细胞凋亡

 

apoptosis

     细胞凋亡是指细胞在一定的生理或病理条件下，受内在遗传机制的控制自动结束生命的过程。而细胞程序性死亡（programmed cell death,PCD）是指生物在发育过程中对一定生理刺激的反应性死亡，它需要一定基因表达。凋亡是对细胞死亡过程中一系列固定模式的形态变化的描述，而PCD则是侧重功能上的概念。两者有差异，但常混为一谈。

    该名词在20世纪70年代被首次提出，指的是在生理或某些病理条件下由基因控制的一种单个细胞温和死亡形式。多细胞生物在发生、发展过程中，为了保持正常的生理机能，一部分的细胞发生自发性细胞死亡，这种细胞死亡是被细胞内一系列相关的分子所调控，并伴随有典型的形态学改变，这种现象被称为细胞凋亡。作为一种积极排除生物体内的过剩细胞和有害细胞的机制在个体形态形成、形态改变等发生过程中，成体的恒常性的维持以及生物体的防御等方面发挥作用。此外在许多病理状态下也存在着细胞凋亡。有的学者认为，细胞程序死亡受基因的控制E.M.Hedgecock等人(1983)曾对隐杆秀丽线虫在胚胎发生中的细胞死亡现象做过详细观察。这种动物在发生中基本上按一种形式进行细胞分裂，在所产生的细胞中，有的即在一定时间死亡。例如，在两性动物胚胎发生中所产生的671个细胞，就有118个在孵化前死亡。死亡的细胞被临近的细胞所吞噬分解。当有两个基因(ced—1和ced—2)发生突变时，便失去了吞噬能力。但在这些突变体中，细胞仍按正常的时间死亡。这说明，细胞的死亡是因细胞“自杀”而发生程序死亡的结果。Ellis等人(1982)还发现了与红细胞死亡有关的另一个基因(ced—3)。 ced—3突变即可阻止细胞开始死亡而且这些细胞还发生了分化进一步支持了程序死亡的观点。细胞凋亡是生物界广泛存在的一种基本生命现象，如同细胞生长、发育、增殖一样，起着十分重要的作用。目前认为，诱导凋亡的细胞外刺激必须通过细胞内一系列信号传递，造成ＤＮＡ选择性的在核小体之间断裂是其重要标志之一。

     细胞凋亡是以细胞核浓缩、染色体DNA被以核小体为单位切成梯状片段（ladder）、细胞缩小，最终形成细胞凋亡小体等形态变化为特征。不引起周围细胞的溶解。细胞凋亡是在细胞群中散发，阶段性进行，并且依存于ＡＴＰ的供给和ＲＮＡ、蛋白质的合成，是主动排除机制。不仅在个体发育时和卵细胞退缩等生理状态下可观察到，而且在自身免疫性疾病、神经变质性疾病、缺血性疾病等很多疾病及病理状态下也可观察到。细胞凋亡的细胞内信息传导途径可大致分为二个阶段，即诱导阶段和实行阶段。

    细胞凋亡的诱导阶段诱导细胞凋亡的因素有内源性的和外源性的因素。内源性的因素包括细胞凋亡诱发机制（如Ｆas配体、肿瘤坏死因子等）的激活和抑制机制（生长因子、激素、受体因子等增殖性因子）的失活。外源性的因素包括放射线、热休克等物理性因素，药物、毒物等化学性因素以及病毒、04细菌等生物学因素。近年来还发现活性氧以及一氧化氮在神经系统疾病、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与细胞凋亡有关。

    近来研究表明，细胞凋亡发生的关键环节不在细胞核，而在细胞质。在凋亡细胞被诱导产生特征性形态改变和DNA降解之前，线粒体膜功能发生改变，内膜跨膜电位消失和线粒体内蛋白酶活化物的释放，激发各种凋亡相关的代谢变化。

细胞凋亡的生物学功能

（1）清除无用的或多余的细胞，人脑在发育过程中有95%的细胞死亡。

（2）除去不再起作用的细胞。如蝌蚪变态时的尾部细胞死亡；哺乳动物子宫内膜上皮细胞在月经期死亡。

（3）除去发育不正常的细胞。如脊椎动物视觉系统的发育，没有形成正确神经元连接的神经元被清除掉。

（4）除去一些有害细胞，胸腺细胞在离开胸腺之前被诱导死亡。

　　虽然凋亡与坏死的最终结果极为相似，但它们的过程与表现却有很大差别。
　　坏死（necrosis）：坏死是细胞受到强烈理化或生物因素作用引起细胞无序变化的死亡过程。表现为细胞胀大，胞膜破裂，细胞内容物外溢，核变化较慢，DNA 降解不充分，引起局部严重的炎症反应。
　　凋亡是细胞对环境的生理性病理性刺激信号，环境条件的变化或缓和性损伤产生的应答有序变化的死亡过程。其细胞及组织的变化与坏死有明显的不同。