【正文】 一篇關于程序性細胞凋亡的綜述摘要:程序性細胞死亡的過程，一般具有特別的形態(tài)學特征和耗能的生物化學機制。在所有生命過程中，凋亡被認為是一個至關重要的部分。這些過程包括了正常的細胞運轉，正常的生長發(fā)育和正常的免疫系統(tǒng)運作機制，激素依賴性的萎縮，胚胎發(fā)育以及化學介導的細胞死亡。不合理的凋亡（太多或太少）是人類眾多疾?。òㄉ窠浲诵行约膊。毖阅X損害，自身免疫疾病和多種癌癥）的一個重要因素。在眾多治療手段中，這種調節(jié)細胞生死的能力，被認為有著極大的潛能可以發(fā)掘。因此，目前研究的焦點將繼續(xù)集中在：正確地認清那些能夠調控細胞周期的阻滯與凋亡的物理或化學信號傳導上?，F在，細胞凋亡這一領域的研究已經發(fā)展到了一個極其驚人的速度上。雖然，已有很多關于凋亡蛋白因子的關鍵因素已經被認識到，但在分子結構上，這些因子的活性與滅活的原因尚待被闡明。本綜述正是為了提供一個關于凋亡過程（包括其形態(tài)學，生物化學，凋亡在健康與疾病中所扮演的角色，檢測凋亡的方法，以及潛在的可能的其他形式的凋亡）的所有現有認識的總結。簡介凋亡，這一學術術語，第一次被運用是在1972年的一篇由Kerr,Wyllie和Currie共同發(fā)表的當代經典論文中。該論文描述了形態(tài)學上的細胞死亡的形式特征。但在多年以前，凋亡這一觀念已被明確地描述。我們關于凋亡機制的認識，包括了從哺乳動物細胞的“蒸發(fā)”到發(fā)生在秀麗隱線蟲發(fā)育過程中的程序性細胞死亡。在被編隊的成熟蠕蟲活體標本上的1090個體細胞中，有131個細胞發(fā)生了凋亡或“程序性的細胞死亡”。這131個細胞在蟲體發(fā)育過程中，都死在了特定的時間點上，這一點在不同的蠕蟲個體上有著基本不變的特性，而且在系統(tǒng)的調控中有著高度的精確性。作為一種獨特且重要的“程序性細胞死亡”的模式（該模式包括了細胞內基因決定性消除），凋亡已被普遍認可并被接受。當然，時刻關注被描述卻尚未被研究的或尚未被發(fā)現的其他形式的程序性細胞死亡也是十分重要的。正常的細胞凋亡發(fā)生在生長發(fā)育的組織中，被作為一種供養(yǎng)其他細胞群的機體所特有的自我平衡機制。凋亡同樣發(fā)生在防御機制中（像免疫反應時，細胞被疾病或有毒物質損傷的時候）。雖然有如此多的刺激因素與條件，包括生理與病理上的，能夠觸發(fā)細胞凋亡，但并非所有細胞會死亡以此作為對相同刺激的回應。放療或化療破壞了一些細胞的DNA，并在一條P53依賴性的途徑上引起了細胞凋亡。一些激素，如皮質類固醇激素能引發(fā)一些細胞的凋亡。而與此同時，體內其他細胞卻沒受到其影響，有的甚至連被刺激到都沒有。一些細胞能表達出Fas或TNF受體（經由蛋白質的交聯和化學鍵的結合）來引導細胞凋亡。而其他細胞缺乏這一死亡途徑的，其生長必須被一些殘存的因子，比如激素或生長因子所阻止。這里還有一個關于如何從壞死細胞中區(qū)分凋亡的問題。這兩種過程是獨立發(fā)生的，有序的，而且同時的。在某些情況下，刺激的形成或刺激的程度決定了一個細胞是死于凋亡還是壞死。在低強度的有害刺激比如熱，輻射，缺氧和細胞毒性抗癌藥物作用下，能夠誘發(fā)凋亡，但在高強度同種刺激下也能導致細胞壞死的結果。最后，凋亡是一種協調并且經常需耗能的過程。該過程涉及到了一組被稱為“caspases”的半胱氨酸蛋白酶和一系列復雜的事件（聯系人新加入的刺激并最后致使細胞死亡）。凋亡的形態(tài)學在光學電子顯微鏡下，已經可以確認多種發(fā)生在凋亡期間的細胞形態(tài)學上的改變。在凋亡的早期，細胞的收縮和細胞核的固縮在光鏡下是可見的。在細胞收縮的過程中，細胞體積變小，細胞質變得緊密，細胞器被緊緊地塞在里面。核固縮是核染色質緊縮的結果，這也是凋亡最明顯的特征。在用蘇木精—曙紅染色的組織學檢查中，凋亡僅涉及單個或一小群細胞。凋亡細胞變化為一團團圓形或橢圓形的含嗜酸性細胞質和深濃紫色核染色質片段的東西。