细胞凋亡
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1.基本概念及其基本特征
不可逆的细胞损伤最终导致细胞死亡有两种主要方式，即坏死（necrosis）和凋亡。1972年由Kerr提出的 细胞凋亡 这一概念用以描述一种在形态学上区别于坏死的死亡方式。这是一种高度基因调控的程序性细胞死亡方式，又称细胞程序性死亡（programmed cell death）。其具有特定形态学和生物化学特征。细胞主动地运用基因调控程序引起自身死亡，即细胞自杀（cell suicide）。通过细胞凋亡，多细胞有机体清除受损伤的 衰老 或无用的细胞，而不引起或仅引起极轻微的机体微环境损伤或炎症。凋亡对细胞有丝分裂起互补但相反作用，对于维持组织内环境稳定，细胞群动力学平衡、胚胎发育及成人组织、器官、机体的各种生理功能和病理反应等是必不可少的]。
细胞凋亡具有特定形态学和生物化学特征：
（1）形态学特征：凋亡常发生于单个细胞，其形态变化分3个阶段：第一阶段可见凋亡细胞与相邻细胞分离，细胞皱缩，染色质浓缩，聚集于核膜周围呈半月形，亦可发生核断裂，核仁裂解。第二阶段可见细胞表面突出，分成多个膜包绕小体，含有部分核和／或完整的细胞器，称为凋亡小体（apoptosis bodies）。第三阶段，凋亡小体被组织细胞或吞噬细胞吞噬降解。在有内皮的腔中如胆管、凋亡小体可以排入腔内；在组织培养中，凋亡细胞与邻近细胞和培养基质相分离。整个凋亡过程在几小时内全部完成。与坏死相比，凋亡的显著特点是整个过程中浆膜保持完整，减少了细胞成分外漏，因此，没有或仅有很轻炎症反应。而坏死是病理因素作用使细胞膜失去完整性而引起细胞溶解，通常波及相邻细胞，表现为细胞肿胀，细胞器溶解，细胞膜破裂，伴有组织炎症。由于凋亡过程迅速，凋亡小体较小，因此，在光镜下不易发现细胞凋亡。
（2）生物化学特征：细胞凋亡的生物化学特征是DNA断裂，这种断裂不是随机的，它与细胞内核酸内切酶的激活有关。在内切酶作用下，细胞核中的DNA裂解成核小体大小的片段，每个核苷酸片段大约有180～200个碱基对。在琼脂糖凝胶电泳上出现典型的阶梯样的DNA区带。而坏死的细胞，DNA被溶酶体释放的多种水解酶随机降解，DNA电泳呈模糊、微弱的踪迹，不能形成阶梯状，以此可区别细胞凋亡和坏死。但是核小体断裂是凋亡的晚期表现，并不普遍存在。
2.细胞凋亡的过程及其分子调节
每个细胞都有一种固定的内在装置清除主动自杀细胞。凋亡的程序有以下几个阶段：首先是激发凋亡反应。诱导细胞凋亡的刺激物称为凋亡原（apogen），包括内源性调节蛋白和激素，如糖皮质激素、转化生长因子（TGF－β）、肿瘤坏死因子（TNF－α），病毒、细菌及其毒性产物，如肝炎病毒、疱疹病毒、革兰阴性菌内毒素脂多糖（LPS）和葡萄球菌毒素（SEB）等；外源性化学物质，如酒精、可卡因、氨基半乳糖等；氧化、缺氧和射线作用等。第二阶段包括确定所接受的信号并将其转导至实施凋亡的装置。信号传导途径有酪氨酸激酶途径、肌醇磷酸途径、类固醇受体、细胞因子受体等，不同刺激通过不同的信号途径使不同分化和成熟程度的细胞产生凋亡。第三阶段则执行凋亡程序，其涉及一些酶的变化，包括蛋白酶、转谷氨酞胺酶、内切酶等。第四阶段为死亡后期，胞膜包裹凋亡小体并发生表型变化，促进了吞噬细胞对凋亡小体的吞噬作用。
细胞凋亡过程受到如下一些基因及细胞因子的调节：
（1）Bcl-2 基因家族：Bc1-2基因（B-cell lymphoma／leukaemia-2 gene，B细胞淋巴瘤或 白血病 基因-2）代表一个基因家族包括Bd-2、bax、Bcl-xl及Bfl-l等。Bcl-2具有抑制细胞凋亡，促进细胞存活的活性，属抗凋亡蛋白，此类尚有Bcl-xl、Bfl-1，均属于调亡抑制因子，而Bax、Bak、bad、Bcl-xs等则与Bcl－2蛋白结合，形成异二聚体而使其失活，故可促进细胞凋亡。细胞是否进入凋亡途径，取决于Bcl-2家族中凋亡原（bax、Bad、Bcl-xs）和抗凋亡原（ bcl-2 、bc1-xl）之间的复杂的平衡状态。
（2）c-myc基因家族：c-myc基因家族包括c-myc、n-myc、1-myc等，过去认为该家族是癌基因家族，近来发现，c-myc对肿瘤生长具双重调节作用，在生长因子存在时，c-myc促进癌细胞的增殖，而生长因子缺乏时，则可调节癌细胞的凋亡。
（3）P53：P53是一种抑癌基因，其在DNA损伤时被激活而引起细胞凋亡，野生型P53促进凋亡，而突变型P53抑制凋亡。
（4）Fas／Apo-l（CD95）：Fas是人体多种细胞表面的一种膜蛋白，属 神经生长 因子受体和肿瘤坏死因子受体家族。Fas在许多正常类型细胞和恶性细胞中都有表达。T淋巴细胞、上皮细胞不仅表达Fas，也表达Fas配体，当某一细胞的Fas和另一细胞的Fas配体相结合时，可以导致表达Fas的细胞凋亡。
（5）ICE：白介素-1β转化酶（interleukin-1β converting enzyme，ICE）是一种蛋白裂解酶，可激活白介素 1β。ICE基因过度表达可导致细胞的凋亡。有人认为ICE基因可能是人的细胞凋亡基因。
此外，肿瘤坏死因子、转化生长因子均可诱导凋亡。
