细胞凋亡的概念|细胞凋亡和细胞坏死的区别
细胞凋亡的概念:
细胞凋亡,也称为细胞程序性死亡,是指为了维持机体内环境的稳定,机体的细胞在基因的控制下,出现了有序的死亡,这样可以保持机体内环境的稳定,细胞凋亡的过程包括基因的激活、表达、以及调控等等,是一种主动的死亡过程,就像是植物的自然凋亡一样,所以称为细胞凋亡。
细胞凋亡与细胞坏死有明显的区别,细胞坏死是病理情况下的被动死亡,会导致各种病理变化。
细胞凋亡与细胞死亡的区别
区别条目 | 细胞凋亡 | 细胞死亡 |
起因 | 生理或是病理性刺激因子诱发 | 病理性刺激因子诱发或是剧烈损伤 |
作用范围 | 单个细胞 | 组织或是成群细胞 |
细胞形态 | 膜皱缩,体积变小 | 体积膨大,变性 |
细胞膜 | 保持完整直到形成凋亡小体 | 破损 |
细胞器 | 无明显变化 | 膨大和破损 |
染色质 | 凝集并在核膜周围呈现新月形帽状结构分布 | 不凝集,呈现絮状形态 |
凋亡小体 | 有 | 无 |
基因组DNA | 规律性降解,呈片段化 | 随机降解,呈现弥散型 |
蛋白质合成 | 有 | 无 |
炎症反应 | 无 | 有,释放细胞内含物 |
分子机制 | 与蛋白酶caspases基因家族有关 | 与蛋白激酶PIP3表达有关 |
细胞凋亡的检测方法
细胞处于不同的凋亡阶段需要找到不同的特点,配以合适的检测工具就能准确解读细胞凋亡的密码。凋亡的细胞具有不同的生物学特征,典型的特征包括:1)细胞膜PS(磷脂酰丝氨酸)外翻;2)线粒体膜电位丧失;3)细胞核浓缩和断裂
1、凋亡早期检测方法
在正常细胞中,磷脂酰丝氨酸(Phosphotidylserine, PS)位于细胞膜内侧,但在早期凋亡的细胞中,PS由细胞膜的内侧翻转到细胞膜表面,暴露在细胞外环境中。Annexin-Ⅴ(膜联蛋白-V)是一种分子量为35-36 kDa的Ca2+依赖性磷脂结合蛋白,能与PS高亲和力结合,通过细胞外侧暴露的磷脂酰丝氨酸与凋亡早期细胞的胞膜结合。将 Annexin-V 与 PI 匹配使用,就可以将凋亡早晚期的细胞以及死细胞区分开来。
2、线粒体膜电位变化的检测方法
线粒体膜电位(△Ψm )的丢失导致线粒体膜中线粒体通透性转换孔的开放,细胞色素C(Cytochrome C)被释放到细胞浆中,致使Caspase被激活从而诱导细胞凋亡。JC-1是一种广泛用于检测线粒体膜电位(△Ψm )的理想荧光探针,表现出电势依赖性的积聚在线粒体内。正常线粒体内,JC-1聚集在线粒体基质中形成聚合物,聚合物发出强烈的红色荧光;而在凋亡细胞中,线粒体跨膜电位去极化,JC-1从线粒体内释放,浓度降低,逆转为发射绿色荧光的单体形式。因此颜色的变化将直接反映出线粒体膜电位的变化。
3、凋亡晚期检测方法
细胞凋亡晚期,染色体DNA双链断裂或单链断裂而产生大量的粘性3’-OH末端,可在脱氧核糖核苷酸末端转移酶(TdT)的作用下,将荧光素/酶标记的dUTP结合到DNA的3’--OH末端,从而可进行凋亡细胞的检测,这类方法称为脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(terminal -deoxynucleotidyl transferase mediated nick end labeling,TUNEL)
细胞凋亡的形态变化
电镜下细胞凋亡的形态学变化是多阶段的,可分为
①细胞浆浓缩,核糖体、线粒体等聚集,细胞体积缩小,结构更加紧密;
②染色质逐渐凝聚成新月状附于核膜周边,嗜碱性增强。细胞核固缩呈均一的致密物,进而断裂为大小不一的片段;
③胞膜不断出芽、脱落,细胞变成数个大小不等的由胞膜包裹的凋亡小体(apoptotic bodies)。凋亡小体内可含细胞浆、细胞器和核碎片,有的不含核碎片;
④凋亡小体被具有吞噬功能的细胞如巨噬细胞、上皮细胞等吞噬、降解;
⑤凋亡发生过程中,细胞膜保持完整,细胞内容物不释放出来,所以不引起炎症反应。