細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解

細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解生物體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，不但依賴細(xì)胞增殖和分化，也依賴于細(xì)胞的凋亡。細(xì)胞凋亡（apoptosis）又稱編程性死亡(PCD;ProgrammedCellDeath)，是生物界重要的生命現(xiàn)象之一。

細(xì)胞凋亡是近年來生物學(xué)及醫(yī)學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。凋亡不僅是一種特殊的細(xì)胞死亡類型，它還具有重要的生物學(xué)意義及復(fù)雜的分子生物學(xué)機(jī)制。對(duì)凋亡的研究不僅有助于對(duì)疾病過程中細(xì)胞死亡及其機(jī)制的深入闡明，而且將導(dǎo)致疾病新療法的問世。一:概述細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解1:細(xì)胞凋亡的研究歷史NATUREREVIEWS|MOLECULARCELLBIOLOGYVOLUME2|JULY2001|545細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解VOGT,C.UntersuchungenuberdieEntwicklungsgeschichtederGeburtshelferkroete(Alytesobstetricians).Solothurn,Switzerland:Jent&Gassman,1842.Flemming,W.überdiebildungvonrichtungsfigurenins?ugethiereiernbeimunterganggraaf’scherfollikel.Arch.Anat.Physiol.221–244(1885).Terre,L.Contributionál’étudedel’histolyseetdel’histogénèsedutissumusculairechezl’abeille.C.R.Soc.Biol.(IIeSérie)51,896–898(1889).Kerr,J.F.R.,Wyllie,A.H.&Currie,A.R.Apoptosis:abasicbiologicalphenomenonwithwide-rangingimplicationsintissuekinetics.Br.J.Cancer26,239–257(1972).細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解凋亡一詞是1972年由澳大利亞組織病理學(xué)家JohnKerr首先提出的，本意是花瓣或樹葉從花或樹上掉落或凋落(droppingoff,fallingoff)。1965年Kerr等結(jié)扎大鼠門脈左支，數(shù)小時(shí)內(nèi)大鼠肝左葉開始出現(xiàn)片狀壞死，但周邊部分仍然由肝動(dòng)脈供血而存活，幾周后存活的細(xì)胞開始變小，變圓，皺縮，細(xì)胞膜將胞漿及斷裂的染色質(zhì)分割包圍成致密的顆粒，以后被周圍存活的細(xì)胞吞噬分解，在細(xì)胞死亡過程中始終保持細(xì)胞膜的完整性直到被吞噬消化為止，而且并未在局部發(fā)現(xiàn)炎細(xì)胞浸潤(rùn)。終于在1972年將這種細(xì)胞死亡現(xiàn)象歸為一種嶄新的細(xì)胞死亡類型即凋亡。2:細(xì)胞凋亡的概念細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解細(xì)胞凋亡:細(xì)胞凋亡(Apoptosis)是指細(xì)胞基因調(diào)控的一種自主性的自殺現(xiàn)象。或者說細(xì)胞凋亡是在一定的生理或病理?xiàng)l件下，遵循自身的程序，自我結(jié)束生命的死亡方式。由于這種死亡方式是由基因調(diào)控的死亡過程，因此又稱之為程序性細(xì)胞死亡(ProgrammedCellDeath)。

