第八章 细胞凋亡
（Apoptosis)
介绍本章的授课思路、框架和重点、难点内容。
第一节 概述
一、细胞凋亡的概念
细胞死亡（apoptosis)是每一个细胞必经之道，而细胞凋亡是最常用的细胞死亡机制。在多细胞个体中生命期的每个时期，细胞凋亡都是组织动力学的基本机制。不仅在多细胞个体中不可缺，甚至有一些单细胞个体也会出现或多或少的细胞凋亡特征。
在希腊文中，apoptosis这个字是用来描述树叶从枝头掉落的状态。细胞凋亡(apoptosis)首先被Kerr等于1972年用来描述一种与细胞坏死(necrosis)不同的、其过程被严密控制的细胞死亡机制。事实上，早在1885年Flemming就曾发表了卵巢滤泡细胞的细胞凋亡形态特征，当时他命名其为染色质溶解(chromatolysis)。虽然细胞凋亡现在被全世界的学者研究得如火如荼，他当时的描绘并未使学者们注意到这是一个与细胞坏死不同的细胞死亡机制。从chromatolysis到apoptosis的被提出，这个现象被忽视了将近一个世纪。
细胞凋亡概念提出至今还不到30年的时间，但由于它在保证多细胞生物的健康生存过程中扮演着关键角色，对个体的正常发育及细胞凋亡紊乱在病理学研究中的重要作用，引起了人们对其机制和组分的广泛而深入地研究，成为目前生命科学界最为热门话题之一，也是生命科学界乃至社会各界争相投入的研究领域。
那么什么是细胞凋亡呢？
细胞凋亡（apoptosis)是在体内外因素诱导下，由基因严格调控而发生的一种生理性细胞自杀过程，又称程序性细胞死亡（programmd celldeath．PCD)。它是一个主动的，高度有序的，基因控制的，一系列酶参与医学招聘网的过程。它是一个不同于细胞坏死的一种细胞死亡形式。
二、主要变化
（－)形态学变化
1、细胞膜的变化 ①微绒毛、细胞突起和细胞表面皱褶消失。②胞膜迅速发生空泡化（blebbing)，内质网不断扩张并与胞膜融合，形成膜表面的芽状突起，称为出芽（budding)。
2、细胞质的变化 ①胞质浓缩：由于胞质脱水而导致细胞皱缩、致密及固缩（condensation)，是细胞凋亡形态学变化的一大特征。②细胞器变化：线粒体变大，嵴增多，线粒体增殖并空泡化。内质网腔扩大、增殖并在凋亡细胞形成自噬体过程中提供包裹膜。其他多数细胞器完整存在，变得致密。
3、细胞核的变化 核内染色质浓缩，形成染色质块，并聚集在核膜的边缘，呈新月形、马蹄形或舟状分布，称为染色质边聚（margination)；或聚集在核中央，称为染色质中聚。随着染色质进一步聚集，核纤维层断裂消失，核膜在核膜孔处断裂，两断端向内包裹将聚集的染色质块分割，形成若干个核碎片（核残块)。
4、凋亡小体形成 胞膜皱缩内陷，分割包裹胞质，内含DNA物质及细胞器，形成泡状小体称为凋亡小体（apoptotic body)，这是凋亡细胞特征性的形态学改变。凋亡小体呈圆形、椭圆形或不规则状，小体内的成份主要是胞质、细胞器和核碎片。
5、吞噬 凋亡小体形成后，邻近细胞(巨噬细胞)识别其膜外的新的生物大分子磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine)并吞噬和消化。
正常时磷脂酰丝氨酸位于细胞膜内侧，在细胞受到凋亡诱导后不久，磷脂酰丝氨酸转移到细胞膜外侧（如下图)，象一面面“小红旗”插在细胞表面，以示“我快死了”，巨噬细胞看到以后就将它及时吞噬。
6、继发性坏死（secondarynecrosis) 在体外实验诱导细胞凋亡时，由于没有巨噬细胞吞噬凋亡小体，凋亡小体会发生肿胀、破裂、溶酶体释放等细胞坏死的表现，称为继发性坏死。
（二)生化改变
1.凋亡启动因子
在细胞凋亡期间尽管线粒体超微结构基本正常，但其功能已发生显著改变。凋亡刺激因素使线粒体内膜的跨膜电位降低，进而使线粒体通透性转换孔(permeability transition pore，PTP)开放和线粒体膜通透性增高（如下图)，导致线粒体内的细胞色素C(cytochrome c，Cyto-C)、凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor,AIF)、凋亡蛋白酶激活因子(apoptotic protease activating factor， Apaf)等凋亡启动因子释放入胞浆。
（1)细胞色素C(cytochrome c，Cyto-C)
