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细胞凋亡(Apoptosis)

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细胞凋亡(Apoptosis)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。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。
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。
细胞凋亡(ap。Ptosis)或程序化细胞死亡(programmed cell death,PCD),是多细胞有机体为调控机体发育,维护内环境稳定Pb基因控制的细胞主动死亡过程。目前,细胞自发退化死亡现象有种种命名。较为常用的是程序化细胞死亡(Pr08Nmmed celld6ath,PcD),最初用于胚胎发育方面。胚胎分化过程中特定部位的细胞自发退化死亡是由于该部位的细胞内基因按一定程序表达的结果,又称基因指令性细胞死亡、生理性细胞死、自然发生细胞死亡、细胞舍生、凋亡或细胞凋亡等。
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。
细胞凋亡的过程
细胞凋亡的过程大致可分为四个阶段:
(1)凋亡信号转导
当细胞内外的凋亡诱导因素与被作用的细胞受体结合后,细胞产生复杂的生化反应,并形成与凋亡有关的第二信使: cAMP 、 Ca2+ 、神经酰胺等信号分子形成死亡信号。
(2)凋亡基因激活
调控的凋亡基因在接受死亡信号后,开始按预定程序启动,并合成执行凋亡所需的各种酶和相关物质。
(3)凋亡的执行(共同通路)
凋亡的主要执行者有两类酶:核酸内切酶( endogenous nuclease Dnase )—彻底破坏细胞的生物命令系统; Caspases 3 —细胞的结构全面解体。
(4)凋亡细胞的清除
凋亡后细胞可以被邻近巨噬细胞分解。

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