起重要作用。ATF4与转录因子CHOP相互作用后，进一步结合编码内质网蛋白质靶基因Wars、Trib3和Atf3的启动子区域，增加蛋白质合成。Han等采用衣霉素干扰小鼠细胞内质网中蛋白质合成发现，衣霉素干扰导致的eIF2α磷酸化可短暂衰减内质网中蛋白质合成，随后转录因子ATF4和CHOP被激活。基因Gadd34/Ppp1r15a编码PP1的调节亚基，指导eIF2α去磷酸化。Malhotra等研究发现，ATF4与CHOP的相互作用可促进蛋白质大量合成，这是因为蛋白质折叠稳态未能及时恢复时，ATF4和CHOP过表达通过诱导靶基因Gadd34/Ppp1r15a使eIF2α去磷酸化并解除其对蛋白合成的限制；蛋白质大量合成还伴随ROS水平的急剧增加，进而诱导细胞发生凋亡。ATF4和CHOP过表达还能够抑制超氧化物歧化酶2（SOD2）、SOD3和解偶联蛋白2（UCP2）等抗氧化相关基因表达，使蛋白质合成时产生的ROS不能及时被抗氧化酶清除而大量积累。CHOP蛋白可下调抗凋亡蛋白Bcl-2表达，上调促凋亡蛋白Bim表达水平，破坏细胞氧化还原稳态，引起细胞凋亡。Mccullough等发现细胞中CHOP过表达可抑制Bcl-2蛋白表达水平，扰乱细胞内正常的谷胱甘肽（GSH）（还原型）/谷胱甘肽二硫化物（GSSG）（氧化型）平衡，并使ROS含量因GSH耗竭而激增，从而增加细胞的氧化损伤。

ERO1L蛋白位于CHOP下游，其表达受CHOP调控，激活ERO1L可促进ROS产生并进一步加剧内质网应激。细胞发生内质网应激时，畸形蛋白合成会消耗大量能量，导致ATP耗竭。内质网中蛋白质折叠涉及半胱氨酸残基侧链巯基氧化形成二硫键，蛋白质中的二硫键通常是氧化型，分泌到细胞质中会被迅速还原，二硫键氧化还原产生的电子并不会被胞浆中的化合物重新利用，而会从ERO1L转移到分子氧并产生ROS，从而引发氧化应激。研究发现，ATP耗竭及ROS过量生成可向细胞发出凋亡信号，并通过激活Caspase-3和裂解聚(二磷酸腺苷-核糖)聚合酶引发细胞凋亡级联反应。

2.1.2 IRE1途径介导的细胞凋亡

IRE1属于内质网膜上的跨膜蛋白，包括IRE1α和IRE1β这2 种亚型。IRE1α包含一个N端结构域（位于内质网管腔内）和一个具有丝氨酸/苏氨酸激酶和内切核糖核酸酶（RNase）活性的C端结构域（位于细胞质中）。当细胞处于内质网应激时，IRE1α的N端结构域与分子伴侣GRP78解离，同时其C端结构域通过寡聚化和反式自磷酸化激活RNase，使其具有剪切和激活非编码mRNA子区域的功能活性（图3）；p-IRE1α进一步剪切核转录因子X-box结合蛋白1的剪接形式（XBP1）mRNA，产生有活性的XBP1s。XBP1s迁移到细胞核中调控UPR靶基因转录，这些靶基因编码内质网分子伴侣、折叠酶及ERAD成分，进而减弱内质网应激对细胞造成的损伤。

IRE1α管腔内的RNase结构域可诱导剪接XBP1 mRNA并编码有活性的XBP1s，XBP1s则进一步调控内质网蛋白质折叠和修复基因表达，该过程有助于内质网稳态恢复；但IRE1α长时间高水平的剪接行为可使定位在内质网上的mRNA或microRNA衰减，这些mRNA可编码并分泌载体蛋白及在分泌途径中发挥作用的载体蛋白驻留活动相关蛋白，因此持续的内质网应激会严重影响细胞正常的生命活动；并且定位在内质网的mRNA降解可减弱定位蛋白的折叠活性，从而增加错误折叠蛋白数量，进而导致内质网应激加剧，并引发细胞凋亡。Ghosh等采用IRE1α激酶抑制RNase抑制剂6（KIRA6）处理内质网应激细胞发现，KIRA6能够减少IRE1α寡聚化并降低其RNase活性，显著降低内质网应激下的细胞凋亡率，表明内质网应激诱导的细胞凋亡源于IRE1α活性。

