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細(xì)胞壞死與凋亡簡要

點(diǎn)擊次數(shù)：15717 發(fā)布時(shí)間：2012/10/25 9:16:50

死亡是生命的普遍現(xiàn)象，但細(xì)胞死亡并非與機(jī)體死亡同步。正常的組織中，經(jīng)常發(fā)生“正常”的細(xì)胞死亡，它是維持組織機(jī)能和形態(tài)所必需的。細(xì)胞死亡的方式通常有3種：即①細(xì)胞壞死（necrosis）。②細(xì)胞凋亡（apoptosis）。③細(xì)胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）。

一、細(xì)胞壞死

是細(xì)胞受到化學(xué)因素（如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有毒物質(zhì)）、物理因素（如熱、輻射）和生物因素（如病原體）等環(huán)境因素的傷害，引起細(xì)胞死亡的現(xiàn)象。壞死細(xì)胞的形態(tài)改變主要是由下列2種病理過程引起的，即酶性消化和蛋白變性。參與此過程的酶，如來源于死亡細(xì)胞本身的溶酶體，則稱為細(xì)胞自溶（autolysis）；若來源于浸潤壞死組織內(nèi)白細(xì)胞溶酶體，則為異溶（heterolysis）。

細(xì)胞壞死初期，胞質(zhì)內(nèi)線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫脹、崩解，結(jié)構(gòu)脂滴游離、空泡化，蛋白質(zhì)顆粒增多，核發(fā)生固縮或斷裂。隨著胞質(zhì)內(nèi)蛋白變性、凝固或碎裂，以及嗜堿性核蛋白的降解，細(xì)胞質(zhì)呈現(xiàn)強(qiáng)嗜酸性，故壞死組織或細(xì)胞在蘇木精/伊紅染色切片中，胞質(zhì)呈均一的深伊紅色，原有的微細(xì)結(jié)構(gòu)消失。在含水量高的細(xì)胞，可因胞質(zhì)內(nèi)水泡不斷增大，并發(fā)生溶解，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)完全消失，*后細(xì)胞膜和細(xì)胞器破裂，DNA降解，細(xì)胞內(nèi)容物流出，引起周圍組織炎癥反應(yīng)（圖15-3）。

圖15-3 細(xì)胞壞死與凋亡的形態(tài)區(qū)別

二、細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡（cell apoptosis）是借用古希臘語，表時(shí)細(xì)胞象秋天的樹葉一樣凋落的死亡方式。1972年Kerr*先提出這一概念，他發(fā)現(xiàn)結(jié)扎大鼠肝的左、中葉門靜脈后，其周圍細(xì)胞發(fā)生缺血性壞死，但由肝動(dòng)脈供應(yīng)區(qū)的實(shí)質(zhì)細(xì)胞仍存活，只是范圍逐漸縮小，其間一些細(xì)胞不斷轉(zhuǎn)變成細(xì)胞質(zhì)小塊，不伴有炎癥，后在正常鼠肝中也偶然見到這一現(xiàn)象。

凋亡細(xì)胞的主要特征是（參見表15-2）：①染色質(zhì)聚集、分塊、位于核膜上，胞質(zhì)凝縮，*后核斷裂，細(xì)胞通過出芽的方式形成許多凋亡小體（圖15-4）；②凋亡小體內(nèi)有結(jié)構(gòu)完整的細(xì)胞器，還有凝縮的染色體，可被鄰近細(xì)胞吞噬消化，因始終有膜封閉，沒有內(nèi)溶物釋放，故不會(huì)引起炎癥；③凋亡細(xì)胞中仍需要合成一些蛋白質(zhì)，但是在壞死細(xì)胞中ATP和蛋白質(zhì)合成受阻或終止；④核酸內(nèi)切酶活化，導(dǎo)致染色質(zhì)DNA在核小體連接部位斷裂，形成約200bp整數(shù)倍的核酸片段，凝膠電泳圖譜呈梯狀；⑤凋亡通常是生理性變化，而細(xì)胞壞死是病理性變化。