细胞色素C正常时位于线粒体膜间，为呼吸链的电子传递体。胞浆中新合成的细胞色素C前体没有凋亡诱导作用，而当凋亡刺激因素作用于线粒体后，可引起细胞色素C释放至胞浆，释放入胞浆的Cyto-C在dATP存在的情况下，与Apaf-1结合,使Apaf-1暴露其上的CARD（caspase activationand recruitment domain )基序，并与procaspase-9的CARD结合形成凋亡复合体（apoptosome),导致procaspase-9激活,后者进一步激活caspase-3，6等，从而诱导细胞凋亡。
（2)AIF
AIF是由X染色体上单拷贝基因编码的黄素蛋白，分子量57kd，先在胞浆中合成其前体，然后移位至线粒体，与FAD结合形成成熟的AIF，正常时位于线粒体膜间，具有NAD氧化酶的活性。在各种凋亡诱导因子的作用下，AIF从线粒体释放至胞浆，然后进入细胞核，引起染色质浓缩靠边，DNA断裂成50kD的大片断等凋亡的特征性改变。释放入胞浆的AIF通过促进线粒体释放细胞色素C而增强凋亡信号，并可快速激活核酸内切酶。但与细胞色素C不同的是，AIF对凋亡的诱导作用是非Caspase依赖性的。由于AIF本身无DNA酶的活性，因此可能是它再作用于其它蛋白而引起大片断DNA的形成。但对其作用的靶蛋白目前仍不清楚。
2.凋亡蛋白酶的活化
凋亡蛋白酶是细胞凋亡的“执行者”，在细胞凋亡的发生发展中起着非常重要的作用。“什么是凋亡蛋白酶，它有一些什么特性，以及它们是如何起作用的”等等，在凋亡发生机制中再做详细讲解。
3.内源性核酸内切酶与DNA片断化
细胞凋亡过程中执行染色质DNA切割任务的是内源性核酸内切酶，内源性核酸内切酶作用于DNA双链，形成高分子量的DNA片段或180-200bp整倍数的片段，在琼脂糖凝胶电泳中呈“梯”状(ladder pattern)条带，这是判断凋亡发生的客观指标之一。（凋亡发生机制中讲解)
三、细胞凋亡与坏死的比较
细胞坏死（necrosis)通常由严重损伤因素（如：毒物中毒、严重缺血、缺氧、强酸、强碱、强大电流等)所致，正常组织细胞不发生细胞坏死。细胞凋亡作为一种生理性、主动的细胞死亡的方式，在许多方面与坏死有显著的差别。细胞凋亡与坏死的比较。
四、分期
细胞凋亡的过程可分为三期：①诱导期：凋亡诱导因素作用于细胞后，细胞通过复杂信号转导途径将信号传入胞内，由细胞决定生存或死亡。②执行期：决定死亡的细胞将按预定程序启动凋亡，激活凋亡所需的各种酶类及降解相关物质，形成凋亡小体。③消亡期：凋亡的细胞被邻近的细胞所吞噬并在吞噬细胞内降解。
上述全过程需时约数分钟至数小时不等。从凋亡信号转导到凋亡执行的各个阶段都有负调控因子存在，以形成完整的反馈环路，使凋亡过程受到精确严密的调控。
第二节 发生机制
一、细胞凋亡相关因素
细胞凋亡是一个非常复杂的过程，受到机体内、外多种因素的影响，其具体的分子机制尚不完全清楚。细胞凋亡相关因素分诱导性因素和抑制性因素两大类。
（一)诱导性因素
细胞凋亡是一个程序化的过程，这个程序虽已预设于活细胞之中，正常情况下它并不“随意”启动，只有当细胞受到来自细胞内外的凋亡诱导因素作用时才会启动。因此，凋亡诱导因素是凋亡程序的启动者。在少数情况下细胞凋亡可自发产生，但多数是在诱导因素的作用下发生，常见诱导因素有：
1.激素和生长因子失衡 生理水平的激素和生长因子是细胞正常生长不可缺少的因素，一旦缺乏，细胞会发生凋亡；相反，某些激素或生长因子过多也可导致细胞凋亡，例如：强烈应激引起大量糖皮质激素分泌，后者诱导淋巴细胞凋亡，致使淋巴细胞数量减少。
2.理化因素 射线、高温、强酸、强碱、乙醇、抗癌药物等，均可导致细胞凋亡。例如：电离辐射可产生大量氧自由基，使细胞处于氧化应激状态，DNA受损，引起细胞凋亡。
3.免疫性因素 在生长、分化及执行防御、自稳、监视功能中，免疫细胞可释放某些分子导致免疫细胞本身或靶细胞的凋亡。例如：细胞毒T淋巴细胞（CTL)可分泌颗粒酶（granzyme)，引起靶细胞发生凋亡。
4.微生物学因素 细菌、病毒等致病微生物及其毒素可诱导细胞凋亡。例如：HIV感染时，可致大量CD4+ T淋巴细胞凋亡。
5.其他 如缺血与缺氧，神经递质（如谷氨酸、多巴胺)，失去基质附着等因素都可引起细胞凋亡。在肿瘤治疗中，单克隆抗体、反义寡核苷酸、抗癌药物等均可诱导肿瘤细胞凋亡。
