細胞凋亡相關研究進展

李書恒

摘要：細胞凋亡（apoptosis）是機體正常細胞在受到生理和病理性刺激后出現的一種自發的死亡過程，是一個主動、高度有序、基因控制及一系列酶參與的過程。細胞凋亡在保證多細胞生物健康生存過程中扮演著關鍵角色，對個體的正常發育具有重要作用。它在多細胞生物的組織分化、器官發育、機體穩態的維持中有著重要的意義。近年來成為生物學領域中的最新課題之一， 從它產生之日起， 就在生物學和醫學領域產生了重要影響并占有重要地位。

關鍵詞：細胞凋亡；特征；檢測方法；生物學意義

細胞凋亡（apoptosis）是指為維持內環境穩定，由基因控制的細胞自主的有序的死亡，最早是1972年由Kerr教授根據形態學特征首先提出的。細胞凋亡與細胞壞死不同，細胞凋亡不是一件被動的過程，而是主動過程，它涉及一系列基因的激活、表達以及調控等作用。它并不是病理條件下，自體損傷的一種現象，而是為更好地適應生存環境而主動爭取的一種死亡過程[1]。

一、細胞凋亡的特征

形態學觀察細胞凋亡的變化是多階段的， 細胞凋亡往往涉及單個細胞，即便是一小部分細胞也是非同步發生的[1-2]。首先出現的是細胞體積縮小，連接消失，與周圍的細胞脫離，然后是細胞質密度增加，線粒體膜電位消失，通透性改變，釋放細胞色素 C 到胞漿，核質濃縮，核膜核仁破碎，DNA 降解成為約180bp-200bp片段；胞膜有小泡狀形成，膜內側磷脂酰絲氨酸外翻到膜表面，胞膜結構仍然完整.

二、細胞凋亡的檢測方法

1、電鏡形態學觀察。雖然光學顯微鏡下可以看見胞膜起泡現象和凋亡小體，但凋亡細胞的形態學變化大多發生在超微結構，因此用光鏡觀察難以令人滿意。電鏡形態學觀察是迄今為止判斷凋亡最經典、最可靠的方法，被認為是確定細胞凋亡的標準[3]。

但仍有缺點：（1）只能定性，不能定量；（2）標本處理過程復雜，設備相對昂貴，對檢查者的技術水平要求較高，不適于大批標本檢測；（3）在組織切片上進行電鏡觀察時，有時凋亡很難與正常細胞有絲分裂相鑒別，因為兩種情況下都可出現染色質濃聚。如同時進行熒光染色，可彌補電鏡檢查的不足.

2、生化檢測。生化檢測最常見的方法是 ：（1）電泳 ：瓊脂糖凝膠電泳，可以檢測細胞凋亡時細胞內 DNA 出現特征性的 “梯子狀”帶紋；聚丙烯酰胺凝膠電泳，可以原位檢測核酸內切酶的活性 。（2）流式細胞術：可以檢測細胞凋亡在生化代謝及分子水平的表現 ，同時闡明凋亡細胞與細胞周期的關系，有較高的靈敏性[4]。

（3）原位缺口翻譯法：用來檢測凋亡細胞中DNA的斷裂情況，這種方法耗時短，具有安全、快速、特異性強 、靈敏度高的特點。（4）末端脫氧核苷酸轉移酶法：可以早期檢出未發生形態改變的細胞凋亡。

三、細胞凋亡的生物學意義

細胞凋亡機制的研究在發育和衰老 、腫瘤細胞發生、神經系統發生，免疫系統發展中發揮重要作用，從而指導臨床實踐。

1、發育和衰老方面。哺乳動物的胚胎發生、發育和成熟過程中，構成組織的細胞生死交、細胞凋亡是保證個體發育成熟所必需。從生物學意義上講，在胚胎發育過程中，通過細胞凋亡可清除對機體沒有用處的細胞，如雄性動物的米勒氏管；尚可清除多余的發育不正常的結構細胞，如大腦中沒有形成正確連接的神經元[5]。在成年機體中，通過細胞凋亡可清除衰老的細胞并代之新生的細胞，從而維持器官中細胞數量的穩定 ，如皮膚、粘膜細胞的更新；女性月經周期進行子宮內膜的脫落與更新[6-7]。

2、腫瘤學方面。組織自身穩定來源于細胞增殖和死亡之間的平衡，過量增殖和過少死亡都將導致細胞過度堆積，而各種引起凋亡和制止調亡的因素，特別是病毒因素是形成腫瘤的一個重要因素。眾多病毒感染不只是轉化細胞，而且還阻止細胞的凋亡 。例如 ； BukittS淋巴瘤時凋亡障礙延長了細胞的半衰期 ，增加基因突變的機會，也與腫瘤細胞抗藥性形成有關 ，因而 ，考慮治療這類腫瘤時 ，需要涉及細胞凋亡 。另一方面 ，腫瘤細胞也存在凋亡現象 ，誘導腫瘤細胞凋亡是治療的一條途徑[8-9] 。

四、細胞凋亡的應用

實驗證明p53基因失活可促使人類多種腫瘤的發生，P53 蛋白有潛在的抗細胞增殖作用，可以使細胞增殖停滯在G期。p 5 3在細胞生長過程中可能作為一種分子感受器，以一 種分子警察的身份監視細胞內D N A的狀態，如果細胞D N A受損，p 5 3蛋白水平升高，以終止增殖，使受損細胞獲得修復時間，如果受損D N A無法修復，則p 5 3蛋白持升高，引起細胞凋亡.當 P53 發生突變時，突變的p53蛋白不能引起細胞增殖的停止或細凋亡，細胞內受損或錯配的D N A 就不能修復或清除，從而導致體內突變細胞增多，成 為長失控的癌細 胞前身。因 此將正常p53基因導入腫瘤細胞或拮抗異常p53基因的表達，恢復其正常功能己成為腫瘤基因治療的新策略。

五、結語

細胞凋亡作為細胞死亡的概念，已不再是最初意義上的生物學概念。從它的整個演化過程不難看出，無論在生物學還是醫學領域，細胞凋亡越來越受到重視，尤其是2002年度的諾貝爾生理或醫學獎的頒發和第二屆國際細胞凋亡學術研討會的召開，更是細胞凋亡方面的研究給予了高度的評價和肯定。今后，隨著細胞凋亡機制及其概念研究的深入、擴展與明確，必將在生物學與醫學等領域產生更大的影響。

參考文獻

[1] 彭黎明，江虹.細胞凋亡的檢測.見：彭黎明，王曾禮，主編.細胞凋亡的基礎與臨床.北京：人民衛生出版社，2000.153 -218.

[2] 彭黎明.細胞凋亡檢測的研究進展.中華醫學檢驗雜志，2006，19：336-338.

[3] 彭黎明.六種細胞凋亡檢測方法的比較.中華病理學雜志，2010，28： 55 -57.

[4] Peng L， Liu JJ. A novel method for quantitative analysis of apoptosis.Lab Invest， 1997， 77： 547-555.