内质网应激蛋白IRE1α的RNase激酶活性可磷酸化底物蛋白，启动JNK和p38丝裂原激活蛋白激酶等信号通路，进而激活细胞凋亡。IRE1α活化后能够招募支架蛋白TRAF2，并通过与ASK1形成p-IRE1α-TRAF2-ASK1三元复合物使ASK1激活，活化的ASK1进一步激活JNK氨基末端激酶，从而启动细胞凋亡途径。长时间的内质网应激会诱导细胞凋亡。Nishitoh等研究发现，持续的内质网应激会使小鼠细胞启动IRE1-TRAF2-ASK1-JNK介导的细胞凋亡途径。促凋亡蛋白Bax和Bak是JNK诱导细胞凋亡途径的重要靶点。Bax以单体形式存在于细胞质中，发生应激时其构象发生改变并被重新分配到线粒体上，诱导线粒体释放细胞色素c等促凋亡分子，从而引发细胞凋亡。Lei Kui等发现在细胞中注射活化的JNK质粒可导致细胞凋亡，进一步构建JNK基因敲除模型发现，未在内质网应激下JNK缺陷细胞的线粒体中观察到Bax蛋白，说明JNK与Bax亚家族在细胞凋亡中存在重要关联。

2.1.3 ATF6途径介导的细胞凋亡

ATF6属于基本区域/脱氧核糖核酸结合蛋白家族，其C端（位于内质网管腔中）与GRP78形成复合物而处于非活性状态，N端则在细胞质侧。哺乳动物中诱导ATF6所需的内质网应激反应元件（ERSE）是CCAAT-N9-CCACG，其中CCAAT是核因子Y（NF-Y）的结合位点，而CCACG可为UPR提供特异性。

内质网发生应激会释放ATF6入高尔基体，其亚型ATF6α和ATF6β均会被高尔基体膜上的S1P和S2P剪切，使bZIP结构域的N端成为可溶性转录因子，剪切后的ATF6转位到细胞核并直接与ERSE结合，进一步与NF-Y协作转录未折叠蛋白靶基因，介导GRP78、GRP94和蛋白质二硫键异构酶（PDI）等蛋白的翻译，从而促进错误蛋白修复及内质网应激细胞恢复（图3）。Yoshida等研究细胞发生内质网应激后XBP1 mRNA与ATF6之间的关系，发现ATF6α的活化先于XBP1，其以依赖ERSE方式激活并转录XBP1基因，从而证实XBP1 mRNA受ATF6诱导。内质网应激状态下，ATF6直接与ERSE结合并诱导XBP1基因，通过参与调节内质网应激维持细胞稳态。研究发现，活化IRE1α可诱导XBP1 mRNA的剪接并形成功能性XBP1转录因子（54 kDa），通过直接与ERSE结合进一步增强内质网伴侣蛋白基因转录，以应对内质网应激。此外，细胞出现内质网应激时，只要IRE1α处于激活状态，ATF6诱导的XBP1能够持续转录XBP1。CHOP位于ATF6下游，能编码蛋白质并促进细胞凋亡，而长时间的内质网应激可促使ATF6诱导CHOP表达。Liang Jiahua等用莠去津诱发小鼠心脏细胞使其出现内质网应激，发现ATF6-CHOP通路中Bcl-2/Bax比值降低，Caspase级联信号被激活而引发细胞凋亡。

