細胞凋亡相關(guān)研究進展

李書恒

摘要：細胞凋亡（apoptosis）是機體正常細胞在受到生理和病理性刺激后出現(xiàn)的一種自發(fā)的死亡過程，是一個主動、高度有序、基因控制及一系列酶參與的過程。細胞凋亡在保證多細胞生物健康生存過程中扮演著關(guān)鍵角色，對個體的正常發(fā)育具有重要作用。它在多細胞生物的組織分化、器官發(fā)育、機體穩(wěn)態(tài)的維持中有著重要的意義。近年來成為生物學(xué)領(lǐng)域中的最新課題之一， 從它產(chǎn)生之日起， 就在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響并占有重要地位。

關(guān)鍵詞：細胞凋亡；特征；檢測方法；生物學(xué)意義

細胞凋亡（apoptosis）是指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞自主的有序的死亡，最早是1972年由Kerr教授根據(jù)形態(tài)學(xué)特征首先提出的。細胞凋亡與細胞壞死不同，細胞凋亡不是一件被動的過程，而是主動過程，它涉及一系列基因的激活、表達以及調(diào)控等作用。它并不是病理條件下，自體損傷的一種現(xiàn)象，而是為更好地適應(yīng)生存環(huán)境而主動爭取的一種死亡過程[1]。

一、細胞凋亡的特征

形態(tài)學(xué)觀察細胞凋亡的變化是多階段的， 細胞凋亡往往涉及單個細胞，即便是一小部分細胞也是非同步發(fā)生的[1-2]。首先出現(xiàn)的是細胞體積縮小，連接消失，與周圍的細胞脫離，然后是細胞質(zhì)密度增加，線粒體膜電位消失，通透性改變，釋放細胞色素 C 到胞漿，核質(zhì)濃縮，核膜核仁破碎，DNA 降解成為約180bp-200bp片段；胞膜有小泡狀形成，膜內(nèi)側(cè)磷脂酰絲氨酸外翻到膜表面，胞膜結(jié)構(gòu)仍然完整.

二、細胞凋亡的檢測方法

1、電鏡形態(tài)學(xué)觀察。雖然光學(xué)顯微鏡下可以看見胞膜起泡現(xiàn)象和凋亡小體，但凋亡細胞的形態(tài)學(xué)變化大多發(fā)生在超微結(jié)構(gòu)，因此用光鏡觀察難以令人滿意。電鏡形態(tài)學(xué)觀察是迄今為止判斷凋亡最經(jīng)典、最可靠的方法，被認為是確定細胞凋亡的標準[3]。

但仍有缺點：（1）只能定性，不能定量；（2）標本處理過程復(fù)雜，設(shè)備相對昂貴，對檢查者的技術(shù)水平要求較高，不適于大批標本檢測；（3）在組織切片上進行電鏡觀察時，有時凋亡很難與正常細胞有絲分裂相鑒別，因為兩種情況下都可出現(xiàn)染色質(zhì)濃聚。如同時進行熒光染色，可彌補電鏡檢查的不足.

2、生化檢測。生化檢測最常見的方法是 ：（1）電泳 ：瓊脂糖凝膠電泳，可以檢測細胞凋亡時細胞內(nèi) DNA 出現(xiàn)特征性的 “梯子狀”帶紋；聚丙烯酰胺凝膠電泳，可以原位檢測核酸內(nèi)切酶的活性 。（2）流式細胞術(shù)：可以檢測細胞凋亡在生化代謝及分子水平的表現(xiàn) ，同時闡明凋亡細胞與細胞周期的關(guān)系，有較高的靈敏性[4]。

（3）原位缺口翻譯法：用來檢測凋亡細胞中DNA的斷裂情況，這種方法耗時短，具有安全、快速、特異性強 、靈敏度高的特點。（4）末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶法：可以早期檢出未發(fā)生形態(tài)改變的細胞凋亡。

三、細胞凋亡的生物學(xué)意義

細胞凋亡機制的研究在發(fā)育和衰老 、腫瘤細胞發(fā)生、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生，免疫系統(tǒng)發(fā)展中發(fā)揮重要作用，從而指導(dǎo)臨床實踐。

