细胞凋亡与死亡的概念

基本概念

细胞凋亡(apoptosis)是指在一定的生理和病理条件下,生物体为维护内环境的稳定或者是器官与组织构建的需要,通过基因调控使细胞自主死亡的一种形式。与细胞坏死不同,细胞凋亡不是一种被动过程,而是一种主动的行为。它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等机制。它并不是病理条件下自体损伤的一种现象,而是更好地适应生存环境而主动采取的一种死亡过程。细胞凋亡可发生于成年生物体内无用的、老化的或受损伤的细胞,也可见于早期胚胎发生阶段的器官形成过程中。细胞凋亡的概念由澳大利亚昆士兰大学医学院的Kerr和其同事于1972年首次提出,直到近年来人们才真正认识到细胞凋亡具有重要的生物学意义。细胞凋亡是机体的一种基本生理机制,并贯穿于机体的整个生命活动过程,诸如胚胎的发育、新老细胞的交替、组织的退化与萎缩、肿瘤细胞的自发性抑制等。

细胞凋亡的特性有:细胞染色质浓集和边移,核碎裂后被细胞膜包裹而形成凋亡小体(apoptotic body);细胞固缩而细胞膜完整;胞质空泡;在Ca2+、Mg2+依赖的核酸内切酶作用下,DNA在核小体连接处被切成180~200bp或其整数倍的片段,在琼脂糖凝胶电泳时呈现特殊的DNA阶梯状条带。在多数情况下,细胞凋亡为自然发生,但也可由一些生理性或病理性因素诱发。一般认为,细胞凋亡一旦发生便不可逆转。

细胞凋亡与细胞坏死的区别

细胞死亡通常有两种方式:细胞坏死(necrosis)与细胞凋亡。细胞凋亡与坏死在发生条件、细胞形态以及生化代谢方面均有显著差异,但最主要的区别在于凋亡是由细胞内基因编程调控的。

一般而言,细胞凋亡与细胞坏死的主要区别有:

  1. 细胞坏死时,先出现细胞膜与受体受损,线粒体膜结构、流动性和渗透性受损,进而细胞溶解、坏死;而细胞凋亡时,上述结构与功能均无变化。
  2. 细胞坏死时,ATP和蛋白质合成受到抑制乃至终止;而细胞凋亡时,ATP、mRNA和蛋白质合成依旧,细胞第二信号系统继续活动。
  3. 细胞坏死时,DNA随机降解,电泳不出现阶梯状条带;细胞凋亡时,DNA在核小体(internucleosome)连接处被切成180~200bp或其整数倍的片段,因而在琼脂糖凝胶电泳时呈现特殊的DNA阶梯状条带。
  4. 细胞坏死时,由于细胞内容物溢出而引起局部炎症反应甚至组织损伤;细胞凋亡时,细胞内容物不外溢,不引起局部炎症反应或局部损伤。
  5. 细胞坏死时,可因发生机制不同而出现再生修复;细胞凋亡时,不出现再生修复。
  6. 细胞坏死时,细胞往往成群死亡;细胞凋亡时,在组织中呈分散状态分布。

细胞凋亡与细胞坏死的比较

细胞凋亡与细胞坏死的比较

值得指出的是,某些细胞经处理后显示出典型的细胞凋亡形态学变化,但是没有核小体间的DNA断裂现象;与此相对,某些细胞(例如心肌细胞)当呈现明显的核内DNA降解时却不显示典型的细胞凋亡形态学变化(诸如染色质的浓集与边移等)。

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