電子顯微鏡能夠更好地辨認這些亞細胞結構的改變。在染色質凝聚階段的早期，電子密集型的核材料都典型地聚集在核膜下的外圍，雖然它們也都緊縮在核心。在一個叫做萌芽的過程中，核破裂與細胞分開后的碎片進入凋亡小體伴隨著廣泛的質膜出泡運動不斷發(fā)生著。凋亡小體內包含著細胞質， 排列緊密的細胞器，有的還有核碎片。這些細胞器的完整性依舊被保持著，因為它們被一層完整的半透膜包裹著。凋亡小體隨后會被巨噬細胞、實質細胞或腫瘤細胞吞噬，并在溶酶體作用下被消化。那些吞噬并消化凋亡細胞的巨噬細胞被稱為著色小體巨噬細胞，常常會出現在淋巴濾泡反應性生發(fā)中心內；偶然也有出現在胸腺皮質內的。著色小體是來自凋亡小體的多個核碎片。在細胞凋亡過程及凋亡細胞的消除過程中基本上沒有炎癥反應，是因為：⑴.凋亡細胞不會向周圍組織間質十分其細胞成分。⑵.它們會很快地被周圍細胞吞噬，因此防止了二次壞死的發(fā)生；⑶.吞噬細胞并不產生抗炎細胞因子。區(qū)分細胞壞死與凋亡替代細胞凋亡的一種方式：壞死，一種被認為是有毒的過程。其“被害人”——細胞，死亡時還需消耗能量。但由于壞死是指細胞死亡后發(fā)生的降解過程，它被認為是一個并不恰當的形容細胞死亡的機制的不恰當的詞。因此，細胞脹亡是用來描述一個引導了karyolysis和細胞腫脹的細胞死亡過程，而細胞凋亡引導的細胞死亡是指細胞體積縮小，固縮，核碎裂。因此，“脹亡型細胞死亡”和“脹亡型壞死”已被提議作為用來描述伴隨有細胞腫脹的細胞死亡以替代“細胞死亡”，但此時這些術語沒有得到廣泛的使用（Majno里斯，1995年，李文等，1999）。雖然細胞凋亡和壞死的機制和形態(tài)各不相同，但這兩個過程之間有重疊。有證據表明，壞死和凋亡代表了一個描述為“細胞凋亡壞死連續(xù)性”的共同的生化網絡（蔡司，2003年）。例如，有兩個因素，能夠將正在進行的細胞凋亡的過程轉換成壞死的過程——“caspases”可用性的減少和細胞內ATP的減少（Leist等，1997。Denecker等，2001）。無論壞死或凋亡的細胞死亡都部分依賴于細胞死亡的信號傳導，組織類型，發(fā)育階段的性質，組織及生理環(huán)境（Fiers等人，1999年蔡司，2003年）。使用傳統(tǒng)的組織學，并不容易區(qū)分細胞壞死或凋亡，而且它們可以在刺激、ATP耗竭、caspases的可用性的程度等因素下同時發(fā)生（蔡司，2003年）。壞死是不受控制的，被動的過程，通常影響大遍區(qū)域的細胞。而細胞凋亡是可控制的和能源依賴性的，并可以影響單個或多個細胞簇。細胞壞死的傷害是由兩個主要機制介導的：干擾細胞的能量供應和直接破壞細胞膜。有的壞死主要是形態(tài)學改變，包括細胞腫脹，胞漿空泡形成，擴張的內質網形成細胞質濾過泡。 線粒體的腫脹或破裂，核糖體脫離，細胞器膜的腫脹，破裂的溶酶體，并最終破壞細胞膜（科爾等人，1972年。 Majno和里斯，1995年特朗普等，1997），而細胞質中的內容經損失了完整性的細胞膜到周圍組織，并發(fā)送chemotatic信號最終招致炎性細胞。而由于凋亡細胞不釋放其細胞成分到周圍的間質組織中，并迅速由巨噬細胞或相鄰正常細胞吞噬，基本上是有沒有炎癥反應（薩維爾和Fadok，2000。 Kurosaka等，2003）。值得注意的一點是，固縮，核碎裂并非僅僅發(fā)生細胞凋亡中，也可以是一個cytomorphological變化的頻譜的一部分（Cotran等，1999）。表1比較了一些細胞凋亡和壞死主要的形態(tài)特征。細胞凋亡是一個不可逆轉的進程嗎？許多控制著程序性細胞死亡的殺滅及吞噬過程的基因已經被確定，這些過程的分子機制已被證明是屬于保守的進化（Metzstein等，1998）。直到最近，細胞凋亡——傳統(tǒng)上被認為是與Caspase激活細胞的不可逆過程死亡和吞噬基因去除死細胞的目的服務。然而，由巨噬細胞吸收和清除的凋亡細胞可能不僅僅是涉及了搬遷了細胞碎片。 