細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征V:1.0精細(xì)整理，僅供參考細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征日期：20xx年X月細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征【摘要】細(xì)胞凋亡是細(xì)胞的主動(dòng)死亡過程，此過程涉及一系列基因的激活表達(dá)和調(diào)控。凋亡是為了適應(yīng)生存環(huán)境的主動(dòng)死亡過程，并不是病理?xiàng)l件下的損傷。核酸內(nèi)切酶反應(yīng)是凋亡分子(APO)的重要步驟。目前，人們對細(xì)胞凋亡的發(fā)生機(jī)制及其與疾病的關(guān)系有了比較全面清晰的認(rèn)識,這對重新認(rèn)識疾病的發(fā)生機(jī)制具有劃時(shí)代的意義。而認(rèn)識細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征有助于我們更好的了解細(xì)胞凋亡,故本文主要就細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征進(jìn)行綜述?！娟P(guān)鍵詞】細(xì)胞凋亡；生物學(xué)特征；形態(tài)學(xué)特征；生化特征細(xì)胞凋亡的特征1.形態(tài)學(xué)特征1.1.電鏡下觀察特征凋亡細(xì)胞在電鏡下表現(xiàn)為：細(xì)胞核縮小，電子密度增高，核膜皺縮，染色體密集于核膜下，分布不均勻。后來，核被分解成碎片，核碎片在細(xì)胞質(zhì)中與細(xì)胞器等成分一起被細(xì)胞膜包裹。從外觀上看，細(xì)胞表面產(chǎn)生了許多泡狀或牙泡狀突起。以后逐漸分離，形成了單個(gè)的凋亡小體。此后，細(xì)胞質(zhì)密度增高，細(xì)胞骨架可被破壞，但細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)可以保持到細(xì)胞凋亡后期。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在細(xì)胞凋亡后期擴(kuò)張成泡狀，與細(xì)胞膜融合成胞質(zhì)氣泡。這時(shí)，凋亡小體逐漸脫離細(xì)胞體，進(jìn)入間質(zhì)。于是凋亡細(xì)胞被逐步解體。從細(xì)胞凋亡開始到凋亡小體的出現(xiàn)才數(shù)分鐘，而整個(gè)細(xì)胞凋亡的過程可以持續(xù)數(shù)小時(shí)。1.2細(xì)胞凋亡的三個(gè)階段按細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征變化，細(xì)胞凋亡可分為如下三個(gè)階段：=1\*GB2⑴凋亡開始時(shí)，細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)(如微絨毛、細(xì)胞突起及細(xì)胞表面的褶皺等)消失，但細(xì)胞膜依然完整，沒有失去選擇通透性；線粒體大體保持完整，但是偶爾也見到線粒體變大，嵴增多；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膨脹擴(kuò)大；細(xì)胞骨架的結(jié)構(gòu)有時(shí)變得致密和紊亂；染色質(zhì)濃縮從而呈致密堿性染色,并分布在核膜周圍或一側(cè)，呈眼球狀。細(xì)胞凋亡會(huì)使細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核和細(xì)胞膜發(fā)生一系列生物化學(xué)和物理上的變化=2\*GB3②。在細(xì)胞凋亡早期，細(xì)胞膨脹變圓，與鄰近細(xì)胞的聯(lián)系斷絕并且脫離后皺縮。在細(xì)胞質(zhì)中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫脹積液形成液泡,此時(shí)胞質(zhì)細(xì)胞器壓縮，但線粒體的形態(tài)仍保持正常。