2.2 细胞质中Bim途径介导的细胞凋亡

Bcl-2家族是一类调节细胞凋亡的蛋白家族。Bcl-2蛋白家族成员根据功能分为抗凋亡、促凋亡和死亡调节因子3 个亚家族，其中死亡调节因子亚家族蛋白含有保守的BH3结构域，主要通过调节抗凋亡和促凋亡成员之间的相互作用影响细胞存活，包括BH3相互作用域死亡激活因子（Bid）、Bim、p53上调凋亡调节因子（Puma）等。Bim是内质网应激介导细胞凋亡的关键蛋白。健康细胞中的Bim活性受到抑制，这是由于细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）可使Bim S69位点磷酸化，然后经泛素化标记后，可被蛋白酶体识别并降解。Bim蛋白可通过2 个途径活化：1）蛋白磷酸酶2A介导p-Bim去磷酸化，阻止其泛素化标记和蛋白酶体降解；2）CHOP-C/EBPα直接诱导Bim基因转录上调。Bim通过与促凋亡因子蛋白Bak和Bax发生相互作用引起细胞凋亡（图4）。Bax和Bak是线粒体膜通透化的主要执行者，Bak通常以二聚体形式存在于线粒体外膜，而Bax则以单聚体形式存在于细胞质中。内质网应激通过CHOP-C/EBPα直接诱导Bim基因转录上调活化Bim蛋白，使Bax和Bak构象发生变化，并介导Bax蛋白从内质网易位至线粒体外膜，Bax与Bak聚合成同源寡聚体后形成线粒体通透性转变孔（MPTP）并导致线粒体膜通透性改变，进一步诱导细胞发生凋亡。Gupta等证实内质网应激能够引起线粒体外膜通透性失调，使细胞色素c和第二线粒体来源的半胱天冬酶激活因子等线粒体膜间隙蛋白释放到细胞质中，并与凋亡蛋白酶激活因子1结合形成复合体，进一步通过Caspase级联反应介导细胞凋亡。Bim蛋白转位是内质网应激中Caspase-12活化及Caspase级联反应的关键步骤。Morishima等研究发现，C2C12小鼠成肌细胞发生内质网应激后，可促使Bim蛋白从细胞质中富含动力学蛋白的区域转位到内质网中并激活Caspase-12，进一步剪切Caspase-3并引发细胞凋亡。

2.3 内质网应激与氧化应激串扰介导的细胞凋亡

二硫键是蛋白质在内质网折叠过程中常见的结构修饰，而内质网腔的高氧化状态有利于二硫键形成并能产生稳定且正确折叠的蛋白质。研究发现，线粒体是细胞中ROS的主要贡献者，而内质网中蛋白质折叠形成二硫键的生化反应也能产生约25%的ROS。持续的内质网应激可使转录因子CHOP诱导ERO1蛋白表达，加剧内质网中的氧化应激，引起内质网的氧化还原平衡受损。氧化应激不仅破坏蛋白质的折叠机制，还会增加错误折叠蛋白的产生，进一步加剧内质网应激程度（图5）。

内质网中错误折叠蛋白的合成伴随大量ROS生成，不仅会直接损伤细胞结构，还会影响内质网功能与稳态。线粒体相关内质网膜是线粒体与内质网之间通过非共价蛋白相互作用形成的细胞结构，可进行物质交换和信息交流。内质网应激产生的ROS可进一步刺激内质网膜上的IP3R和雷诺啶受体通道开放，导致内质网中的Ca2+释放并进入线粒体，导致线粒体内Ca2+浓度升高，进而激活线粒体的氧化应激反应，产生大量ROS。ROS从线粒体泄漏到细胞质中，进一步加剧内质网应激，形成恶性循环，最终对细胞稳态的恢复产生不利影响。此时，内质网应激和氧化应激之间的串扰可加剧细胞损伤程度。Fink等构建内质网应激模型并探讨XBP1s-KLF9与内质网应激之间的联系发现，内质网应激诱导的ROS水平达到一定阈值并且XBP1s蛋白大量积累时，XBP1s可与KLF9基因启动子结合并上调KLF9蛋白表达，活化后的KLF9能够调控内质网Ca2+释放通道ITPR1基因表达，增加内质网Ca2+释放，加剧内质网应激，最终引发细胞凋亡。内质网应激与氧化应激的相互促进能够引发细胞凋亡。Wang Yachao等通过在鸡饲料中补充硒发现，摄入过量硒可使鸡肉细胞中的抗氧化酶活性降低，氧化损伤升高；同时内质网应激中的关键基因GRP78和ATF6高表达，凋亡基因Caspase-3和Caspase-12表达量也随之增加，进一步说明内质网应激与氧化应激的串扰能够促进细胞凋亡。