細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解3:細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的區(qū)別3:細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的區(qū)別細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解JMolMed(1999)77:824–833細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解細(xì)胞壞死:胞膜通透性增加，細(xì)胞外形發(fā)生不規(guī)變化；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張；核染色質(zhì)不規(guī)則位移；線粒體及胞核腫脹；溶酶體破壞；胞膜破裂胞漿外溢；被巨噬細(xì)胞吞噬。細(xì)胞壞死引起周圍炎癥反應(yīng)。凋亡細(xì)胞形態(tài)變化：細(xì)胞變圓，與鄰周細(xì)胞脫離；胞膜表面微絨毛減少或者消失；核質(zhì)固縮(Condensation)，邊移(Margination)；胞漿堅(jiān)實(shí)(Compactness)；細(xì)胞器集中(Squeeze)；胞膜芽生(Bud)；凋亡小體(Apoptotic-body)形成，最后被巨噬細(xì)胞或者鄰近吞噬細(xì)胞吞噬，或排入體腔例如腺腔及血管腔等。這種死亡過程中，不發(fā)生溶酶體，線粒體及胞膜的破裂，沒有內(nèi)涵物的外泄，故不引起炎癥反應(yīng)及周圍組織的次級(jí)損傷。細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解二:細(xì)胞凋亡的特征1:形態(tài)學(xué)特征二:細(xì)胞凋亡的特征細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解1:形態(tài)學(xué)特征細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解凋亡細(xì)胞形態(tài)變化為：細(xì)胞變圓與鄰周細(xì)胞脫離；胞膜表面微絨毛減少或者消失；核質(zhì)固縮(Condensation)，邊移(Margination)；胞漿堅(jiān)實(shí)(Compactness)；細(xì)胞器集中(Squeeze)；胞膜芽生(Bud)；凋亡小體(Apoptotic-body)形成，最后被巨噬細(xì)胞或者鄰近吞噬細(xì)胞吞噬，或排入體腔例如腺腔及血管腔等。這種死亡過程中，不發(fā)生溶酶體，線粒體及胞膜的破裂，沒有內(nèi)涵物的外泄，故不引起炎癥反應(yīng)及周圍組織的次級(jí)損傷。細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解2:細(xì)胞凋亡的生物化學(xué)特征JClinPathol:MolPathol2000;53:55–63細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解JClinPathol:MolPathol2000;53:55–63細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解JClinPathol:MolPathol2000;53:55–63細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解JClinPathol:MolPathol2000;53:55–63細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解（1）鈣離子和蛋白激酶改變：細(xì)胞內(nèi)Ca2+的堆積和重新分布，細(xì)胞核內(nèi)Ca2+的增多，激活核酸內(nèi)切酶的活性，蛋白激酶C在不同細(xì)胞類別和不同周期活性表現(xiàn)不一。（2）核酸內(nèi)切酶激活把DNA內(nèi)切成180堿基對(duì)倍數(shù)的核苷酸片段，呈梯狀電泳現(xiàn)象。（3）組織谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的積累并激活。（4）細(xì)胞骨架如肌動(dòng)蛋白的變化。（5）細(xì)胞表面糖鏈、植物血凝素與玻連蛋白受體增加，磷脂酰絲氨酸的外露改變細(xì)胞表面的生化特性。生物化學(xué)特征細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解NATUREREVIEWS|MOLECULARCELLBIOLOGYVOLUME1|NOVEMBER2000|1253:凋亡的階段細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解JClinPathol:MolPathol2000;53:55–63細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解(1)．信號(hào)傳遞包括環(huán)境因素和體內(nèi)因素

通過受體介導(dǎo)

稱為死亡受體（deathreceptors,DR），

配體（deathligands）

結(jié)合激活死亡蛋白酶系（deathcaspase）

死亡受體有腫瘤壞死因子受體基因家族，CD95（Fas或Apol）和DR（或APO）系列

腫瘤壞死因子受體基因家族，CD95（Fas或Apol）和DR（或APO）。

死亡區(qū)域（deathdomain），參與激發(fā)蛋白酶系列和細(xì)胞產(chǎn)生凋亡調(diào)節(jié)機(jī)制。

(1)．信號(hào)傳遞細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解(2):中央調(diào)控

線粒體

包括Caspases激活因子的釋放，如細(xì)胞色素C(cytochromeC,CytC)、電子傳遞鏈的改變、線粒體膜電位(ΔΨm)的喪失、細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀的改變、Bcl-2家族促進(jìn)和抑制凋亡蛋白的參與等。

