細(xì)胞凋亡、自噬、壞死

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1、一、細(xì)胞凋亡、自噬、壞死概念細(xì)胞死亡是指細(xì)胞因受嚴(yán)重?fù)p傷而累及胞核時(shí)，呈現(xiàn)代謝停止、結(jié)構(gòu)破壞和功能喪失等不可逆性變化，其一般分為程序性細(xì)胞死亡和非程序細(xì)胞死亡，細(xì)胞凋亡(apoptosis)和自噬(autophagy)屬于前者，細(xì)胞壞死(necrosis)屬于后者。細(xì)胞凋亡是一個(gè)主動(dòng)的通過調(diào)控一系列基因的活化和表達(dá)等使細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過程。從形態(tài)學(xué)上看，首先細(xì)胞變圓，隨即與周圍細(xì)胞脫離；細(xì)胞失去微絨毛，胞漿濃縮，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張呈泡狀并與細(xì)胞膜融合，核染色質(zhì)密度增高，凝聚在核膜周邊；然后核染色質(zhì)斷裂為大小不等的片段，與某些細(xì)胞器如線粒體聚集在一起，被反折的細(xì)胞膜包圍

2、。從外觀上看，細(xì)胞表面產(chǎn)生了許多泡狀或芽狀突起；接著這些突起逐漸分隔，形成單個(gè)的凋亡小體(apoptoticbody)；最后凋亡小體被鄰近的正常細(xì)胞吞噬并消化。細(xì)胞自噬，是真核生物中進(jìn)化保守的對(duì)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行周轉(zhuǎn)的重要過程。自噬，即自體吞噬，是一種存在于正常細(xì)胞和病態(tài)細(xì)胞中的非選擇性降解機(jī)制，是細(xì)胞內(nèi)長(zhǎng)壽蛋白降解的主要途徑。它的主要作用是在應(yīng)激狀態(tài)下一些損壞的蛋白或細(xì)胞器被雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬小泡包裹后，送入溶酶體（動(dòng)物）或液泡（酵母和植物）中，為細(xì)胞生長(zhǎng)代謝提供必要的大分子物質(zhì)和能量，并清除細(xì)胞內(nèi)過?；蛴腥毕莸募?xì)胞器。細(xì)胞壞死是一個(gè)被動(dòng)的因極端的物理化學(xué)因素或嚴(yán)重

3、的病理性刺激引起的細(xì)胞損傷和死亡。細(xì)胞壞死的結(jié)局與細(xì)胞凋亡類似，壞死過程中細(xì)胞膜通透性增高，致使細(xì)胞腫脹，細(xì)胞器變形或腫大，染色質(zhì)隨機(jī)降解，早期核無明顯形態(tài)學(xué)變化，最后細(xì)胞破裂；另外壞死的細(xì)胞膜發(fā)生滲漏，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物釋放到胞外，從而引起炎癥反應(yīng)；在愈合過程中常伴隨組織器官的纖維化，形成瘢痕。而未得到及時(shí)清除的凋亡細(xì)胞也會(huì)發(fā)生胞膜破裂溶解、胞漿外泄并引發(fā)炎癥反應(yīng)的現(xiàn)象，即發(fā)生繼發(fā)性壞死，這在體外培養(yǎng)細(xì)胞及巨噬細(xì)胞發(fā)生功能障礙的機(jī)體中較為常見。近期有研究表明，細(xì)胞壞死可能是細(xì)胞“程序性死亡”的另一種形式，具有包括引發(fā)炎癥反應(yīng)在內(nèi)的重要生理功能。當(dāng)細(xì)胞凋亡不能正常發(fā)