（二)抑制性因素
1.细胞因子 IL－2、神经生长因子等具有抑制凋亡的作用，当其从细胞培养基中去除后，依赖它们的细胞会发生凋亡；反之，如在培养体系中加入所需要的细胞因子，则可促进细胞内存活基因的表达，抑制细胞凋亡的发生。
2.某些激素 ACTH、睾丸酮、雌激素等对于防止靶细胞凋亡，维持其正常存活是必需的。例如：当腺垂体被摘除或功能低下时，肾上腺皮质细胞失去ACTH刺激，可发生细胞凋亡，引起肾上腺皮质萎缩。此时，只要给予生理维持量的ACTH即可抑制肾上腺皮质细胞的凋亡，防止肾上腺皮质的萎缩。睾丸酮对前列腺细胞，雌激素对子宫平滑肌细胞都有类似的作用。
3.其他 某些二价金属阳离子如Zn2+，药物如苯巴比妥，病毒如EB病毒，以及中性氨基酸等也具有抑制细胞凋亡的作用。
二、主要信号转导通路
大多数情况下来自于细胞外的细胞凋亡诱导因素作用于细胞后要转化为细胞凋亡信号，并通过胞内不同的信号转导通路，最终激活细胞死亡程序，导致细胞凋亡。
在细胞凋亡的发生发展过程中，主要信号转导通路有两条：一为死亡受体信号转导通路；二为线粒体信号转导通路。下面我们分别进行讲解。
（一)死亡受体通路
一些多肽通过激活受体（如Fas,TNFR1,DR3/Wsl-1)而直接诱导细胞凋亡。这些多肽属于肿瘤坏死因子（TNF)家族，它们与相应的肿瘤坏死因子受体（TNFR)家族成员结合，从而在许多的细胞类型中诱导凋亡。其激活途径为：配体与受体结合后，导致受体的三聚体化（trimerization)。使得受体的胞浆部分与接头蛋白（adapter protein)Fas卫生资格考试网-相关死亡蛋白(fas-associatedprotein with death domain, FADD)和procaspase-8结合，procaspase-8本身具有成熟的caspase-8酶的1-2%的活性，聚集后的procaspase-8通过自身或相互之间的切割产生成熟的caspase-8。caspase-8可激活下游的caspases-3，后者水解ICAD而活化CAD，从而导致细胞凋亡。caspase-8同时也激活Bcl-2家族的促凋亡因子Bid(binding interface database)。正常状态下，Bid以非活性方式存在于胞浆内，当被caspase-8激活后，形成一种截短的Bid（truncated Bid，tBid)，后者转移到线粒体，破坏线粒体膜的稳定性，导致细胞色素C等释放入胞浆, 激活caspase-9,进一步强化了caspases 级联反应。
（二)线粒体通路
1、线粒体信号转导通路的提出
二十世纪九十年代上半期，许多学者在研究凋亡时发现，在细胞发生凋亡的形态学改变以前，线粒体即发生了某些功能改变，如氧化磷酸化脱耦联、活性氧产生增多、膜电位（Δφm)消失等等，从而提出线粒体可能参与了细胞凋亡的发生。但线粒体在细胞凋亡发生机制中的重要性如何，以及它是怎样起作用的，仍不清楚。1994年，Newmeyer等通过细胞外凋亡系统（cell-free system)第一次直接证明线粒体在某些细胞的凋亡中是不可缺少的。随后Liu等于1996年发现线粒体释放的细胞色素C是诱导细胞凋亡的重要信号分子。该研究小组又在1997年先后发现细胞色素C从线粒体释放入胞浆后，在dATP存在时与Apaf-1结合并激活Caspase-9，后者再激活Caspase-3而导致细胞凋亡的发生。至此，细胞凋亡的线粒体信号转导通路已初步形成，在随后的几年中，又不断发现线粒体释放的新的凋亡信号分子，并对该通路的调节机制以及分子与分子间的作用机制作了深入的研究，从而对该通路的认识不断丰富和完善。
2、线粒体信号转导通路
一些凋亡刺激因素如射线、化疗药物等，经过一些目前尚未充分了解的途径，使线粒体膜的通透性转换孔（permeability transition pore, PTP)打开或发生其它变化，进而促使线粒体释放凋亡启动因子(Cyto-C、AIF、Apaf-1)、Smac/Diablo(second mitochondria-derived activator of caspase/directIAP-binding protein with low pI)、HtrA2(high-temperature requirement factor A2)和 procaspase-3入胞浆。