细胞凋亡综述-1
细胞程序性死亡是正常生理现象，多发生于胚胎发育和维持组织自身平衡。Kerr et
al.最早发现有两种细胞死亡：坏死（Necrosis）和凋亡（Apoptosis）。Apoptosis，希腊文意思是树叶从树上“凋落”，这里是指凋亡，是细胞主动参与自身死亡的过程。凋亡程序有一些特殊形态学特征，包括质膜的改变，如细胞膜不对称性和细胞附着消失，胞浆和细胞核固缩，核内DNA裂解。到了晚期，凋亡细胞断裂成“凋亡小体”，并很快被巨噬细胞清除，而不会引起周围细胞的炎症损伤。坏死，通常是由细胞损伤或细胞毒物作用引起，在形态学和细胞生物特性上，与凋亡有着本质的区别。坏死细胞的早期变化是细胞和线粒体肿胀，继而细胞膜破坏。不同于凋亡的是，坏死的细胞胞质内容物（多为蛋白水解酶）释放，会引起周围组织的炎症反应。病理情况会引起细胞异常凋亡，如Alzheimer氏综合症、Hodgkin氏综合症、移植物抗宿主性疾病、移植排斥、自身免疫性疾病、肿瘤、AIDS等。
随着对凋亡机制的深入了解，越来越多的凋亡检测方法得到了发展和应用，应根据细胞或组织类型、凋亡诱导途径的不同，选择最佳的实验方法。凋亡最早的特征变化之一就是出现了一系列蛋白水解酶——Caspase酶。活化的Caspase酶裂解许多细胞内酶，引发凋亡细胞的特征性形态改变，这一过程的核心是Caspase-3的活化。另一个凋亡早期的变化是细胞膜对称性消失，包括质膜内侧的磷脂酰丝氨酸重新分布，由胞膜内侧翻转到胞膜外侧，而细胞膜的这种改变可以通过一种与带负电荷的磷脂高度亲和的蛋白——Annexin
V来检测。凋亡晚期，另一个特征变化是核酸内切酶活化，将DNA断裂降解，使用凝胶电泳的方法，可以观察到DNA断裂片段形成的“ladder”现象。这种凋亡细胞的DNA断裂碎片，也可以通过在DNA片段末端掺入荧光标记物的方法，在流式细胞仪上进行检测此种凋亡改变，如APO-BRDU、APO-
DIRECT试验就是这种方法。近年来，还发展了RiboQuant RNase Protection
Assay，可以对许多凋亡相关基因进行详细的分析，将凋亡过程的研究带入了mRNA水平。
细胞凋亡检测的常用手段主要分为形态学检查、分子生物学方法、免疫电泳法和细胞学检查。其中，用流式细胞术研究细胞凋亡在技术和应用领域方面应用日益广泛。由于可以对凋亡的多种特征进行快速、灵敏、特异的定性分析和定量分析，流式细胞术已经成为凋亡分析的重要检测手段。
PharMingen公司提供了许多从多种角度研究凋亡的试剂系统，包括小鼠、大鼠和人类蛋白抗体：Fas和Fas配体、TRAIL和
DR3/DR4、Bcl-2家族、Caspase酶家族及其它信号蛋白；再有，提供了多种流式细胞仪检测试剂盒，包括：Caspase-3 Assay
Kit、APO-BRDU和APO-DIRECT Kit、Annexin V-FITC Apoptosis Detection
Kit；另外，还提供了mRNA分析试剂——RiboQuant Rnase Protection
Assay系统，为小鼠、大鼠和人类的凋亡相关基因分析提供了多探针模板。
死亡信号的受体和配体
Fas配体（FasL）和TRAIL（Apo-2L）属于介导宿主防御和免疫反应的TNF超级家族。FasL和受体Fas结合，或TRAIL和受体结合，可以引发信号传导途径，引起细胞凋亡。Fas/FasL系统在T细胞发育，消除自反应T细胞克隆，以及其他的负选择时，发挥了作用；而TRAIL介导途径主要影响转录因子、NF-kB及Caspase家族半胱氨酸水解酶的活化。另外，还发现一些TRAIL受体即可以激活TRAIL信号途径，如
DR3、DR4、DR5，也可以充当“诱骗”受体，即所谓的DcRs，如DcR1、DcR2。
Caspase酶
尽管有许多信号可以诱导细胞程序死亡，但它们有一些共同的特征，其中之一是凋亡时一系列细胞内蛋白水解酶——Caspase酶的活化。
Caspase酶具有催化活性，“C”代表具有半胱氨酸水解酶功能，“aspase”代表具有切断天冬氨酸末端的功能。在对哺乳动物同源基因ced-
3（线虫C.
Elegans的细胞死亡基因）的研究中，首次发现了具有半胱氨酸水解酶活性的Caspase酶家族。第一个发现的哺乳动物Caspase酶是
ICE（Interleukin-1b Converting
Enzyme），即caspase-1。随后又发现了一系列Caspase酶，包括：Caspase-1（ICE）、Caspase-2（ICH-
1，Nedd-2）、Caspase-3（CPP32，Yama，apopain）、Caspase-4（TX，ICH-2，ICErel-II）、
Caspase-5（ICErel-III，TY）、Caspase-6（Mch-2）、Caspase-7（Mch-3，ICE-LAP3，CMH-
1）、Caspase-8（MACH，FLICE，Mch-5）、
Caspase-9（Apaf-3，ICE-LAP6，Mch-6）、caspase-10（Mch-4）、Caspase-13（ERICE）和
Caspase-14（MICE）。按照序列同源性，Caspase酶可分为三种亚群：ICE类酶Caspase-1亚群（Caspase-1、
Caspase-4、Caspase-5、Caspase-11和Caspase-12），ced-3类酶Caspase-3亚群（Caspase-3、
Caspase-6、Caspase-7、Caspase-8、Caspase-9和Caspase-10）和Caspase-2亚群（至今为止，只发现了Caspase-2）。Caspase酶由无活性的“原酶”
（~30-55kD）水解活化而来：细胞发生凋亡时，原酶发生自身水解反应或由其他蛋白裂解，形成大亚单位（17-20kD）和小亚单位（10-12kD），二者组合，形成活化的Caspase酶。这些蛋白水解酶的大亚单位还含有小到六个氨基酸，大到几个kD不等的前区。因此，大亚单位的分子量可以很大，如活化的Caspase-1为35kD。水解后活化的Caspase酶的功能是对许多胞浆内和核内目标，如PARP、D4-GDI、
DFF、MEKK等，进行裂解、活化处理。
