細胞死亡方式
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細胞死亡的方式通常有 3 種:即①細胞壞死 (Necrosis) ,非正常細胞死亡屬於細胞壞死,是病理性變化。;②細胞凋亡 (Apoptosis) ,正常細胞死亡亦屬於細胞凋亡,通常是生理性變化,以上均是形態學觀察和描述,而③細胞程序性死亡 ( Programmed cell death ),是一種選擇性的生理死亡,屬於分子水平的觀察,所以,有學者提出細胞凋亡和細胞程序性死亡有所不同,但,也是細胞凋亡的一種形式。目前也有認為 2 種細胞死亡形式。
(一)細胞壞死:
細胞壞死是細胞受到急性強力傷害時,立即出現的早期反應。包括胞膜直接破壞,大量水份進入細胞,粒線體外膜腫脹而密度增加。核染色質呈絮狀,蛋白質合成減慢。如及時去除傷害因素,以上早期反應尚可逆轉。若傷害外因持續存在,則發生不可逆的變化。 Ca2+ 升高、引起一系列變化,如細胞骨架破壞,溶酶體釋放, pH 下降,最後細胞膜和細胞器破裂,脫氧降解,細胞內容物流出,引起周圍組織炎症反應。
(二)細胞凋亡( Apoptosis )
1 .細胞凋亡( apoptosis )的概念,是借用古希臘語,意指細胞的死亡猶如秋天的樹葉或花瓣的凋落的死亡方式。 1973 年 Kerr 和 Wyllin 最先提出這一概念,他發現結紮大鼠肝的左,中葉門靜脈後,其周圍細胞發生缺血性壞死,但由肝動脈供應區的實質細胞仍存活,只是範圍逐漸縮小,其間一些細胞不斷轉變成細胞質小塊,不伴有炎症,後在正常鼠肝中也偶然見到這一現象。與細胞壞死的區別的形態特徵是:
① 染色質聚集、分塊、位於核膜上,胞質凝縮,最後核斷裂,細胞通過出芽的方式形成許多凋亡小體(圖 2 ); ② 凋亡小體內有結構完整的細胞器,還有凝縮的染色體,可被鄰近細胞吞噬消化,因始終有膜封閉,沒有內溶物釋放,故不會引起炎症; ③粒線體無變化,溶酶體活性不增加; ③ 內切酶活化, DNA 有控降解,凝膠電泳圖譜呈梯狀; ④ ⑤凋亡通常是生理性變化,而細胞壞死是病理性變化。
2 .細胞經歷凋亡的過程
細胞凋亡的形態改變[ 1 , 2 ]是多階段的,首先是細胞縮小,胞質凝縮,內質網疏鬆並和胞膜融合,核糖體、粒線體等聚集,但結構無明顯改變。細胞內合成一種蛋白質,這種蛋白質可以破壞細胞中溶酶體的外包膜。溶酶體在失去外包膜之後,溶酶體釋放出酶,這些酶可以破壞細胞的結構蛋白和 DNA ,形成有粒線體和空泡。但是,細胞膜並不受影響。染色質逐漸凝集成新月狀,附在核膜周邊,嗜鹼性增強。以後細胞核固縮成均一的緻密物,進而核碎裂,胞膜完整。繼之核膜出芽,固縮染色質脫落。當酶將細胞內部物質消耗之後,細胞即分裂成多個由細胞膜包裹的凋亡小體。形成包膜凋亡小體( apoptotic bodies )。最終凋亡小體被周圍吞噬細胞吞噬降解。凋亡細胞或稱死亡細胞既告消失。
(三)細胞程序性死亡 Programmed cell death
在細胞凋亡一詞出現之前,胚胎學家已觀察到動物發育過程中存在著細胞程序性死( programmed death , PCD )現象,近年來 PCD 和細胞凋亡常被做為同義詞使用,但兩者實質上是有差異的 。首先, PCD 是一個功能性概念,描述在一個多細胞生物體中,某些細胞的死亡是個體發育中一個預定的,並受到嚴格控制的正常組成部分 ,而凋亡是一個形態學概念,指與細胞壞死不同的受到基因控制的細胞死亡形式;其次, PCD 的最終結果是細胞凋亡,但細胞凋亡並非都是程序化的。
2002 年 10 月 7 日英國人雪梨•布雷諾爾、美國人羅伯特•霍維茨和英國人約翰•蘇爾斯頓,因在器官發育的遺傳調控和程序性死亡方面的研究,獲諾貝爾生理與醫學獎。其主要研究是應用線蟲( Caenorhabditis elegans ) 個體發育和細胞程序性死亡作為理想的材料。因為其生命周期短,細胞數量少,成熟的成蟲若是雌雄同體則有 959 個體細胞,約 2000 個生殖細胞。若是雄蟲則有 1031 個體細胞和約 1000 個生殖細胞。神經系統由 302 個細胞組成。這些細胞來自於 407 個前體細胞。這些前體細胞中有 105 個發生了程序死亡。
他們鑒定出了線蟲的兩個死亡基因 Ced-3 和 Ced-4 。有功能的基因 Ced-3 和 Ced-4 正是細胞發生死亡的先決因素(條件),在人類基因組中也存在著 Ced-3 相似的基因。後來霍維茨又發現了 Ced-9 基因, Ced-9 可以與 Ced-3 和 Ced-4 相互作用,阻止細胞死亡。
為此,已經知道,控制線蟲細胞凋亡的基因主要有 3 個 Ced-3 、 Ced-4 和 Ced-9 , Ced-3 和 Ced-4 的作用是誘發凋亡。在缺乏 Ced3 、 Ced-4 的突變體中不發生凋亡。有多餘細胞存在。Ced-9 抑制 Ced-3 、 Ced-4 的作用。使凋亡不能發生、 Ced-9 功能不足導致胚胎因細胞過度凋亡而死亡。目前人們已經了解到有些信號傳導途徑是高度保守的,像線蟲 Ced-3 、 Ced-4 和 Ced-9 參與調控的細胞死亡途徑,在人類中同樣存在。因此對線蟲中控制細胞死亡的基因進行研究,將有可能使科學家很快在人體中鑒定出有類似功能的相關基因,對難治之症提供新思路[ 2 ]。
圖文參考:http://www.zuobaba.com/checks/jingzixingtaixue/877/index.html
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