細(xì)胞凋亡

apoptosis
　　細(xì)胞凋亡是指細(xì)胞在一定的生理或病理?xiàng)l件下，受內(nèi)在遺傳機(jī)制的控制自動(dòng)結(jié)束生命的過程。而細(xì)胞程序性死亡（programmed cell death,PCD）是指生物在發(fā)育過程中對一定生理刺激的反應(yīng)性死亡，它需要一定基因表達(dá)。凋亡是對細(xì)胞死亡過程中一系列固定模式的形態(tài)變化的描述，而PCD則是側(cè)重功能上的概念。兩者有差異，但常混為一談。
　　*（ap。Ptosis）或程序化細(xì)胞死亡（programmed cell death，PCD），是多細(xì)胞有機(jī)體為調(diào)控機(jī)體發(fā)育，維護(hù)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定Pb基因控制的細(xì)胞主動(dòng)死亡過程。目前，細(xì)胞自發(fā)退化死亡現(xiàn)象有種種命名。較為常用的是程序化細(xì)胞死亡（Programmed cell death，PCD），zui初用于胚胎發(fā)育方面。胚胎分化過程中特定部位的細(xì)胞自發(fā)退化死亡是由于該部位的細(xì)胞內(nèi)基因按一定程序表達(dá)的結(jié)果，又稱基因指令性細(xì)胞死亡、生理性細(xì)胞死、自然發(fā)生細(xì)胞死亡、細(xì)胞舍生、凋亡或等。（援引《基礎(chǔ)與臨床》人民軍醫(yī)出版社）
　　該名詞在20世紀(jì)70年代被提出，指的是在生理或某些病理?xiàng)l件下由基因控制的一種單個(gè)細(xì)胞溫和死亡形式。多細(xì)胞生物在發(fā)生、發(fā)展過程中，為了保持正常的生理機(jī)能，一部分的細(xì)胞發(fā)生自發(fā)性細(xì)胞死亡，這種細(xì)胞死亡是被細(xì)胞內(nèi)一系列相關(guān)的分子所調(diào)控，并伴隨有典型的形態(tài)學(xué)改變，這種現(xiàn)象被稱為。作為一種積極排除生物體內(nèi)的過剩細(xì)胞和有害細(xì)胞的機(jī)制在個(gè)體形態(tài)形成、形態(tài)改變等發(fā)生過程中，成體的恒常性的維持以及生物體的防御等方面發(fā)揮作用。此外在許多病理狀態(tài)下也存在著。有的學(xué)者認(rèn)為，細(xì)胞程序死亡受基因的控制E.M.Hedgecock等人（1983）曾對隱桿秀麗線蟲在胚胎發(fā)生中的細(xì)胞死亡現(xiàn)象做過詳細(xì)觀察。這種動(dòng)物在發(fā)生中基本上按一種形式進(jìn)行細(xì)胞分裂，在所產(chǎn)生的細(xì)胞中，有的即在一定時(shí)間死亡。例如，在兩性動(dòng)物胚胎發(fā)生中所產(chǎn)生的671個(gè)細(xì)胞，就有118個(gè)在孵化前死亡。死亡的細(xì)胞被臨近的細(xì)胞所吞噬分解。當(dāng)有兩個(gè)基因（ced—1和ced—2）發(fā)生突變時(shí)，便失去了吞噬能力。但在這些突變體中，細(xì)胞仍按正常的時(shí)間死亡。這說明，細(xì)胞的死亡是因細(xì)胞“自殺”而發(fā)生程序死亡的結(jié)果。Ellis等人（1982）還發(fā)現(xiàn)了與紅細(xì)胞死亡有關(guān)的另一個(gè)基因（ced—3）。 ced—3突變即可阻止細(xì)胞開始死亡而且這些細(xì)胞還發(fā)生了分化進(jìn)一步支持了程序死亡的觀點(diǎn)。是生物界廣泛存在的一種基本生命現(xiàn)象，如同細(xì)胞生長、發(fā)育、增殖一樣，起著十分重要的作用。目前認(rèn)為，誘導(dǎo)凋亡的細(xì)胞外刺激必須通過細(xì)胞內(nèi)一系列信號傳遞，造成ＤＮＡ選擇性的在核小體之間斷裂是其重要標(biāo)志之一。
