細胞凋亡概述

摘 要 細胞凋亡是在基因的調控下進行的細胞程序化死亡。細胞凋亡對生物生長發育、傷口愈合等過程具有至關重要的意義。本文將從細胞凋亡的過程及機理對細胞凋亡進行簡單介紹。

關鍵詞 細胞凋亡 凋亡機理

中圖分類號：R730文獻標識碼：A

1細胞凋亡的概念

細胞凋亡這一概念最早在1972年由J.F.R.Kerr等人在研究組織變化時提出的（Kerr J F R等，1972）。細胞凋亡又稱為細胞程序化死亡，是指細胞受到特定的細胞內信號或細胞外信號的誘導刺激，激活下游的死亡途徑，在基因的調控下進行的一系列的細胞死亡過程。

2細胞凋亡的過程及標志

2.1細胞凋亡過程及形態的改變

根據細胞凋亡過程中的形態學特征變化，將細胞凋亡分為3個過程：

（1）凋亡起始階段：細胞表面特化結構消失;內質網囊腔腫脹變大，線粒體膨大;細胞骨架結構紊亂;染色質凝縮分布在核膜一側或周圍;胞質出現大小不均的空泡。

（2）凋亡小體形成階段：染色質進一步凝縮并斷裂為大小不均一的片段，DNA發生斷裂，細胞核解體，細胞質膜或內質網膜包裹著斷裂的DNA和破碎的細胞器通形成許多球形小泡，這些有膜包圍的小泡被稱為凋亡小體（Kerr J F R等，1994）。

（3）吞噬清除階段：凋亡小體形成后，被巨噬細胞和鄰近的細胞識別并吞噬消化（Nagata S等，1995）。

2.2細胞凋亡的生物化學變化

細胞凋亡時不僅發生明顯的形態變化，同時也伴隨著許多生物化學變化的發生。比較明顯的生物化學變化有以下幾種：

（1）細胞質膜上磷脂酰絲氨酸翻轉。

（2）線粒體內膜喪失膜電位。

（3）DNA被隨機切成大小不均一的片段。

（4）凋亡相關蛋白的激活：包括Bcl-2家族蛋白、細胞色素c、Caspase家族蛋白等凋亡相關蛋白的激活（Adams J M等，1998）。

3細胞凋亡的機理和途徑

細胞凋亡的誘導和執行需要一系列分子的配合，包括信號分子，受體，酶和基因調節蛋白。其中，胱天蛋白酶（Caspase）在蛋白質水解酶級聯凋亡途徑過程中起到至關重要的作用。根據胱天蛋白酶是否參與細胞凋亡過程中將細胞凋亡分為兩大類：胱天蛋白酶依賴性細胞凋亡和胱天蛋白酶非依賴性細胞凋亡，而胱天蛋白酶依賴性細胞凋亡又細分為外源途徑、內源途徑和內質網途徑。

3.1外源途徑（死亡受體途徑）

死亡配體是一類由細胞分泌的可以引起細胞凋亡的細胞外信號蛋白，它能與靶細胞表面的死亡受體結合，啟動細胞凋亡的外源途徑。死亡受體是一種穿膜蛋白，由配體結合域、穿膜域和效應域三部分組成，屬于腫瘤壞死因子家族，包括TNF受體和Fas死亡受體。

3.2內源途徑（線粒體途徑）

線粒體是細胞的動力工廠，為細胞正常的代謝提供能量。同時線粒體也與細胞凋亡過程密切相關，當受到損傷和脅迫時，會促使線粒體向細胞質溶質中釋放凋亡相關因子，如細胞色素c、AIF，激活內源途徑細胞凋亡。

3.3內質網途徑

內質網維持著細胞內Ca2+的動態平衡，當細胞發生凋亡時，Ca2+的動態平衡被打破，位于內質網膜上的Caspase-12被激活，導致細胞凋亡。

4胱天蛋白酶非依賴性凋亡

位于線粒體內膜的凋亡誘導因子AIF被釋放到細胞質溶質中可以進入到細胞核內誘導DNA大片段斷裂和染色體聚集誘發細胞凋亡（Cande C，2002）。

作者簡介：金宏坤，1994年3月15日出生，男，遼寧省沈陽市人，中國海洋大學海洋生命學院研究生在讀，細胞生物學專業，研究方向：細胞生物學。

參考文獻

[1] Kerr，J.F.&A.H.Wyllie&A.R.Currie.Apoptosis： a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics[J].Br J Cancer， 1972，26（04）：239.

[2] Kerr，J.F.R.&C.MWinterford&B.V.Harmon.Apoptosis. Its significance in cancer and cancer therapy[J].Caner， 1994， 73（08）：2013-2026.

[3] Nagata，S&P.Gotstein.The fas death fctor[J].Science， 1995（267）：1449.

[4] Adams，J.M&S.Cory.The Bcl‐2 protein family： arbiters of cell survival[J].Science，1998（281）：1322–1326.

[5] Cande，C.Apoptosis-inducing factor （AIF）： key to the conserved caspase-independent pathways of cell death[J].Journal of Cell Science， 2002， 115（24）：4727-4734.