4、生而細(xì)胞必須死亡時(shí)，壞死作為凋亡的“替補(bǔ)”方式被采用。二、區(qū)別細(xì)胞凋亡細(xì)胞自噬細(xì)胞壞死誘因生理?xiàng)l件下的基營(yíng)養(yǎng)缺乏或激素極端的物理化學(xué)因調(diào)控誘導(dǎo)因素或嚴(yán)重的病理性刺激細(xì)胞形態(tài)細(xì)胞縮小細(xì)胞產(chǎn)生空泡細(xì)胞膨大、變形細(xì)胞膜起泡形成凋亡小膜結(jié)構(gòu)完整膜結(jié)構(gòu)遭破壞體，磷脂酰絲氨酸外翻，膜結(jié)構(gòu)完整細(xì)胞器完整被雙層膜結(jié)構(gòu)的變形或腫大自噬泡包裹，最終被溶酶體或液泡消化染色質(zhì)凝聚、破裂無典型特征解體DNA斷裂為大小不等細(xì)胞死亡時(shí)，隨機(jī)隨機(jī)降解的片段降解特異酶Caspase活化自噬體包裹的物溶酶體酶釋質(zhì)被放到胞質(zhì)中溶酶體酶水解消化ATP缺乏能否促發(fā)中度缺乏中度缺乏重度缺乏炎癥反應(yīng)無可誘發(fā)

5、可誘發(fā)特征蛋白Caspase3,Bcl-2,cathepsinB,P13K,DAPcytochromeC,mTOR,LC3,DAPDAP生理意義生物體發(fā)育，抵御提供營(yíng)養(yǎng)，是細(xì)胞引起炎癥反應(yīng)，外界不良因子的凋亡途徑的補(bǔ)充抵御外界不良因干擾子三、細(xì)胞通路細(xì)胞凋亡細(xì)胞自噬：自噬主要是通過ULKcomplex磷酸化Beclin-1，激活脂酶VPS34，誘導(dǎo)了細(xì)胞自噬發(fā)生，因此可以通過ULKcomplex和Beclin-1的相關(guān)基因的抑制劑來抑制自噬的形成，包括的靶點(diǎn)有MAPkinases,JNK1,ERK和p38。同時(shí)，細(xì)胞自噬還涉及了多種信號(hào)通路，如哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶

6、點(diǎn)mTOR信號(hào)通路，是依賴mTOR的相關(guān)信號(hào)通路形成自噬的重要途徑。另外，其它信號(hào)通路中，如3-甲基腺嘌呤（3-MA）可以通過抑制ClassⅢPI3K的活性抑制自噬；GTP結(jié)合的G蛋白亞基Gαi3抑制自噬；GDP結(jié)合的Gαi3蛋白活化自噬；死亡相關(guān)蛋白激酶（death-associatedproteinlinase,DAPK）和DAPK相關(guān)蛋白激酶（DAPK-relatedproteinkinase-1,DRP-1）誘導(dǎo)自噬。PKA、casein激酶Ⅱ、MAP激酶、calcium途徑也在自噬錯(cuò)綜復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)格中，但其機(jī)制還不甚清楚。細(xì)胞壞死四、檢測(cè)方法細(xì)胞凋亡檢

7、測(cè)方法在之前已經(jīng)講過，此處就不列舉了。細(xì)胞自噬檢測(cè)方法：1.電鏡觀察：在透射電子顯微鏡下，可以觀察到自噬的特征性變化即自噬泡及自噬溶酶體形成的全過程．首先在腫脹變形的細(xì)胞器周圍出現(xiàn)雙層膜空泡狀結(jié)構(gòu)，繼而包裹待降解物質(zhì)形成自噬體，隨后與溶酶體融合形成自噬溶酶體2.單丹（磺）酰戊二胺(ＭＤＣ)染色法：MDC是自噬發(fā)生過程中分析分子水平機(jī)制的一種非特異的檢測(cè)自噬體方法。ＭＤＣ是自噬囊泡示蹤劑，能與自噬囊泡膜上的ATG8特異性結(jié)合，因此其陽性結(jié)構(gòu)可代表自噬囊泡，在熒光顯微鏡下可觀察自噬囊泡的數(shù)量.3.特異蛋白或信號(hào)通路Westernblot檢測(cè)：自噬形成時(shí)，胞漿型LC3

8、會(huì)酶解掉一小段多肽形成L