细胞凋亡及检测工具
程序性细胞死亡(Programmed Cell Death, PCD)是有机体在漫长的进化过程中发展起来的细胞自杀机制,在清除无用的、多余的或癌变的细胞,维持机体内环境稳态方面发挥重要作用。程序性细胞死亡调控机制的失调与多种疾病的发生发展相关,如神经变性性疾病、自身免疫病、恶性肿瘤、衰老、病原微生物感染、肌细胞功能失调等。多数学者将细胞的死亡形式分为凋亡性程序性细胞死亡(Apoptosis)、自噬性程序性细胞死亡(Autophagy)、细胞坏死(Necrosis)和细胞焦亡等。
细胞凋亡(Apoptosis)一般是指机体细胞在发育过程中或在某些因素作用下通过细胞内基因及其产物的调控而发生的一种程序性细胞死亡过程。 细胞凋亡途径中各事件的发生是有时序性的,即各事件按先后顺序依次发生,最终导致凋亡小体的出现,细胞随后发生凋亡。细胞凋亡对胚胎发育及形态发生(morphogenesis)、组织内正常细胞群的稳定、机体的防御和免疫反应、疾病或中毒时引起的细胞损伤、老化、肿瘤的发生进展起着重要作用,并具有潜在的治疗意义。
细胞坏死(necrosis)是因病理而产生的被动死亡,如物理性或化学性的损害因子及缺氧与营养不良等均导致细胞坏死。表现为细胞胀大、胞膜破裂、细胞内容物外溢、核变化较慢、DNA降解不充分和引起严重的局部炎症反应等。
细胞凋亡与细胞坏死不同,细胞凋亡(Apoptosis)一般是指机体细胞在发育过程中或在某些因素作用下通过细胞内基因及其产物的调控而发生的一种程序性细胞死亡过程, 细胞坏死是细胞受到强烈理化或生物因素作用引起细胞无序变化的死亡过程。
细胞凋亡的三个典型特征:
细胞处于不同的凋亡阶段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
常见的几种细胞死亡方式的比较:
表一:细胞凋亡,坏死,细胞自噬和细胞焦亡的区别
区别条目 | 细胞凋亡 | 细胞坏死 | 细胞自噬 | 细胞焦亡 |
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 | 营养缺乏或激素诱导 | 病理性刺激 |
作用范围 | 单个细胞 | 组织或是成群细胞 | 单个细胞 | |
细胞形态 | 膜皱缩,体积变小 | 体积膨大,变形 | 产生空泡,形成自噬体 | 体积膨大,变形 |
细胞膜 | 保持完整直到形成凋亡小体 | 破损 | 膜结构完整 | 破损 |
细胞器 | 无明显变化 | 膨大和破损 | 被自噬体吞噬,最终被溶酶体消化 | 变形 |
基因组DNA | 规律性降解,呈片段化 | 随机降解,呈现弥散型 | 随机降解 | 随机降解 |
炎症反应 | 无 | 有,释放细胞内含物 | 有 | 伴随着大量促炎症因子的释放 |
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 | 受LC3-II、Beclin-1和P62蛋白调控 | 由GSDMD(gasdermin D)蛋白介导的细胞炎性坏死 |
表二:细胞凋亡的不同检测方式
早期检测 | PS(磷脂酰丝氨酸)在细胞外膜上的检测 | 细胞内氧化还原状态改变的检测 | 细胞色素C的定位检测 | 线粒体膜电位变化的检测 |
晚期检测 | TUNEL法检测 | LM-PCR Ladder (连接介导的PCR检测) | 端粒酶检测 | ——— |
mRNA水平检测 | Northern杂交检测 | RT-PCR跑胶检测 | ——— | ——— |