在細(xì)胞核內(nèi)，染色質(zhì)逐漸凝集成新月狀，附在核膜周邊，嗜堿性增強(qiáng)。最終細(xì)胞核裂解為由核膜包裹的碎片。在細(xì)胞膜上，細(xì)胞結(jié)點(diǎn)不再相連，細(xì)胞膜變得更活躍進(jìn)而發(fā)生內(nèi)陷。這些變化都將導(dǎo)致細(xì)胞裂解為由細(xì)胞膜包裹細(xì)胞內(nèi)容物的凋亡小體。在生理?xiàng)l件下細(xì)胞膜上發(fā)生特定的調(diào)節(jié)作用，這可以使吞噬細(xì)胞識別并吞噬凋亡小體。在細(xì)胞發(fā)生凋亡的過程中不會(huì)伴有細(xì)胞內(nèi)容物滲漏和炎癥反應(yīng)。=2\*GB2⑵形成凋亡小體。=3\*GB2⑶凋亡小體形成后，被巨噬細(xì)胞吞噬消化，此過程不影響其他細(xì)胞的生理功能，也不引起周圍細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。2.生化特征2.1胞漿Ca2+和H+水平升高與細(xì)胞凋亡相關(guān)的酶，最主要的就是凋亡性核酸內(nèi)切酶（apoptoticendonuclease），而該酶又分為DNaseⅠ型酶和DNaseⅡ型酶。DNaseⅠ型酶為Ca2+（主要）、Mg2+依賴性核酸內(nèi)切酶，該種酶能夠被Ca2+和Mg2+所激活，并且隨著其濃度的增加活性增加。所以要想該酶更好地發(fā)揮作用，就必須升高Ca2+的水平；DNaseⅡ型酶為pH依賴性核酸內(nèi)切酶，同理，要想該酶更好地發(fā)揮作用，也必須得升高的H+的水平。早在20世紀(jì)70年代就有人發(fā)現(xiàn)在正常細(xì)胞中存在由Ca2+和Mg2+依賴性內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶，這種Ca2+、Mg2+依賴性核酸內(nèi)切酶是一種雙鏈DNA內(nèi)切酶，將這類與凋亡有關(guān)的核酸內(nèi)切酶DNase，統(tǒng)稱為凋亡性核酸內(nèi)切酶。經(jīng)這種酶切割后所產(chǎn)生的DNA最小單位長度為180bp，其余DNA片段長度為180bp的倍數(shù)（寡聚體），經(jīng)此酶的消化，可產(chǎn)生類似凋亡細(xì)胞的DNA降解現(xiàn)象，Ca2+和Mg2+能激活此酶的活性，Zn2+顯著抑制其作用。DNA的切割動(dòng)力學(xué)分析表明，這種DNA降解片段可以在1~2h內(nèi)檢測到，DNA降解過程從細(xì)胞死亡前5h開始，到24h絕大多數(shù)凋亡細(xì)胞降解達(dá)到高峰。目前已有更多的實(shí)驗(yàn)證明，胞內(nèi)酸性pH或H+濃度的增加可促發(fā)凋亡的形成，其機(jī)制可能與相關(guān)蛋白酶類的激活有關(guān)。Park等在細(xì)胞培養(yǎng)中，通過改變pH研究白血病HL-60細(xì)胞凋亡，發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)基（細(xì)胞外pH）pHe=6.2~6.4時(shí)細(xì)胞pHi為6.6~6.9即誘發(fā)凋亡；當(dāng)pHe=5時(shí)，細(xì)胞則表現(xiàn)為壞死形式。這一實(shí)驗(yàn)顯示了胞內(nèi)pHi可在一定范圍內(nèi)決定細(xì)胞的死亡形式。Gottlieb等則以細(xì)胞表面Fas蛋白抗體、放線菌酮及紫外線分別處理細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)當(dāng)細(xì)胞pHi降至6.8以下后，才相繼出現(xiàn)“梯狀DNA片斷”及凋亡的形態(tài)特征，進(jìn)一步表明了酸性pHi參與調(diào)控細(xì)胞凋亡的發(fā)生。此外，由于凋亡性核酸內(nèi)切酶被激活，所以細(xì)胞凋亡時(shí)細(xì)胞的蛋白質(zhì)含量會(huì)明顯減少。2.2最主要的生物化學(xué)特征為，核DNA片段化對于絕大多數(shù)類型的細(xì)胞來說，凋亡過程的最后階段都會(huì)發(fā)生細(xì)胞核DNA的降解，成為片段化小體。