線粒體膜通透性的改變(permeabilitytransition,PT)

線粒體內(nèi)膜對(duì)細(xì)胞質(zhì)中分子量≤1500kD，如質(zhì)子、Ca2+、谷胱甘肽等通透性突然增加(可以通過OD540的降低或放射性標(biāo)記物如蔗糖、Ca2+等檢測(cè)出來)。PT孔道蛋白具有感受器的功能。NADH/NAD+、NADPH2/NADP++、pH值、二價(jià)陽離子的濃度、腺苷酸的濃度，這些參數(shù)的改變均能引起PT。細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解細(xì)胞色素C在凋亡中作用

CytC是一種水溶性蛋白，位于線粒體內(nèi)外膜之間，并與內(nèi)膜松弛相連。在胞質(zhì)核糖體上合成去血紅素CytC，經(jīng)專門途徑——無需信號(hào)肽、電化學(xué)勢(shì)和一般的蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，進(jìn)入線粒體內(nèi)外膜之間，在得到一個(gè)血紅素分子后，成為完整的CytC,并帶上正電荷而不能通過外膜。

Apaf-1(apoptosisprotease-activatingfactor1)與Apaf-2(即釋放到胞質(zhì)中的CytC)及Apaf-3(Caspase9)結(jié)合促進(jìn)Caspase-3激活。Bcl-2對(duì)線粒體功能的調(diào)控抑制凋亡蛋白：Bcl-2、Bcl-XL、Mc11、Bfe1、A1等和促凋亡蛋白：Bax、Bcl-XS、Bad、Bak、Bik等，它們分布在線粒體外膜、核膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。Bcl-2抑制PT的機(jī)理是阻止一些小分子如Ca2+從基質(zhì)中釋放以及AIF從內(nèi)外膜之間釋放到胞質(zhì)中。細(xì)胞色素C在凋亡中作用Bcl-2對(duì)線粒體功能的調(diào)控細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解（3）細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變：

形態(tài)變化：細(xì)胞皺縮，核致密，微絨毛消失。

生化特點(diǎn)：多種酶活化及細(xì)胞核的改變。

caspases活化的DNA酶（CAD）進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)使染色體的DNA斷裂引起細(xì)胞死亡。CAD的抑制因子ICAD拮抗CAD。

細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解三：凋亡的分子機(jī)制1：細(xì)胞凋亡的觸發(fā)因子①物理因素：γ射線，紫外線，加熱等。②糖皮質(zhì)激素；③細(xì)胞毒藥物：放射菌素，氨甲喋呤，順鉑，阿糖胞苷等。④受體：APO-1/FAS抗體的受體，TCR-CD3特異抗體的受體；⑤引起cAMP水平升高的化合物：cAMP及其衍生物，霍亂毒素，茶堿⑥細(xì)胞因子TNF-α及TGF-β等。細(xì)胞凋亡的負(fù)性觸發(fā)因子主要是一些生長(zhǎng)因子包括NGF，CSF(G-CSF，

GM-CSF)，IL(IL-2，IL-3，IL-4，IL-6)等。三：凋亡的分子機(jī)制1：細(xì)胞凋亡的觸發(fā)因子細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解2：凋亡基因

Bcl-2(Bcelllymphoma/leuklemia-2，B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2)基因家族。

包括抑制細(xì)胞凋亡的Bcl-2、Bcl-X2、BHRF1和Bak及參與細(xì)胞存活調(diào)節(jié)的Mcl-1、A1和LMW5-HL等。

人Bcl-2基因是從與濾泡性淋巴瘤相關(guān)的t(14∶18)染色體易位的斷裂點(diǎn)部位克隆到。Bcl-2從其正常定位(18q-21)移位于14q-32的免疫球蛋白重鏈并列的位置。導(dǎo)致在淋巴瘤細(xì)胞中該基因的轉(zhuǎn)錄激活以及26kDBcl-2蛋白的過度表達(dá)。Bcl-2基因及其表達(dá)蛋白可抑制多種組織細(xì)胞的凋亡和延長(zhǎng)細(xì)胞壽命，故將其稱為凋亡抑制其因。

