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细胞凋亡的概念|细胞凋亡和细胞坏死的区别

2024-03-13

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

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

炎症反应

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。