Hoeppner等人表明，阻斷線蟲吞噬基因窗體頂端，當細胞受到弱的促凋亡信號時，竟能增強了細胞的存活率（Hoeppner等，2001）。Reddien等表明，線蟲，部分喪失功能的突變，導致殺手基因讓一些編程，通過細胞凋亡的死亡細胞的生存，吞噬基因突變提高了這種細胞的存活的頻率。此外，基因突變允許在僅吞噬基因的一些細胞的存活和分化否則注定要死亡通過細胞凋亡（Reddien等，2001）。這些研究結果表明，基因該調解搬運尸體的功能也可以積極地殺死細胞。換句話說，吞沒細胞可能采取行動，以確保觸發(fā)發(fā)生凋亡的細胞就會死亡比恢復，而死亡后的最初階段。在脊椎動物中，有一些為巨噬細胞的潛在作用的證據，在推動在一些組織中的細胞死亡。消除巨噬細胞在大鼠前房眼睛造成的血管內皮細胞，通常發(fā)生凋亡的生存（迭Roux和郎，1997年）。其他的研究表明，抑制巨噬細胞擾亂鼠標眼睛或組織重塑在蝌蚪的尾巴，在回歸兩個涉及細胞凋亡（郎和主教，1993年，小和弗洛雷斯，1993年）的過程。 Geske和同事（2001年）表明，早期p53誘導細胞凋亡可以從獲救凋亡程序，如果被刪除的凋亡刺激。他們的研究表明，DNA修復激活p53誘導細胞凋亡過程中的早期，這種DNA修復可能參與的細胞死亡途徑在某些情況下扭轉。細胞凋亡的機制細胞凋亡的機制是非常復雜和先進的的，涉及energydependent級聯分子事件（圖3）。迄今為止，研究表明，有兩個主要的凋亡途徑：外在或死亡受體途徑和內在線粒體途徑。然而，現在有證據表明，兩種途徑聯系，在一個通路的分子能影響其他（Igney和克拉姆，2002年）。有一個額外的途徑，包括T細胞介導的??細胞毒性和穿孔，granzymedependent殺害的細胞。穿孔素/，內在，和顆粒酶B途徑銜接在同一個終端，或執(zhí)行途徑。這途徑是啟動caspase 3的裂解結果DNA斷裂，細胞骨架和核蛋白質的降解，交聯蛋白質，形成凋亡小體，吞噬細胞的配體的表達受體，并最后被吞噬細胞攝取。顆粒酶的途徑激活并行，caspase獨立的細胞死亡途徑，通過單鏈DNA損傷（Martinvalet等。2005年）。生化特征凋亡細胞展覽等多項生化修改蛋白裂解，蛋白交聯，DNA擊穿，和吞噬細胞識別獨特的結構病理結果如前描述。 Caspases是廣泛表達于大多數細胞不活躍酶原形式，一旦激活常?？梢约せ钇渌鹥rocaspases，使蛋白酶級聯啟動。一些procaspases也可以聚集和autoactivate。這種蛋白水解級聯，其中之一凋亡可以激活其他caspases的，放大了凋亡信號轉導通路，從而迅速導致細胞死亡。字典窗體底端雖然不同的凋亡程序有不同的性質，這些性質包括認識周邊的氨基酸，但他們都有蛋白質的水解活性，還能貼在天冬氨基酸殘基蛋白質上。一旦凋亡程序被激活似乎已經是一個不可逆轉的死亡。到目前為止，已經發(fā)現了十大caspases，分為發(fā)起人，關鍵者或者執(zhí)行者。其他已經被確認的caspases包括caspase—11據說能調節(jié)細胞凋亡和在在敗血性休克中起抑制作用，caspases12能介導特殊內質網的和細胞毒性，通過amyloidb，caspases13被認為是牛的基因，還有caspase14咋胚胎組織能夠高表達，在成熟的組織中卻沒有。 廣泛的蛋白教練是另一個細胞凋亡的特征和效率。這是通過表達和激活組織轉麥麩氨基酸來實現的。DNA通過Ca+Mg+依賴的核算內切酶也會發(fā)生裂解，導致DNA分解180200堿基對碎片。一個典型的DNA階梯可通過瓊脂凝膠電泳的溴標記法和紫外照射即可顯現。另一個是表達的細胞表面標記，這導致相鄰具有吞噬功能的細胞認識，使得對周圍的損害達到最小值，這個過程的實現是通過內部脂質雙分子層的磷脂酰絲氨酸在外部表達，盡管磷脂絲氨外在的是一個著名的識別為吞噬細胞配體表面上的細胞凋亡，最近研究表面，其他蛋白質也被暴露在表面。這些包括Annexin和Cacreticacin。 Annexin是吞噬細胞綁定的重組蛋白。