Bcl-2蛋日是一種與細(xì)胞器特別是線粒體膜關(guān)聯(lián)的穩(wěn)定蛋白，它主要位于線粒體外膜、核被膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。高濃度Bcl-2蛋白抑制發(fā)生凋亡細(xì)胞內(nèi)質(zhì)中鈣離子的釋放。Bcl-2是通過直接或間接地與細(xì)胞信號(hào)傳遞蛋白(如P53蛋白)作用而調(diào)控細(xì)胞凋亡。Bcl-2通過抗氧化作用或抑制氧自由基的產(chǎn)生，抑制細(xì)胞凋亡，細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解Bcl-2有44％同源并參與調(diào)節(jié)細(xì)胞死亡的蛋白質(zhì)Bcl-X。Bcl-X分2種：Bcl-XL，Bcl-XS。Bcl-XL蛋白可抑制細(xì)胞凋亡，其功能相似于Bcl-2蛋白而較弱。Bcl-Xs的作用與Bcl-2、Bcl-XL相反。Bcl-Xs可能是作為Bcl-2的結(jié)構(gòu)抑制子，通過對(duì)其下游的細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)子的作用而抑制Bcl-2的功能。

Bax蛋白，與Bcl-2有21％同源性。Bax蛋白有對(duì)抗Bcl-2蛋白抑制凋亡的作用。Bcl-2/Bax兩蛋白之間的比例是決定對(duì)細(xì)胞凋亡抑制作用強(qiáng)弱的關(guān)鍵因素，Bcl-2＞Bax，細(xì)胞趨于存活；Bax＞Bcl-2，細(xì)胞趨于凋亡。因此認(rèn)為Bax是極重要的促細(xì)胞凋亡基因之一。Bak是新近發(fā)現(xiàn)的基因，對(duì)Bcl-2有抑制作用，類似Bak/Bcl-Xs。Bak蛋白對(duì)Bcl-2的抑制作用可能是通過其它蛋白質(zhì)信號(hào)傳遞途徑中介。Bak蛋白與Bcl-XL或E1B19K蛋白形成異源二聚體。P53P53腫瘤抑制基因正常時(shí)分為野生型與突變型兩種，野生型P53誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，突變型P53抑制細(xì)胞凋亡。P53是一種核內(nèi)的磷酸蛋白，抑制細(xì)胞周期進(jìn)程。細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解AJPNovember2000,Vol.157,No.5細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解GENES&DEVELOPMENT13:1899–1911?1999細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解C-MycC-Myc原癌基因既有刺激細(xì)胞增生，亦有刺激細(xì)胞發(fā)生凋亡的作用。Myc蛋白與Max蛋白形成二聚體作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，激活介導(dǎo)細(xì)胞增殖的基因和誘導(dǎo)凋亡的基因。細(xì)胞在C-Myc基因作用下出現(xiàn)哪種結(jié)果，取決于細(xì)胞接受的外來信號(hào)。C-Myc基因的作用機(jī)制尚不清楚。目前認(rèn)為，C-Myc可能直接參與啟動(dòng)凋亡，當(dāng)Myc誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡時(shí)，細(xì)胞并不需要進(jìn)入增殖周期狀態(tài)。