　　是以細(xì)胞核濃縮、染色體DNA被以核小體為單位切成梯狀片段（ladder）、細(xì)胞縮小，zui終形成小體等形態(tài)變化為特征。不引起周圍細(xì)胞的溶解。是在細(xì)胞群中散發(fā)，階段性進(jìn)行，并且依存于ＡＴＰ的供給和ＲＮＡ、蛋白質(zhì)的合成，是主動(dòng)排除機(jī)制。不僅在個(gè)體發(fā)育時(shí)和卵細(xì)胞退縮等生理狀態(tài)下可觀察到，而且在自身免疫性疾病、神經(jīng)變質(zhì)性疾病、缺血性疾病等很多疾病及病理狀態(tài)下也可觀察到。的細(xì)胞內(nèi)信息傳導(dǎo)途徑可大致分為二個(gè)階段，即誘導(dǎo)階段和實(shí)行階段。
　　的誘導(dǎo)階段誘導(dǎo)的因素有內(nèi)源性的和外源性的因素。內(nèi)源性的因素包括誘發(fā)機(jī)制（如Ｆas配體、腫瘤壞死因子等）的激活和抑制機(jī)制（生長因子、激素、受體因子等增殖性因子）的失活。外源性的因素包括放射線、熱休克等物理性因素，藥物、毒物等化學(xué)性因素以及病毒、04細(xì)菌等生物學(xué)因素。近年來還發(fā)現(xiàn)活性氧以及一氧化氮在神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管疾病、免疫性疾病及老化等方面的作用都不同程度地與有關(guān)。
　　近來研究表明，發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)不在細(xì)胞核，而在細(xì)胞質(zhì)。在凋亡細(xì)胞被誘導(dǎo)產(chǎn)生特征性形態(tài)改變和DNA降解之前，線粒體膜功能發(fā)生改變，內(nèi)膜跨膜電位消失和線粒體內(nèi)蛋白酶活化物的釋放，激發(fā)各種凋亡相關(guān)的代謝變化。
　　的生物學(xué)功能
　　（1）清除無用的或多余的細(xì)胞，人腦在發(fā)育過程中有95%的細(xì)胞死亡。
　　（2）除去不再起作用的細(xì)胞。如蝌蚪變態(tài)時(shí)的尾部細(xì)胞死亡；哺乳動(dòng)物子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞在月經(jīng)期死亡。
　　（3）除去發(fā)育不正常的細(xì)胞。如脊椎動(dòng)物視覺系統(tǒng)的發(fā)育，沒有形成正確神經(jīng)元連接的神經(jīng)元被清除掉。
　　（4）除去一些有害細(xì)胞，胸腺細(xì)胞在離開胸腺之前被誘導(dǎo)死亡。
　　的過程
　　的過程大致可分為四個(gè)階段：
　　（ 1 ）凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)
　　當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外的凋亡誘導(dǎo)因素與被作用的細(xì)胞受體結(jié)合后，細(xì)胞產(chǎn)生復(fù)雜的生化反應(yīng)，并形成與凋亡有關(guān)的第二信使： cAMP 、 Ca2+ 、神經(jīng)酰胺等信號分子形成死亡信號。
　　（ 2 ）凋亡基因激活
　　調(diào)控的凋亡基因在接受死亡信號后，開始按預(yù)定程序啟動(dòng)，并合成執(zhí)行凋亡所需的各種酶和相關(guān)物質(zhì)。
　　（ 3 ）凋亡的執(zhí)行（共同通路）