由于核酸內(nèi)切酶激活，基因組的DNA在核小體連接區(qū)發(fā)生非隨機(jī)性降解，產(chǎn)生寡核小體片段，其大小相當(dāng)于核小體(180—200bp)的倍數(shù)。由于降解后產(chǎn)生的DNA片段是由多聚體組成，故在瓊脂糖凝膠電泳中可見特征性的“梯”狀(1adderpattern)條帶。但在整個(gè)過程中，線粒體內(nèi)的DNA并不發(fā)生斷裂。2.3細(xì)胞膜磷脂酰絲氨酸外翻磷脂酰絲氨酸，英文名Phosphatidylserine，簡稱PS，由天然大豆榨油剩余物提取。是細(xì)胞膜的活性物質(zhì)，尤其存在于大腦細(xì)胞中。其功能主要是改善神經(jīng)細(xì)胞功能，調(diào)節(jié)神經(jīng)脈沖的傳導(dǎo)，增進(jìn)大腦記憶功能。細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類等物質(zhì)組成，脂質(zhì)以雙分子層的形式存在。在細(xì)胞凋亡早期，細(xì)胞膜的平衡結(jié)構(gòu)被打亂,不對稱性分布發(fā)生改變，表現(xiàn)為外翻。此時(shí)細(xì)胞膜與外界接觸消失。2.4線粒體變化在細(xì)胞凋亡早期，線粒體會(huì)發(fā)生兩個(gè)主要變化，一是跨膜電位下降，二是膜的通透性增強(qiáng)。當(dāng)線粒體膜外電勢差減少時(shí)，線粒體膜電位降低，并可以引起其膜內(nèi)一系列生化改變，如caspase活化等。此時(shí)跨膜電位雖然下降，但仍然存在。另外，此時(shí)線粒體對膜外蛋白質(zhì)的通透性增強(qiáng)，以便可溶性的膜間蛋白從線粒體釋放出來。3.細(xì)胞凋亡的檢測方法3．1形態(tài)學(xué)檢測3.1.1顯微鏡檢測光學(xué)顯微鏡下可觀察細(xì)胞形態(tài)特征，如細(xì)胞縮小，核質(zhì)固縮聚集形成小體及吞噬現(xiàn)象等；電子顯微鏡下可見核仁消失，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體增多，細(xì)胞膜微絨毛消失等，電鏡超微結(jié)構(gòu)是診斷細(xì)胞凋亡最可靠的指標(biāo)，尤其是凋亡小體的發(fā)現(xiàn)。3.2生化檢測凋亡細(xì)胞核DNA電泳時(shí)，顯示出180~200bp及其不同倍數(shù)的梯帶，這被視為最典型的凋亡指標(biāo)。此外還可以進(jìn)行流式細(xì)胞分析、TUNEL測定等。由上可知，在細(xì)胞凋亡的時(shí)候可發(fā)生一系列形態(tài)學(xué)及生物化學(xué)方面的變化，這些變化對細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的影響，使細(xì)胞程序性死亡。參考文獻(xiàn)：=1\*GB3①朱秀敏(邢臺學(xué)院生物化學(xué)系，河北邢臺054001)《細(xì)胞凋亡的形態(tài)特征與分子機(jī)制研究進(jìn)展》【中圖分類號】11393(文獻(xiàn)標(biāo)識碼A【文章編號】1005-9202(2011)13-2595-03=2\*GB3②楊宇澤、師如意、谷傳慧《細(xì)胞凋亡的特征、檢測方法及生物學(xué)意義》上海畜牧獸醫(yī)通訊2008年第5期=3\*GB3③周建華，叢國正，高閃電，?；菔|《細(xì)胞凋亡的研究進(jìn)展》【中圖分類號】Q25[文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州獸醫(yī)研究所，家畜疫病病原生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部畜禽病毒學(xué)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，國家口蹄疫參考實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730046④柳垂亮、李玉娟《中性粒細(xì)胞凋亡與炎癥反應(yīng)》GuangdongMeicalJournalNov,2002,Vol,23,No.11=5\*GB3⑤于麗華、董海東《凋亡小體形成的組織化學(xué)分析