1、發(fā)育和衰老方面。哺乳動物的胚胎發(fā)生、發(fā)育和成熟過程中，構(gòu)成組織的細胞生死交、細胞凋亡是保證個體發(fā)育成熟所必需。從生物學(xué)意義上講，在胚胎發(fā)育過程中，通過細胞凋亡可清除對機體沒有用處的細胞，如雄性動物的米勒氏管；尚可清除多余的發(fā)育不正常的結(jié)構(gòu)細胞，如大腦中沒有形成正確連接的神經(jīng)元[5]。在成年機體中，通過細胞凋亡可清除衰老的細胞并代之新生的細胞，從而維持器官中細胞數(shù)量的穩(wěn)定 ，如皮膚、粘膜細胞的更新；女性月經(jīng)周期進行子宮內(nèi)膜的脫落與更新[6-7]。

2、腫瘤學(xué)方面。組織自身穩(wěn)定來源于細胞增殖和死亡之間的平衡，過量增殖和過少死亡都將導(dǎo)致細胞過度堆積，而各種引起凋亡和制止調(diào)亡的因素，特別是病毒因素是形成腫瘤的一個重要因素。眾多病毒感染不只是轉(zhuǎn)化細胞，而且還阻止細胞的凋亡 。例如 ； BukittS淋巴瘤時凋亡障礙延長了細胞的半衰期 ，增加基因突變的機會，也與腫瘤細胞抗藥性形成有關(guān) ，因而 ，考慮治療這類腫瘤時 ，需要涉及細胞凋亡 。另一方面 ，腫瘤細胞也存在凋亡現(xiàn)象 ，誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡是治療的一條途徑[8-9] 。

四、細胞凋亡的應(yīng)用

實驗證明p53基因失活可促使人類多種腫瘤的發(fā)生，P53 蛋白有潛在的抗細胞增殖作用，可以使細胞增殖停滯在G期。p 5 3在細胞生長過程中可能作為一種分子感受器，以一 種分子警察的身份監(jiān)視細胞內(nèi)D N A的狀態(tài)，如果細胞D N A受損，p 5 3蛋白水平升高，以終止增殖，使受損細胞獲得修復(fù)時間，如果受損D N A無法修復(fù)，則p 5 3蛋白持升高，引起細胞凋亡.當 P53 發(fā)生突變時，突變的p53蛋白不能引起細胞增殖的停止或細凋亡，細胞內(nèi)受損或錯配的D N A 就不能修復(fù)或清除，從而導(dǎo)致體內(nèi)突變細胞增多，成 為長失控的癌細 胞前身。因 此將正常p53基因?qū)肽[瘤細胞或拮抗異常p53基因的表達，恢復(fù)其正常功能己成為腫瘤基因治療的新策略。

五、結(jié)語

細胞凋亡作為細胞死亡的概念，已不再是最初意義上的生物學(xué)概念。從它的整個演化過程不難看出，無論在生物學(xué)還是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，細胞凋亡越來越受到重視，尤其是2002年度的諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎的頒發(fā)和第二屆國際細胞凋亡學(xué)術(shù)研討會的召開，更是細胞凋亡方面的研究給予了高度的評價和肯定。今后，隨著細胞凋亡機制及其概念研究的深入、擴展與明確，必將在生物學(xué)與醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生更大的影響。

參考文獻

[1] 彭黎明，江虹.細胞凋亡的檢測.見：彭黎明，王曾禮，主編.細胞凋亡的基礎(chǔ)與臨床.北京：人民衛(wèi)生出版社，2000.153 -218.

[2] 彭黎明.細胞凋亡檢測的研究進展.中華醫(yī)學(xué)檢驗雜志，2006，19：336-338.

[3] 彭黎明.六種細胞凋亡檢測方法的比較.中華病理學(xué)雜志，2010，28： 55 -57.

[4] Peng L， Liu JJ. A novel method for quantitative analysis of apoptosis.Lab Invest， 1997， 77： 547-555.