表15-2 細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的區(qū)別

區(qū)別點(diǎn)	細(xì)胞凋亡	細(xì)胞壞死
起因	生理或病理性	病理性變化或劇烈損傷
范圍	單個(gè)散在細(xì)胞	大片組織或成群細(xì)胞
細(xì)胞膜	保持完整，一直到形成凋亡小體	破損
染色質(zhì)	凝聚在核膜下呈半月狀	呈絮狀
細(xì)胞器	無明顯變化	腫脹、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)崩解
細(xì)胞體積	固縮變小	腫脹變大
凋亡小體	有，被鄰近細(xì)胞或巨噬細(xì)胞吞噬	無，細(xì)胞自溶，殘余碎片被巨噬細(xì)胞吞噬
基因組DNA	有控降解，電泳圖譜呈梯狀	隨機(jī)降解，電泳圖譜呈涂抹狀
蛋白質(zhì)合成	有	無
調(diào)節(jié)過程	受基因調(diào)控	被動(dòng)進(jìn)行
炎癥反應(yīng)	無，不釋放細(xì)胞內(nèi)容物	有，釋放內(nèi)容物。

圖15-4 左，正常胸腺細(xì)胞；右，凋亡胸腺細(xì)胞（注意凋亡小體）

在細(xì)胞凋亡一詞出現(xiàn)之前，胚胎學(xué)家已觀察到動(dòng)物發(fā)育過程中存在著細(xì)胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）現(xiàn)象，它是胚胎正常發(fā)育所必需的。近年來PCD和細(xì)胞凋亡常被做為同義詞使用，但兩者實(shí)質(zhì)上是有差異的。首先，PCD是一個(gè)功能性概念，描述在一個(gè)多細(xì)胞生物體中，某些細(xì)胞的死亡是個(gè)體發(fā)育中一個(gè)預(yù)定的，并受到嚴(yán)格控制的正常組成部分，而凋亡是一個(gè)形態(tài)學(xué)概念，指與細(xì)胞壞死不同的受到基因控制的細(xì)胞死亡形式；其次，PCD的*終結(jié)果是細(xì)胞凋亡，但細(xì)胞凋亡并非都是程序化的。

線蟲Caenorhabditis elegans是研究個(gè)體發(fā)育和細(xì)胞程序性死亡的理想材料。其生命周期短，細(xì)胞數(shù)量少，成熟的成蟲若是雌雄同體則有959個(gè)體細(xì)胞，約2000個(gè)生殖細(xì)胞。若是雄蟲則有1031個(gè)體細(xì)胞和約1000個(gè)生殖細(xì)胞。神經(jīng)系統(tǒng)由302個(gè)細(xì)胞組成，這些細(xì)胞來自于407個(gè)前體細(xì)胞，這些前體細(xì)胞中有105個(gè)發(fā)生了程序死亡。

麻省理工學(xué)院的Robert Horvitz 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組采用體細(xì)胞突變的方法發(fā)現(xiàn)共有14 個(gè)基因在C. elegans 細(xì)胞凋亡中起作用，其中在細(xì)胞凋亡的實(shí)施階段起作用的主要有3個(gè)：Ced-3、Ced-4和Ced-9，其中Ced-3和 Ced-4的作用是誘發(fā)凋亡，在缺乏Ced-3、Ced-4的突變體中不發(fā)生凋亡，有多余細(xì)胞存在。Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用，使凋亡不能發(fā)生，Ced-9功能不足導(dǎo)致胚胎因細(xì)胞過度凋亡而死亡。

2002年10月7日英國人悉尼·布雷諾爾、美國人羅伯特·霍維茨和英國人約翰·蘇爾斯頓，因在器官發(fā)育的遺傳調(diào)控和細(xì)胞程序性死亡方面的研究，獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

原創(chuàng)作者：上海恒遠(yuǎn)生物技術(shù)發(fā)展有限公司