细胞凋亡
人体内的细胞注定是要死亡的,有些死亡是生理性的,有些死亡则是病理性的,有关细胞死亡过程的研究,成为生物学、医学研究的一个热点,至今,人们已经知道细胞的死亡有两种方式,即细胞坏死与细胞凋亡。
细胞凋亡是指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序的死亡。
细胞凋亡与细胞坏死不同,细胞凋亡不是一件被动的过程,而是主动过程,它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用,它并不是病理条件下,自体损伤的一种现象,而是为更好的适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。
细胞凋亡的过程大致分为三个阶段,他们分别是(1)凋亡的起始:细胞皱缩,细胞链接消失,内质网膨胀,染色体固缩并沿着核膜分布,但细胞膜依然完整。
(2)凋亡小体的形成:核膜破裂,染色质断裂为大小不等的片段,与一些细胞器聚集后被内折的细胞膜包围,在细胞表面形成了许多泡状和芽状的突起,这些突起就叫做凋亡小体。
(3)细胞的解体:凋亡小体逐渐与细胞分离,脱落至细胞间质,最终被周围的细胞吞噬并消化。
细胞凋亡的生化特征主要有1.形态学变化:首先出现的是细胞体积缩小,连接消失,与周围的细胞脱离,然后是细胞质密度增加,线粒体膜电位消失,通透性改变,释放细胞色素C到胞浆,核质浓缩,核膜核仁破碎,DNA降解成为片段;胞膜有小泡状形成,胞膜结构完整,最终可将凋亡细胞遗骸分割包裹为几个凋亡小体,无内容物外溢,因此不引起周围的炎症反应,凋亡小体可迅速被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬。
2.生物化学变化:(1)DNA 的片段化,细胞凋亡的一个显著特点是细胞染色体的DNA降解,这是一个较普遍的现象。
(2)大分子合成,细胞凋亡的生化改变不仅仅是DNA的有控降解,在细胞凋亡的过程中往往还有新的基因的表达和某些生物大分子的合成作为调控因子。
细胞凋亡的检测方法包括:
一.形态学观察法
1.HE染色、光镜观察:凋亡细胞呈圆形,胞核深染,胞质浓缩,染色质成团块状,细胞
表面有“出芽”现象。
2.丫啶橙染色,荧光显微镜观察:细胞核染色质呈黄绿色浓聚在核膜内侧,可见细胞膜呈
泡状膨出及凋亡小体。
3.透射电镜观察:凋亡细胞表面微绒毛消失,核染色质固缩、边集,常呈新月形,核膜褶
皱,胞质紧实,细胞器集中,凋亡小体被临近巨噬细胞吞噬现象。
二、DNA凝胶电泳
细胞发生凋亡或坏死,其细胞DNA均发生断裂,细胞内小分子量DNA片段增加,高分子DNA片段减少,胞质内出现DNA片段。
但凋亡细胞的DNA断裂点均有规律的发生在核小体之间。
三:酶联免疫吸附法
凋亡细胞的DNA断裂使细胞质内出现核小体。
核小体由组蛋白及其伴随的DNA片段组成,可由ELISA法检测。
四、流式细胞仪分析
细胞发生凋亡时,其细胞膜的通透性也增加,但是其程度介于正常细胞与坏死细胞之间。
利用这一特点,被检测细胞悬液用荧光素染色,利用流式细胞仪测量悬液中细胞荧光强度即可测定出凋亡细胞。
在我们的生活中细胞凋亡的例子有很多,比如在胚胎发育过程中的尾体即尾巴的消失,手脚之间蹼的消失;每天的头皮屑以及皮屑的产生:红细胞的死亡和神经细胞的死亡等等。
机体中的细胞凋亡也可引起许多疾病,比如说由细胞凋亡不足而引起的疾病:肿瘤、;自身免疫性疾病,特点是1.自身抗原受到自身抗体攻击2.自身抗原受到致敏T淋巴细胞的
攻击;某些病毒能抑制其感染细胞的凋亡而使病毒存活。
细胞凋亡过度而引起的疾病,如:1.移植排斥反应中,细胞毒性T细胞介导的细胞死亡;2.缺血及再灌注损伤,导致心肌细胞和神经细胞的凋亡增多;3.神经系统退化性疾病的重要原因是细胞凋亡的异常增加;4.暴露于电离辐射可以引起多种组织细胞的凋亡。
细胞凋亡的生物学意义:无论在发育期还是在成人体内,即有大量的新细胞产生,也有大量的旧细胞死亡,这是生物体的一种自然现象。
为了维持机体组织中的适宜的细胞数量,在细胞分裂和细胞死亡之间需要一种精确的动态平衡。
由于这种生成与死亡的有序流程,在胚胎和成人期便维持着人体组织的适宜细胞数量。
而这种精密的控制细胞的消亡过程就称为程序性细胞死亡。
正常的生命需要细胞分裂以产生新细胞,并且也要有细胞的死亡,由此人体和生物的器官才得以维持平衡。
细胞凋亡也帮助我们理解一些病毒和细菌侵袭人体细胞的机理。
除了AIDS,另外一些疾病,如中风、心肌梗塞和自身免疫疾病等都是由于很多正常细胞被不正常地启动了程序性死亡过程而造成细胞过量死亡。