3 内质网应激对宰后肌肉嫩度的影响机制

畜禽宰后成熟过程中肌动蛋白和肌球蛋白等结构性蛋白的降解可改善肌肉嫩度。内质网应激可破坏细胞适应性反应，并通过启动Caspase级联反应执行细胞凋亡过程。内质网出现应激时，不仅会产生ROS诱导氨基酸侧链羰基化，使结构蛋白构象发生变化，还能将Ca2+释放到细胞质中激活钙蛋白酶（CAPN）并降解骨架蛋白。此外，内质网应激还能产生HSP70，通过抑制细胞凋亡影响肌肉嫩度。

3.1 内质网应激下的ROS

宰后肌肉细胞中发生剧烈的内质网应激与氧化应激，使ROS水平激增并通过脂质氧化和蛋白质氧化引起细胞损伤。二硫键形成是内质网中ROS的重要来源，当内质网蛋白折叠功能受损或错误折叠蛋白大量表达时，二硫键的形成和还原能够产生大量的H2O2并引发氧化应激。

PDI主要存在于内质网中，能催化二硫键形成、断裂与重排，并促进蛋白质正确折叠，对稳定蛋白质的三维结构起到至关重要的作用。内质网应激会促成蛋白质中二硫键的形成，此过程中电子被转移到PDI活性位点的半胱氨酸残基上，使PDI活性位点被还原，PDI进一步向ERO1和分子氧转移电子并最终产生ROS。内质网应激产生的ROS分布在细胞质中，这不仅干扰细胞内GSH/GSSG氧化还原系统平衡，还通过参与蛋白质氧化增加肌原纤维蛋白被氧化修饰的可能性（图6）。肌动蛋白和肌球蛋白是维持肌细胞中肌原纤维结构完整性的关键蛋白，也是氧化损伤的标志性蛋白，其降解程度是反映宰后肌肉嫩化的重要指标。Carelli等研究氧化应激对宰后牦牛肌肉嫩度的影响，发现氧化应激能降低肌肉的剪切力，对肌肉嫩化起到积极作用。Ca2+在内质网应激作用下通过IP3R释放，并被线粒体摄取，进而增强线粒体代谢并提高ROS水平，但Ca2+过量涌入线粒体可导致ROS大量产生，引起MPTP高通量且持续性开放，进而释放细胞色素c入细胞质，启动Caspase级联反应，激活Caspase-9和Caspase-3，其中Caspase-3能降解肌原纤维蛋白，改善宰后肌肉嫩度。

参与宰后肌肉嫩化的蛋白水解酶包括CAPN、组织蛋白酶、蛋白酶体和Caspase酶系等。CAPN可与ROS协同作用降解肌原纤维中肌动蛋白和肌球蛋白。ROS诱导氨基酸侧链羰基化，使结构蛋白构象发生变化，导致其功能丧失。研究发现，经ROS氧化修饰的肌原纤维蛋白可提高蛋白酶体的识别敏感性，加速肌肉嫩化。Smuder等对小鼠骨骼肌肌原纤维蛋白进行不同程度氧化修饰发现，蛋白氧化增加可提高CAPN I、CAPN II和Caspase-3对肌原纤维蛋白的降解程度。Malheiros等发现肌肉嫩度和蛋白氧化损伤程度呈正相关，ROS不仅能够引起肌原纤维蛋白氧化损伤、破坏肌原纤维完整性，还能够激活蛋白酶体的催化降解活性，更有利于牛肉嫩化。