　　凋亡的主要執(zhí)行者有兩類酶：核酸內(nèi)切酶（ endogenous nuclease Dnase ）—*破壞細(xì)胞的生物命令系統(tǒng)； Caspases 3 —細(xì)胞的結(jié)構(gòu)全面解體。
　　（ 4 ）凋亡細(xì)胞的清除
　　凋亡后細(xì)胞可以被鄰近巨噬細(xì)胞分解。
　　凋亡時(shí)細(xì)胞的主要變化
　　凋亡作為一種生理性、主動(dòng)的細(xì)胞死亡，它的死亡過程和形態(tài)變化與細(xì)胞壞死有顯著的差別。
　　（ 1 ）形態(tài)學(xué)改變
　　① 實(shí)體時(shí)，其表面微絨毛消失，與周圍細(xì)胞脫接觸。
　　②凋亡細(xì)胞胞漿開始脫水產(chǎn)生空泡，并與胞膜融合，出現(xiàn)胞膜空泡化（ blebbing ）。
　　③因水份喪失出現(xiàn)細(xì)胞固縮（ condensation ）、核固縮和發(fā)芽。
　　④ 在末期，碎裂的核物質(zhì)由一薄層胞漿包被，形成所謂的凋亡小體（ apoptotic body ）。
　　在凋亡的整個(gè)過程中，沒有細(xì)胞的內(nèi)容物的外漏，因此也不伴有局部的炎癥反應(yīng)。
　　（ 2 ）生化改變
　　① DNA 的片段化
　　由于核酸內(nèi)切酶激活，基因組的 DNA 在核小體連接區(qū)發(fā)生非隨機(jī)性降解，產(chǎn)生寡核小體片段，其大小相當(dāng)于核小體（ 160 ～ 200bp ）的倍數(shù)。在瓊脂糖凝膠電泳中可見特征性的“梯”狀（ ladder pattern ）條帶。
　　② 鈣超載
　　在 80 年代人們發(fā)現(xiàn)用糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)胸腺時(shí)發(fā)現(xiàn)凋亡的細(xì)胞內(nèi)游離 Ca2+ 濃度顯著上升。用 Ca2+ 載體 A23187 ，人為提高 B 淋巴細(xì)胞內(nèi) Ca2+ 的水平，可誘導(dǎo) B 淋巴細(xì)胞的凋亡。而用鈣絡(luò)合劑降低細(xì)胞內(nèi)水平，能阻止凋亡發(fā)生。后發(fā)現(xiàn)凋亡細(xì)胞存在鈣超載現(xiàn)象。 Ca2+ 在中充當(dāng)?shù)蛲鲂盘杺鬟f的角色。
　　③ 內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶激活
　　在凋亡時(shí)，細(xì)胞核內(nèi)的核酸內(nèi)切酶常常被激活，從無活性狀態(tài)變成有活性，多數(shù)核酸內(nèi)切酶是一種二價(jià)金屬離子依賴性酶， Ca2+ /Mg2+ 可增加酶的活性，而 Zn2+ 能抑制它的活性。當(dāng)然在某些細(xì)胞內(nèi)也存在非二價(jià)金屬離子依賴性核酸內(nèi)切酶。 Zn2+ 也不能抑制其活性。
　　除了上述外，還有可出現(xiàn)細(xì)胞膜磷脂酰*外翻（由細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)）、 caspase 激活、蛋白激酶 C （ PKC ）活化等。
　　又稱細(xì)胞編程性死亡——PCD。是一個(gè)主動(dòng)的由基因決定的自動(dòng)結(jié)束生命的過程，又稱為細(xì)胞編程性死亡。有人以秀麗隱桿線蟲為材料，觀察發(fā)現(xiàn)該線蟲個(gè)體發(fā)育中，共產(chǎn)生1090個(gè)體細(xì)胞，其中131個(gè)細(xì)胞在發(fā)育過程中必定死亡。蝌蚪變態(tài)時(shí)，尾部細(xì)胞退化也是一種編程性死亡。研究表明，尾部退化是受甲狀腺素控制的，當(dāng)蝌蚪發(fā)育到一定時(shí)期，甲狀腺素分泌就會(huì)增加，發(fā)出編程性死亡信號，隨后細(xì)胞開始凋亡，形成凋亡小體，這些凋亡小體被周圍的巨噬細(xì)胞吞噬清除。
