细胞死亡方式

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细胞死亡的方式通常有 3 种:即①细胞坏死 (Necrosis) ,非正常细胞死亡属于细胞坏死,是病理性变化。;②细胞凋亡 (Apoptosis) ,正常细胞死亡亦属于细胞凋亡,通常是生理性变化,以上均是形态学观察和描述,而③细胞程序性死亡 ( Programmed cell death ),是一种选择性的生理死亡,属于分子水平的观察,所以,有学者提出细胞凋亡和细胞程序性死亡有所不同,但,也是细胞凋亡的一种形式。目前也有认为 2 种细胞死亡形式。

(一)细胞坏死:

细胞坏死是细胞受到急性强力伤害时,立即出现的早期反应。包括胞膜直接破坏,大量水份进入细胞,线粒体外膜肿胀而密度增加。核染色质呈絮状,蛋白质合成减慢。如及时去除伤害因素,以上早期反应尚可逆转。若伤害外因持续存在,则发生不可逆的变化。 Ca2+ 升高、引起一系列变化,如细胞骨架破坏,溶酶体释放, pH 下降,最后细胞膜和细胞器破裂,脱氧降解,细胞内容物流出,引起周围组织炎症反应。

(二)细胞凋亡( Apoptosis )

1 .细胞凋亡( apoptosis )的概念,是借用古希腊语,意指细胞的死亡犹如秋天的树叶或花瓣的凋落的死亡方式。 1973 年 Kerr 和 Wyllin 最先提出这一概念,他发现结扎大鼠肝的左,中叶门静脉后,其周围细胞发生缺血性坏死,但由肝动脉供应区的实质细胞仍存活,只是范围逐渐缩小,其间一些细胞不断转变成细胞质小块,不伴有炎症,后在正常鼠肝中也偶然见到这一现象。与细胞坏死的区别的形态特征是:

① 染色质聚集、分块、位于核膜上,胞质凝缩,最后核断裂,细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体(图 2 ); ② 凋亡小体内有结构完整的细胞器,还有凝缩的染色体,可被邻近细胞吞噬消化,因始终有膜封闭,没有内溶物释放,故不会引起炎症; ③线粒体无变化,溶酶体活性不增加; ③ 内切酶活化, DNA 有控降解,凝胶电泳图谱呈梯状; ④ ⑤凋亡通常是生理性变化,而细胞坏死是病理性变化。

2 .细胞经历凋亡的过程

细胞凋亡的形态改变[ 1 , 2 ]是多阶段的,首先是细胞缩小,胞质凝缩,内质网疏松并和胞膜融合,核糖体、线粒体等聚集,但结构无明显改变。细胞内合成一种蛋白质,这种蛋白质可以破坏细胞中溶酶体的外包膜。溶酶体在失去外包膜之后,溶酶体释放出酶,这些酶可以破坏细胞的结构蛋白和 DNA ,形成有线粒体和空泡。但是,细胞膜并不受影响。染色质逐渐凝集成新月状,附在核膜周边,嗜碱性增强。以后细胞核固缩成均一的致密物,进而核碎裂,胞膜完整。继之核膜出芽,固缩染色质脱落。当酶将细胞内部物质消耗之后,细胞即分裂成多个由细胞膜包裹的凋亡小体。形成包膜凋亡小体( apoptotic bodies )。最终凋亡小体被周围吞噬细胞吞噬降解。凋亡细胞或称死亡细胞既告消失。

(三)细胞程序性死亡 Programmed cell death

在细胞凋亡一词出现之前,胚胎学家已观察到动物发育过程中存在着细胞程序性死( programmed death , PCD )现象,近年来 PCD 和细胞凋亡常被做为同义词使用,但两者实质上是有差异的 。首先, PCD 是一个功能性概念,描述在一个多细胞生物体中,某些细胞的死亡是个体发育中一个预定的,并受到严格控制的正常组成部分 ,而凋亡是一个形态学概念,指与细胞坏死不同的受到基因控制的细胞死亡形式;其次, PCD 的最终结果是细胞凋亡,但细胞凋亡并非都是程序化的。

2002 年 10 月 7 日英国人悉尼•布雷诺尔、美国人罗伯特•霍维茨和英国人约翰•苏尔斯顿,因在器官发育的遗传调控和程序性死亡方面的研究,获诺贝尔生理与医学奖。其主要研究是应用线虫( Caenorhabditis elegans ) 个体发育和细胞程序性死亡作为理想的材料。因为其生命周期短,细胞数量少,成熟的成虫若是雌雄同体则有 959 个体细胞,约 2000 个生殖细胞。若是雄虫则有 1031 个体细胞和约 1000 个生殖细胞。神经系统由 302 个细胞组成。这些细胞来自于 407 个前体细胞。这些前体细胞中有 105 个发生了程序死亡。

他们鉴定出了线虫的两个死亡基因 Ced-3 和 Ced-4 。有功能的基因 Ced-3 和 Ced-4 正是细胞发生死亡的先决因素(条件),在人类基因组中也存在着 Ced-3 相似的基因。后来霍维茨又发现了 Ced-9 基因, Ced-9 可以与 Ced-3 和 Ced-4 相互作用,阻止细胞死亡。

为此,已经知道,控制线虫细胞凋亡的基因主要有 3 个 Ced-3 、 Ced-4 和 Ced-9 , Ced-3 和 Ced-4 的作用是诱发凋亡。在缺乏 Ced3 、 Ced-4 的突变体中不发生凋亡。有多余细胞存在。Ced-9 抑制 Ced-3 、 Ced-4 的作用。使凋亡不能发生、 Ced-9 功能不足导致胚胎因细胞过度凋亡而死亡。目前人们已经了解到有些信号传导途径是高度保守的,像线虫 Ced-3 、 Ced-4 和 Ced-9 参与调控的细胞死亡途径,在人类中同样存在。因此对线虫中控制细胞死亡的基因进行研究,将有可能使科学家很快在人体中鉴定出有类似功能的相关基因,对难治之症提供新思路[ 2 ]。


图文参考:http://www.zuobaba.com/checks/jingzixingtaixue/877/index.html

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