ICE(interleukin-1-βconvertingenzyme，白介素1β轉(zhuǎn)換酶)基因家族該家族成員有Ced-3、ICE、Nedd-2/ICH-1、CPP32、TX等。ICE基因家族編碼蛋白酶在凋亡中發(fā)揮重要作用的蛋白酶，其作用底物有PARP[poly(ADP-ribose)polymerase，多聚ADP核糖聚合酶]，U1-70kD、DNA-PK(DNA蛋白激酶)、HH1(H1組蛋白)、Lamins(層粘蛋白)、Fodrin(骨架蛋白)、actins(肌動(dòng)蛋白)、PKC-δ(蛋白激酶C-δ)等。TX→ICE→CPP32→死亡底物PARP→早期凋亡事件。TX→ICE→CPP32→死亡底物PARP→早期凋亡事件。細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解Bax是一個(gè)可溶性蛋白分子，主要位于細(xì)胞漿中，但當(dāng)?shù)蛲霭l(fā)生時(shí)，它從胞漿移到線粒體并與線粒體膜相結(jié)合。位于線粒體的Bcl-2確能與Bax相互作用，而后者也必須在線粒上發(fā)揮其誘導(dǎo)凋亡的作用。3:caspases蛋白酶:凋亡是一種進(jìn)化過程中保留下來的細(xì)胞自殺，發(fā)生的機(jī)制是蛋白溶解系統(tǒng)活化，涉及一組半胱氨酸蛋白酶家族，稱為caspases。Caspase可譯為胱冬肽酶家族，是一組與線蟲CED-3同源的調(diào)控哺乳動(dòng)物細(xì)胞凋亡的蛋白酶家族。細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解蛋白酶前體可在天冬氨酸位點(diǎn)上被切斷成3部份，H2N-端是抑制區(qū)域被移去，另一端COOH-端斷裂成1大1小亞單位稱為死亡區(qū)域，2大2小亞單位結(jié)合成活化酶，可以作用下游效應(yīng)caspases，這種級(jí)聯(lián)反應(yīng)稱為caspasescascade。這種連鎖反應(yīng)的進(jìn)行有賴于caspases的調(diào)節(jié)蛋白、輔助因子、反饋關(guān)系和閾限等控制。如凋亡外界信號(hào)只作用于caspases前體（procaspases），前體可活化蛋白酶激發(fā)因子（initiatorofcaspases），激發(fā)因子可以活化蛋白酶效應(yīng)因子（effectorofcaspases），然后作用于底物蛋白，如核層蛋白（laminine），PARP（poly-ADP-ribospolymerase），DNA碎裂因子（DFF-45）和gelsolin等，蛋白分解引起凋亡。體內(nèi)合成時(shí)均以酶原（相對(duì)分子質(zhì)量30000～50000）形式存在，包括3個(gè)功能區(qū):N端區(qū)、大亞單位（約20000）、小亞單位（約10000）；被激活的過程相似，即通過功能區(qū)間特異位點(diǎn)的蛋白酶解，繼而以大小亞單位形式形成異源二聚體。

3:caspases蛋白酶細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解CHEMBIOCHEM2001,2,20±29細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解ProgressinNeurobiology62(2000)215±249細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解CHEMBIOCHEM2001,2,20±29細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解四:細(xì)胞凋亡的調(diào)控

細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解J.Clin.Invest.109FasandFasl細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解IGF-I細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解NATUREREVIEWS|CANCERVOLUME2|APRIL2002|277細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解J.Clin.Invest.109細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解NATUREREVIEWS|MOLECULARCELLBIOLOGYVOLUME3|FEBRUARY2002|115細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解DRUGDEVELOPMENTRESEARCH52:505–507(2001)細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解BiochemicalandBiophysicalResearchCommunications279,307–312(2000)細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解ProgressinNeurobiology62(2000)215±249細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解NatureImmunology3,221-227(2002)細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解Cell,Vol.108,153–164,January25,2002,Copyright.2002byCellPressGrowthfactor細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解NATURECELLBIOLOGYVOL4JUNE2002CancerandApoptosis細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解ProgressinNeurobiology62(2000)215±249細(xì)胞調(diào)亡專題要點(diǎn)講解Genestransactivatedbyp53aGeneMechanism(s)ofActionbaxPromotesmitochondrialpermeabilitytransition;promotesapoptosisI