細胞凋亡機制研究進展

李程熠

細胞凋亡機制研究進展

李程熠

細胞凋亡是一種為維持內環境穩定一種主動過程，由基因控制的細胞自主有序死亡。細胞凋亡機制較為復雜，是現代醫學界比較關注的研究方向，就對近幾年的相關研究資料進行閱讀過程中發現，細胞凋亡機制的研究結果主要被應用在免疫學與臨床醫學中，對醫學的進步發展具有一定影響作用。在本文中將對細胞凋亡機制的相關研究進行閱讀，并予以總結。

細胞凋亡；機制；研究進展

細胞凋亡是人體內的一種自然過程，由多種基因所控制進行有序的凋亡，但這種凋亡絕不同于細胞壞死的過程，而是一種為適應生存環境所進行的主動過程。凋亡這一概念出現于1965年，由澳大利亞科學家提出，后期隨著研究的不斷深入下，于1972年細胞凋亡被首次提出，奠定了細胞凋亡研究的基礎。國內外在后期所開展的研究中，多向免疫學、胚胎發育生物學等方面進行延伸研究。在下文中將對多個方向的研究成果進行總結分析，現將其綜述如下。

1 信號傳遞機制研究

細胞凋亡的過程多是由細胞外的調節因素與細胞在表面的受體結合因素所推動[1]。受到活化作用的受體影響細胞內的第二信號系統，激活核酸內切酶，導致DNA的裂解，最終形成細胞凋亡過程。這里面所提及的細胞外調節因素主要涵蓋了生理活性因子，例如，腫瘤壞死因子、轉化生長因子、表皮生長因子等；非生理因素，例如，X射線、紫外線、一氧化氮、化療藥物等；感染因素，例如EB病毒、腺病毒、HIV病毒等。在有關研究資料中顯示，細胞凋亡的信號傳導能夠利用或部分應用細胞繁殖與分化過程中的傳統信號途徑。而這里所提及的傳統信號途徑涵蓋了G結合蛋白信號途徑與酶蛋白信號途徑等。另外也有相關研究結果顯示，可以直接啟動細胞凋亡的信號途徑包括兩種因子，腫瘤壞死因子、Fas配體與TNF受體相結合所產生的凋亡反應。就現階段而言，對TNF于FasL與對應受體結合所產生的細胞凋亡信號途徑以及機制已經得到了顯著的發展。

2 酶學機制研究

2.1 caspases蛋白酶

在對相關研究資料進行閱讀時發現，caspases蛋白酶是近幾年內學者比較關注的一個研究方向。據研究結果顯示，caspases蛋白酶與細胞凋亡的過程存在著一定的相關關系，是經由級聯反應，激活核酸內切酶推動的細胞凋亡過程。其中也有部分研究學者認為，細胞的凋亡不是每次都會促使caspases的釋放，而caspases的釋放也不都會引發凋亡過程，在很大程度上與細胞的遷移以及分化具有相關關系。在細胞凋亡僅對caspases前體產生作用時，前體可活化蛋白酶激發因子，激發因子能夠活化蛋白酶效應因子，對底物蛋白形成影響作用，最終引發細胞凋亡行為[2]。

對以上多種研究成果進行觀察，可將其總結為，在蛋白酶級聯切割過程中，caspases-3作為核心位置出現，而不同的蛋白酶分別切割其酶原，促使其激活，活化的caspases-3又對不同的底物進行切割，最終實現細胞凋亡過程。

2.2 核酸內切酶

核酸內切酶在細胞凋亡的過程中屬于最終接觸者的角色，不同的凋亡刺激因素經由多種信號路徑，實現對核酸內切酶的刺激作用，促使DNA裂解為180-200bp與其整倍數的片段。核酸內切酶在經由caspases-3的激活作用后，對核小體進行消化切割，由此出現特征性的DNA梯形帶，對于此有研究學者認為，在凋亡過程中僅存在一種核酸內切酶參與至切割過程，例如，核酸內切酶-1家族中的核酸內切酶gamma；有學者結合DNA片段有高分子量與低分子量兩種特點，設想可能存在不同的核酸內切酶參與到切割過程中，例如，核酸內切酶-1與核酸內切酶-2。另外也有學者提出除以上兩種設想外，其他參與凋亡過程的蛋白酶還包括了絲氨酸蛋白酶、倩蓉美元激活物、泛素介導的蛋白酶反應等[3]。