他們之間的互相作用非常劇烈，特別是在磷脂絲氨酸的殘留物上，這個可用于檢測細胞凋亡的機制。Cacreticucin是一個與LDLreceptor相關的蛋白質在吞噬細胞上，被人yu磷脂絲氨酸合作作為他的識別信號，膠糖蛋白，血小板反應蛋白1，可以表現在激活血管內皮細胞的外表面，并同CD36，caspases3like的蛋白質和其他的蛋白質誘導凋亡。 Extrinsic Pathway 外在細胞信號傳導的開始的細胞程序性凋亡，包括跨膜受體之間的相互作用。這些實際死亡的受體是腫瘤壞死因子的受體家族。TNF家族共有一個相似的富有半胱氨酸的細胞外領域。還有一個位于細胞質內的大約80個氨基酸的領域，這個領域被稱為“死亡領域”。這個死亡領域在傳遞死亡信號從膜外到膜內起到關鍵作用。到目前為止，bestcharacherized位點和類似的死亡受體包括TNFa\, TNFα/TNFR1, Apo3L/DR3, Apo2L/DR4 and Apo2L/DR5 . 定義外在的凋亡階段的這些連續(xù)事件被標上了TNFa\。在這些模型中，有聚類的受體結合相應的三聚物受體。在不同的配體，細胞質的適配器的蛋白質招募具有相應的死亡區(qū)域與受體結合。Fas受體與配體導致FAOD 適配器和TNF受體與配體結合最終導致TRADD適配器和招募FADD和RIP. 一旦caspase被激活，凋亡的執(zhí)行階段也被啟動，死亡受體中介凋亡程序可悲一個叫做CFLIP，他綁定了FADD和caspase8，的蛋白質抑制，換個角度說：潛在凋亡規(guī)則包括一個叫做TOSO的蛋白質，被證實抑制Fasindluced T 的凋亡程序通過抑制caspase8的加工。表1列出了要注意的外在途徑縮寫和一些常見的蛋白質。Perforing Pathway Fcel介導的細胞毒性作用是一變形的IU 在那里CD8+細胞殺死抗原綁定細胞。這些細胞毒性的T細胞能夠殺死靶細胞主要通過外部途徑，Fasl\FasR作用是CTLindmedied細胞凋亡的一種方法，然而他們也能發(fā)揮出自己細胞毒性作用于腫瘤細胞和帶病毒的細胞。憑借一種細胞分泌的途徑。包括外生長型的穿孔蛋白釋放后細胞漿顆粒通過毛孔而成的靶細胞，絲氨酸蛋白酶的顆粒酶A和顆粒酶B是在顆粒部分最重要的。 顆粒酶B建貼在天冬氨酸蛋白質上，通過特殊裂解和誘導細胞色素c釋放，然后顆粒酶B也能激活caspase3。在這種情況下，上游的信號傳導通路將被繞過而直接誘導凋亡程序的執(zhí)行階段。一般認為直接激活線粒體和caspase3是至關重要的對顆粒酶B的殺傷作用。最近試驗顯示，作為一個T細胞膨脹I型的輔助T細胞DE 控制機制，這種方法對顆粒酶B的細胞毒性是至關重要的。此外，研究還表明，既不死亡受體也沒凋亡受體也涉及到T細胞的凋亡程序。因為阻止他們的配體沒有影響到凋亡機制。另一方面，FasFas配體相互作用，具有死亡與的適配器蛋白的都參與了凋亡程序和輔助I型細胞的控制，盡管顆粒酶B沒有任何效果。 顆粒酶A在細胞毒的T細胞介導中其重要作用，一旦出現在細胞里顆粒酶A能激活DNA通過DNAse niking NM23H1，一個腫瘤抑制基因產品。這個DNAseI 監(jiān)視腫瘤誘導凋亡中有著重要的作用。 ，最終DNA退化。除此之外，SET還能修復染色質和DNA結構，祖曉恒這個SET的蛋白質是個能夠共同保護染色質和DNA結構的區(qū)域。因此通過抑制SET，很有可能導致染色質和DNA結構破壞。 Intrinsic Pathway 刺激凋亡內在信號傳達途徑包括nonreceptormediated，能夠產生一種內部信號作用于細胞內的目標。內在的途徑中的各種刺激可能產生消極或積極的影響，消極信號包括：缺乏一定的生長因子、激素和代細胞因子,可以導致失敗的抑制,從而引發(fā)死亡的程序細胞凋亡的機制。換句話說,有撤軍的損失、凋亡抑制因素,和隨后的激活細胞凋亡的機制。其他刺激采取積極的方式,包括,但不限于、輻射、毒素、缺氧、熱療、病毒感染和自由基。所