3.2 内质网应激下Ca2+释放激活CAPN

肌原纤维蛋白（肌连蛋白、伴肌动蛋白、细丝蛋白、结蛋白和肌钙蛋白-T等）与嫩度密切相关。肌原纤维蛋白水解酶是一类钙依赖性水解酶，在宰后肌肉成熟嫩化中起关键作用。CAPN1和CAPN抑制蛋白（CAST）基因与宰后肌肉嫩度相关，CAPN1基因编码降解肌原纤维蛋白的CAPN I，而CAPN I活性同时受CAST基因编码的CAST调节。CAPN/CAST系统是一种内源性钙依赖性蛋白酶系统，介导关键肌原纤维蛋白水解。CAPN（CAPN I与CAPN II）中，CAPN II激活需要更高浓度的Ca2+。正常细胞内Ca2+的储存与释放受到严格调控，但持续的内质网应激可导致内质网中Ca2+大量外泄，使细胞质中Ca2+浓度升高（图6）。内质网腔中Ca2+主要通过2 种方式释放：通过内质网与线粒体接触的“微结构域”进入线粒体腔，或通过内质网应激诱导的内质网膜通透性改变使Ca2+流入细胞质。研究发现，线粒体与内质网紧密的物理接触可使线粒体区域Ca2+浓度高于其他区域，进而引起内质网Ca2+更快速地释放。Wang等研究表明，内质网应激会诱导Bax易位到内质网，其C端结构域插入内质网膜并引起内质网膜上的Bak构象变化和寡聚化，进而在内质网膜上形成孔道，使内质网中Ca2+大量涌入细胞质，导致内质网中Ca2+耗竭。

适当的Ca2+浓度能够激活钙依赖性肌原纤维蛋白水解酶，并能维持其活化后的构象与活性。CAPN I是钙依赖性半胱氨酸蛋白酶，由一个具有催化活性的80 kDa大亚基和一个具有调节活性的28 kDa小亚基组成，并且大、小亚基的C端区域均有Ca2+结合结构域。CAPN对Ca2+浓度敏感，当细胞质处于低Ca2+浓度状态时，CAPN催化活性因大、小亚基聚合而受到抑制，但当Ca2+浓度增加时，Ca2+与C端钙调素样Ca2+结构域结合，使得大、小亚基结构解离，CAPN中的大亚基单体开始发挥催化活性。细胞质中Ca2+浓度增加能够激活CAPN，并通过对结构性蛋白的水解作用使肌原纤维的Z线崩解，增加肌原纤维碎片化指数，从而改善肌肉嫩度。此外，具有细胞骨架蛋白降解活性的Caspase-3也是改善宰后肌肉嫩度的贡献者，Caspase-3与CAPN共同降解骨架蛋白，从而提高肌肉嫩度。Huang Ming采用DEVD-CHO（N-acetyl-Asp-Glu-Val-Asp-CHO）选择性抑制Caspase-3活性，发现Caspase-3活性被抑制可显著降低宰后肌细胞中肌钙蛋白、肌联蛋白、伴肌动蛋白、肌钙蛋白T等结构性蛋白的降解程度。Chen Lin等将鸡肉浸泡在CaCl2溶液中，发现Ca2+能显著提高Caspase-3的降解活性，改善肌肉嫩度。但Caspase-3是非钙依赖性蛋白，Ca2+对Caspase-3活性的提高可能与Ca2+激活Caspase级联反应有关。

3.3 内质网应激介导的细胞凋亡

细胞凋亡是宰后肌肉嫩化的主要贡献者。长时间的内质网应激会破坏细胞适应性反应，包括UPR等，并激活内质网应激凋亡通路。其中，PERK通路通过介导蛋白质大量合成使内质网中ROS激增并触发内质网应激，进而引发细胞凋亡。IRE1α通路通过促进细胞促凋亡蛋白Bax向线粒体转位并与Bak结合增加线粒体通透性并释放细胞色素c，触发Caspase级联，引起细胞凋亡。ATF6通路的凋亡因子CHOP则能诱导Bim向内质网和线粒体转位，通过启动Caspase级联执行细胞凋亡过程（图6）。

细胞凋亡发生后，Caspase-3等细胞凋亡酶通过降解肌原纤维蛋白破坏肌原纤维完整性，进而改善肌肉嫩度。内质网应激对宰后肌肉嫩化有积极作用。晁婷用CaCl2和茶多酚处理宰后鸡肉发现，鸡肉细胞出现内质网应激后，Caspase-12通路被激活，Caspase-12蛋白表达量增加，级联反应相关蛋白Caspase-9和Caspase-3表达量增加，细胞发生凋亡，鸡肉肌原纤维降解增加，肌肉嫩度得以改善。柴雨薇研究衣霉素对宰后鸡胸肉嫩度的影响发现，衣霉素能诱导鸡肉细胞的IRE1通路，激活内质网应激凋亡因子CHOP，进而激活Caspase-12并降解骨架蛋白（肌间线蛋白）、破坏肌原纤维结构。Wang Tongting等用槲皮素处理鸡胸肉也发现，内质网应激对肌肉嫩化具有积极影响。Chai Yuwei等构建宰后肌肉组织的内质网应激体系，发现IRE1通路参与内质网应激介导的细胞凋亡途径，CHOP蛋白通过上调Bim蛋白诱导Bax蛋白表达，使线粒体通透性改变并促进细胞色素c释放，最终激活Caspase-3并作用于肌原纤维蛋白，进而改善肌肉嫩度。

