细胞凋亡研究|入门介绍：细胞凋亡是什么

细胞凋亡这一术语于1972年首次提出，是一种正常的基因程序性细胞死亡，贯穿生命始终。据估计，为了维持成年人体内的稳态，每天大约要产生100亿个细胞来平衡那些因凋亡而死亡的细胞[1]。细胞凋亡具体是什么，有哪些作用，细胞如何启动凋亡过程等等，这些问题小编将会在细胞凋亡研究系列一一解答。

 

细胞凋亡的概念

细胞凋亡（Apoptosis），指机体在生理或病理条件下，为了维持自身内环境稳态，通过基因调控而产生的主动、有序的细胞死亡。其形态特征是凋亡小体形成。分为外源性和内源性细胞凋亡，外源性细胞凋亡是由死亡受体配体的加入或依赖性受体配体的退出引起的，而DNA损伤、缺氧和代谢应激等因素可诱导内源性细胞凋亡。

 

细胞凋亡的过程

细胞凋亡可大致分为四个阶段：凋亡信号转导，凋亡基因激活，凋亡的执行和凋亡细胞的清除。Michael R. Elliott[2]将其形象地概括为“找我”、“吃我”、“吞噬”和“加工”四个阶段（图1）。每个阶段都受到严格的信号调控，以确保快速有效的清除。

首先，濒死的细胞发出“找我”的信号，包括三磷酸核苷酸（ATP/UTP）、溶血磷脂酰氯（LPC）和趋化因子CX3CL1，这些信号被吞噬细胞感知，有助于吸引这些吞噬细胞靠近濒死细胞。接着，吞噬细胞通过自身受体识别濒死细胞的配体（即“吃我”信号）与濒死细胞接触。濒死细胞上的磷脂酰丝氨酸（PtdSer）是一个关键的“吃我”信号。随后PtdSer激活GTPase Rac，吞噬细胞膜发生形态变化吞噬濒死细胞。最后，吞噬溶酶体对濒死细胞进行加工使其降解。

 

细胞凋亡的作用

细胞凋亡与生物体细胞生长、发育、更新、胚胎形成、个体发育、衰老和损伤细胞的清除等密切相关，细胞凋亡不足或过多都会造成机体异常。

 

生理细胞凋亡

细胞凋亡在各种发育过程中起着至关重要的作用。在各种细胞群体的调节中，它与有丝分裂和细胞增殖具有互补但相反的作用。在多细胞生物的胚胎发育过程中，细胞凋亡有助于使胚胎时期的单一组织团形成各种组织器官，是胎儿正常发育的关键因素之一。神经系统和免疫系统的形成伴随细胞的过度生产，与之相应的，无法建立功能性突触连接或无法产生抗原特异性的细胞则会被细胞凋亡清除[3-4]。

细胞凋亡也是清除体内病原体入侵细胞的必要条件，还是伤口愈合的重要组成部分，因为它参与了炎症细胞的清除和肉芽组织向疤痕组织的演变。

 

病理细胞凋亡

细胞死亡调节异常可能是癌症、自身免疫性疾病和神经退行性疾病等疾病的重要原因。

细胞周期调节功能失调是引起癌症的重要因素，肿瘤细胞通过多种分子机制抑制细胞凋亡，细胞凋亡过少，DNA突变或受损的细胞无法被及时清除，最终导致癌症的发生。除癌症外，自身侵袭性T细胞凋亡不足，会导致自身免疫性淋巴增生性综合征（ALPS）等疾病。

细胞凋亡过多同样会引起各种疾病。自身免疫缺陷综合征是由感染人类免疫缺陷病毒（艾滋病毒）引起的自身免疫疾病。这种病毒通过与CD4受体结合感染CD4+ T细胞。病毒随后被内化到T细胞中，在T细胞中，HIV Tat蛋白被认为会增加Fas受体的表达，导致T细胞过度凋亡[5]。

阿尔茨海默病是一种神经退行性疾病，被认为是由某些蛋白质如APP（淀粉样前体蛋白）和早老素（PSEN）的突变引起的。早老素被认为参与了APP转化为β淀粉样蛋白的过程。β淀粉样蛋白以聚集的斑块形式存在时具有神经毒性，通过引起氧化应激或触发神经元和胶质细胞中Fas配体表达增加来诱导细胞凋亡。它也可能激活小胶质细胞，导致TNFα分泌和TNF-R1活化，导致细胞凋亡过度[6]，引起阿尔茨海默病。过度的细胞凋亡也被认为是引起各种缺血相关损伤的主要因素，例如，血液供应不足引起的心肌缺血，向心肌细胞输送的氧气减少，导致细胞大量死亡，造成相关疾病。

 

本期主要介绍了细胞凋亡的概念、过程和作用，下期将详细介绍细胞凋亡的机制，感兴趣的小伙伴可以留意一下哦~

 

 

参考文献：

[1]Renehan, A G., Booth, C., Potten, C S.. What is apoptosis, and why is it important?. BMJ (Clinical research ed.), 2001, 322(7301).

[2]Elliott, Michael R., Ravichandran, Kodi S.. Clearance of apoptotic cells: implications in health and disease. The Journal of cell biology, 2010, 189(7):1059-70.

[3]Mazarakis, N D., Edwards, A D., Mehmet, H.. Apoptosis in neural development and disease. Archives of disease in childhood. Fetal and neonatal edition, 1997, 77(3):F165-70.

[4]Opferman, Joseph T., Korsmeyer, Stanley J.. Apoptosis in the development and maintenance of the immune system. Nature immunology, 2003, 4(5).

[5]Li, C J., Friedman, D J., Wang, C., Metelev, V., Pardee, A B.. Induction of apoptosis in uninfected lymphocytes by HIV-1 Tat protein. Science (New York, N.Y.), 1995, 268(5209):429-31.

[6]Ethell, Douglas W., Buhler, Lillian A.. Fas ligand-mediated apoptosis in degenerative disorders of the brain. Journal of clinical immunology, 2003, 23(5).