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细胞凋亡的机理与应用

摘要：细胞凋亡是一种由基因调控的细胞主动死亡过程，是机体生长发育、细胞分化、生理

及病理性死亡的重要机制。线粒体、肿瘤坏死因子、受体基因DNA降解、凋亡因子、内质网

以及缺氧条件都会导致细胞凋亡。细胞选择不同的死亡途径，往往由导致细胞死亡的起始原

因所决定。细胞凋亡有害也有利，如会引起肿瘤、自身免疫疾病等等。细胞凋亡在机体组织

改建过程中起着不可替代的作用。细胞凋亡是机体的一种基本生理机制，贯穿机体整个生命

活动过程，为机体正常细胞的更新和异常细胞的清除提供了手段，对维持个体正常生理过程

和功能表达具重大生物学意义。细胞凋亡近年来已成为细胞生物学与分子生物学的研究热

点，对细胞凋亡机理的深入探讨可对一些疾病包括癌症提供新的治疗方法和途径，目前药物

开发多是从病理过程中的分子机制、正常生理过程起作用的因子来寻找新药。

关键词：细胞凋亡；基因调控；线粒体；肿瘤坏死因子；DNA降解

细胞凋亡（apoptosis，APO）是一种由基因调控的细胞主动死亡过程，是机体生长发育、

［1］

细胞分化、生理及病理性死亡的重要机制。20世纪90年代以来，细胞凋亡机制逐渐成

为生物学及生物医学的研究热点，以下就近几年来细胞凋亡机制的研究综述如下。

从形态学观察,细胞凋亡的变化是多阶段的,细胞凋亡往往涉及单个细胞,即便是一

小部分细胞也是非同步发生的。首先出现的是细胞体积缩小,胞间连接消失,与周围的细胞

脱离,核质浓缩,核膜核仁破碎;胞膜有小泡状形成,胞膜结构仍然完整,最终可将凋亡细

胞分割为几个凋亡小体。

1、细胞凋亡机制

长期以来，人们一直将细胞线粒体视作为提供能量的细胞器，而忽略其在细胞凋亡中的

作用。随着细胞凋亡研究的深入，发现某些与凋亡相关的基因产物（蛋白质或酶）均可定位

于细胞线粒体，从而使线粒体与细胞凋亡之间相关性的研究成为当今生命科学研究的前沿课

［3］[4]

题。线粒体被选择性的从细胞中清除在细胞凋亡中，这种凋亡甚至没有caspase的活化。

这种选择性的线粒体的清除（也被称为线粒体的凋亡或者线粒体自噬）在Drp1介导的分裂

过程中被增加，相反的这种过程在Drp1介导的分裂过程被抑制的时候被抑制，提示线粒

体的片段化对于线粒体的凋亡是一个必需的步骤。[5]但是，实际上线粒体在细胞凋亡中的

作用远大于此，常起着决定性的作用，其作用主要包括：①丧失电子转移功能并减少能量的

产生；②释放Caspases激活因子如Cyto－c；③线粒体跨膜电位的消失以及与BCL－2蛋

白家族促凋亡和抑制凋亡功能相关等方面。实验证明：Ceramide（介于促凋亡信号和凋亡

过程之间的凋亡信号转导中的重要分子）、γ辐射、Fas与配体结合等均可导致线粒体在电

子转移方面发生功能紊乱，从而影响呼吸链，使ATP产量下降。在细胞凋亡的晚期常会发

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生这种能量代谢上的障碍。

除了细胞凋亡的线粒体途径外，细胞内还存在另一种可引起细胞凋亡的死亡受体途径。

死亡受体属于肿瘤坏死因子受体基因超家族成员，可传导由特定的死亡配体引起的凋亡信

号，目前发现至少有5种死亡受体在细胞凋亡信号传导中发挥作用。其中最典型的死亡受

体有CD95（称Fas或Apo1）和TNFR1（称p55或CD120a）。