3.4 HSP的抗凋亡效应

HSP又称热应激蛋白，为细胞应激时表达的分子伴侣，参与蛋白质的合成与折叠、异常蛋白的重新折叠及受损蛋白的靶向降解，在维持细胞内环境稳定中起重要作用（图6）。HSP70是ATP依赖性分子伴侣，协助蛋白折叠组装及蛋白在细胞器中的运输。细胞发生应激后，HSP70能抑制Bax蛋白寡聚化，稳定线粒体膜通透性，防止内质网应激诱导的细胞凋亡。孙忠东等发现，在心肌细胞内质网应激模型中，HSP70蛋白高表达能够降低CHOP蛋白表达水平，延缓内质网应激，而抑制HSP70表达则会加速内质网应激介导的细胞凋亡。Gotoh等发现，在NO诱导小鼠巨噬细胞内质网应激模型中，HSP70蛋白的ATPase结构域能与Bax结合，抑制Bax向线粒体转位，进而抑制细胞凋亡；而HSP70的C-末端EEVD基序（Glu-Glu-Val-Asp）则通过与HSP70/HSP90组织蛋白和HSP70相互作用蛋白等辅助蛋白共分子伴侣结合的方式发挥抗凋亡活性。Du Yuyang等研究心肌细胞的内质网应激发现，HSP90表达上调能抑制PERK-eIF2α通路，从而发挥抗凋亡效应。

细胞凋亡途径通过参与降解肌原纤维蛋白改善肌肉嫩度，而HSP则通过发挥伴侣蛋白的保护功能延缓细胞凋亡发生，进而延缓肌肉嫩化。Yu Jimian等研究发现，猪肉中的HSP27蛋白表达降低能够增加肌动蛋白和肌球蛋白等降解，说明HSP低表达不利于蛋白质修复损伤和维持细胞完整性，从而达到改善猪肉嫩度效果。值得注意的是，肌细胞发生内质网应激时可促进HSP表达，但内质网应激诱导发生细胞凋亡的程度要高于HSP对细胞凋亡的抑制程度，因此HSP只能延缓细胞凋亡进程。另外，内质网应激产生的ROS还会引起HSP氧化损伤，进而影响其功能。Malheiros等研究发现，嫩度较差的肉中HSP受ROS的氧化损伤程度较小，进而对其嫩度产生负面影响。

4 结 语

肉品嫩度直接决定消费者的购买欲，肌肉嫩化是畜禽宰后成熟过程中的重要研究领域。内质网应激及其相关信号通路在调节细胞生存或凋亡方面发挥关键作用。内质网应激通过介导蛋白质生成应对细胞内环境干扰与破坏，但应激持续时间过长会产生大量ROS，释放Ca2+，使细胞从应激适应向凋亡转化，从而引起肌原纤维蛋白降解。当前研究主要集中在IRE1α途径介导的细胞凋亡对肉品嫩度的影响，但关于PERK和ATF6途径对宰后肌肉嫩度的影响鲜有研究。因此，未来需要进一步系统探索内质网应激的PERK、IRE1α和ATF6途径对肌肉嫩化的影响，构建更全面的宰后肌肉嫩化调控系统，为提升肉品质提供更为全面的科学依据。

引文格式：

李晨龙, 罗玉龙, 董玉珊, 等. 内质网应激介导的细胞凋亡及调控肌肉嫩化机制研究进展[J]. 食品科学, 2025, 46(10): 315-324. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240912-095.

LI Chenlong, LUO Yulong, DONG Yushan, et al. Research progress on endoplasmic reticulum stress-mediated apoptosis and its regulatory mechanism on muscle tenderization[J]. Food Science, 2025, 46(10): 315-324. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240912-095.

实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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