　　2. 的生物學(xué)意義
　　近年來大量的研究工作揭示和細(xì)胞增殖與分化同樣具有重要的意義。機(jī)體內(nèi)的細(xì)胞隨著生命過程的進(jìn)行會(huì)不斷的衰老、磨損、畸變、過剩，這些無用、衰老的細(xì)胞不僅是機(jī)體的負(fù)擔(dān)，還可能變?yōu)橛泻?xì)胞，對機(jī)體造成威脅，通過凋亡可以將它們清除。因而是調(diào)節(jié)生物體正常發(fā)育和生命活動(dòng)的一種*的機(jī)制，該調(diào)節(jié)一旦失敗，可能導(dǎo)致機(jī)體疾病、畸形甚至死亡。
　　3.與壞死 的區(qū)別
　　性質(zhì) 主要特征 凋亡小體 炎癥反應(yīng)
　　 生理性死亡 膜反折包裹胞內(nèi)物
　　形成凋亡小體被吞噬 有 無
　　細(xì)胞壞死 病理性死亡 膜發(fā)生滲漏
　　胞內(nèi)溶物釋放到胞外 無 有
　　二、的形態(tài)學(xué)特征
　　1. 凋亡起始
　　該時(shí)期特征主要為：
　　①骨架雜亂，細(xì)胞間接觸消失，細(xì)胞間粘附力下降；
　　②細(xì)胞質(zhì)和核濃縮，顯微鏡下觀察可發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜發(fā)泡，染色質(zhì)凝集，沿著核膜形成新月形帽狀結(jié)構(gòu)；
　　③內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔膨脹，核糖體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫落，伴隨著這些變化凋亡小體逐漸形成。
　　2.凋亡小體形成
　　隨著細(xì)胞膜內(nèi)折，染色質(zhì)斷裂成片斷，染色質(zhì)片斷及線粒體等細(xì)胞器反折的細(xì)胞膜包圍并逐漸分開，形成單個(gè)的凋亡小體。
　　3.凋亡小體消失
　　凋亡小體被鄰近的細(xì)胞或巨噬細(xì)胞識(shí)別吞食及消化。該過程一般較快，從凋亡開始到凋亡小體形成不過幾分鐘的時(shí)間，整個(gè)凋亡過程大約持續(xù)幾個(gè)小時(shí)。
　　三、的分子機(jī)制
　　1、caspase家族與凋亡
　　caspase是近年發(fā)現(xiàn)的一組存在于胞質(zhì)溶膠中的結(jié)構(gòu)上相關(guān)的半*蛋白酶，它們可特異地?cái)嚅_天冬氨酸殘基后的肽鍵。切割的結(jié)果是使某些蛋白活化或失活，由此。
　　2、天然的caspase抑制劑
　　失機(jī)體用來清除病毒、防止其進(jìn)一步感染的一種機(jī)制，而病毒也發(fā)展出一種對抗機(jī)制──抑制caspase的活性，來逃避或阻止凋亡的發(fā)生。痘病毒蛋白CrmA和桿病毒蛋白p35就是這樣的天然的caspase抑制劑。
　　3、Bcl2家族
　　Bcl2是一種原癌基因，是ced9在哺乳類中的同源物。Bcl2能延長細(xì)胞的壽命，但不促進(jìn)細(xì)胞增殖，能抑制。
　　4、P53與
　　p53是腫瘤抑制基因，其產(chǎn)物主要存在于細(xì)胞核內(nèi)。p53基因在人類腫瘤有關(guān)基因的突變率zui高，人類腫瘤的50％以上是由p53基因的缺失造成的。將p53基因重新導(dǎo)入已轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中，可能產(chǎn)生或細(xì)胞生長阻遏兩種結(jié)果