3 線粒體在細胞凋亡中的作用研究

3.1 線粒體推動凋亡機制

線粒體是真核細胞中的主要細胞器，屬于動物細胞生成ATP的主要環境。有相關研究學者提出，線粒體在細胞凋亡中處于中心地位，Bcl-2家族是增值與凋亡信號的中心調節劑。凋亡信號經由線粒體的放大，釋放出CytoC、凋亡誘導因子、核酸內切酶G等，激活caspase級聯反應，最終導致細胞凋亡過程形成。對線粒體的相關研究資料分析顯示出，線粒體改變引發細胞死亡已知有三種機制，包括電子傳遞、氧化磷酸與ATP產生的破壞；釋放促凋亡因子，例如，AIF、CytoC等；改變細胞氧化還原潛能。

3.2 AIF在細胞凋亡中的作用

AIF所處的位置在線粒體膜間隙中，有相關研究結果顯示，AIF能夠成為非caspases依賴性細胞死亡催化劑，受到凋亡信號的影響，線粒體釋放AIF。AIF受到死亡信號的影響出現轉移行為，經由包漿到達細胞核，與DNA進行結合，因此非-caspases依賴性染色質濃縮。另外，也有相關學者認為AIF本身就可能是caspases中的一種，在不同反應中與caspases配體之間存在交叉，在細胞凋亡的早期，當cas-pases活性出現時，活化后的caspases與caspases激活蛋白能夠導致AIF從線粒體內釋放；反之，AIF在體外能夠促使細胞色素c由純化線粒體內釋放。在相關細胞死亡誘導的研究中，AIF的釋放要早于細胞色素c，且中和AIF能夠阻止細胞的死亡，阻止細胞色素c釋放也能夠達到一致的效果。此結果也充分證實了，在特定的環境中，細胞色素c依賴性caspases活化過程中需要AIF的參與。

4 基因調控機制研究

在近幾年的研究資料中發現，對線蟲的研究中顯示出存在十幾個與細胞凋亡過程具有相關關系的基因，其結果與后期在哺乳動物中所研究出的相關基因結構與功能存在相似性，屬于同源基因，此結果證實細胞凋亡基因在動物進化的過程中存在保守性。就現階段的研究成果而言，證實三類與細胞凋亡具有相關關系的基因，包括細胞凋亡基因、抑制細胞凋亡基因、細胞凋亡過程中協助的基因。

5 結論

細胞死亡的方式就機制而言，主要分為細胞壞死、細胞凋亡，而近幾年研究結果顯示出一個全新的細胞死亡方式，為細胞自噬。細胞自噬與其他兩種細胞死亡方式的主要差異在于，不需要借助于吞噬細胞的吞噬，其信號傳導系統與細胞凋亡的傳到機制存在一致性。近年來針對細胞凋亡機制的研究進展較快，對死亡信號傳導系統與蛋白酶家族的參與性研究等均更為深入。以上所有關于細胞凋亡機制的研究成果均可以應用在臨床疾病研究中，對提升醫療水平以及對新興疾病的研究具有重要意義，可以向臨床應用方向更為深入的發展。

（作者單位：浙江省新昌中學）

[1]張玉龍，馬佳，李志軍.細胞凋亡作用機制的研究進展[J].亞太傳統醫藥，2010，05（03）:123-125.

[2]刁振琦，柳璐，李云濤.細胞凋亡機制的研究進展[J].鄭州鐵路職業技術學院學報，2010，07（03）:37-40.

[3]張曉敏，楊玉艾，杜敏.細胞凋亡機制與主要檢測方法研究進展[J].畜牧獸醫科技信息，2013，09（05）:6-8.