上述因子通过下述多种机制导致细胞凋亡：①Cyto-C在dATP存在的情况下，与Apaf-1结合,使Apaf-1暴露其上的CARD（caspase activation and recruitment domain )基序，并与procaspase-9的CARD结合形成凋亡复合体（apoptosome),导致procaspase-9激活,后者进一步激活caspase-3，6等，从而诱导细胞凋亡。②AIF通过促进线粒体释放细胞色素C而增强凋亡信号，并可快速激活核酸内切酶。③Smac/Diablo 和HtrA2可能通过阻断凋亡抑制蛋白（inhibitors of apoptosis protein, IAPs)的作用参与细胞凋亡的调控。IAPs为一组具有抑制凋亡作用的蛋白质，主要抑制caspase-3,7,9而抑制细胞凋亡。
无论是在死亡受体通路还是线粒体信号通路，都存在有凋亡蛋白酶和内源性核酸内切酶的活化，那么，到底什么是凋亡蛋白酶，以及他们在凋亡中如何起作用，起什么样的作用呢？下面我们来一一进行学习。
3．凋亡蛋白酶
凋亡蛋白酶的激活是凋亡发生机制中最关键的环节之一。它是一组与秀丽隐杆线虫(Caenorhabdi-tis elegans)CED-3同源的执行哺乳动物细胞凋亡的主要蛋白酶家族。凋亡蛋白酶（caspase，是cysteine－containingaspartate-specific protease的缩写)是一组对底物的天冬氨酸部位有特异水解作用，其活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶。它们有两个特征：①都是含有半胱氨酸的蛋白酶；②作用部位都在天冬氨酸残基后的位点。凋亡蛋白酶前体(procaspase)可被切割为大约20kD和10kD的两个片断及一个N端前区 (prodomain)。
至今已发现14种caspases，这些成员在氨基酸序列 ,空间结构及底物特异性上均有相似性；体内合成时均以凋亡蛋白酶前体(procaspase) (3 0 -50 ku)形式存在 ,包括三个功能区 :N末端区(prodomain) ,大亚单位 (-2 0 ku) ,小亚单位 (-1 0ku) ;被激活的过程相似 ,即通过功能区间特异位点的蛋白酶解 ,继而以大小亚单位形式形成异源二聚体（如图8-14)。半胱天冬酶对底物的切割不仅特异，而且高效。
依据caspases结构和功能的不同可分为三类：①起始凋亡蛋白酶（initiator caspases),包括具有长N端前区的caspase-2,8,9,10，能对细胞凋亡的信号作出反应，启动细胞的自杀过程；②效应凋亡蛋白酶(effector caspases)：包括具有短N端前区的caspase-3,6,7,是细胞凋亡过程中的执行者，能水解特定蛋白底物。③与炎症有关的凋亡蛋白酶，包括caspase-1，4，5，11，12，13，14。
Caspases的分类与功能
已确定的caspase作用底物有60多个，主要有：①凋亡蛋白酶激活的DNA
酶抑制物（inhibitor of caspase-activated deoxyribonuclease，ICAD)：caspases水解ICAD，使凋亡蛋白酶激活的DNA酶（caspases-activateddeoxyribonuclease, CAD)处于活性状态并使DNA片段化。②核纤层(lamina)蛋白：被caspases分解后导致核裂解。③细胞骨架蛋白：caspases水解细胞的骨架蛋白，导致细胞解体，形成凋亡小体。④其它caspases：在凋亡级联反应（cascade)中，某些caspases可水解其它caspases。如：caspase-9可使caspase-3前体水解形成具有分解蛋白质活性的caspase-3。⑤灭活细胞凋亡的抑制物（如 Bcl-2),这不仅消除了Bcl-2蛋白的抗细胞凋亡作用，而且Bcl-2水解片段也有促细胞凋亡的作用。总之，caspases在细胞凋亡的启动和完成中起重要作用，是细胞凋亡的执行者，决定了细胞凋亡的形态改变和生物化学改变。
4.内源性核酸内切酶
细胞凋亡过程中执行染色质DNA切割任务的是内源性核酸内切酶，有Ca2+／Mg2+非依赖性核酸内切酶和Ca2+／Mg2+依赖性核酸内切酶。后者以无活性的形式存在于细胞核内，其激活需Ca2+／Mg2+等二价金属离子的存在。凋亡蛋白酶激活的DNA酶（CAD)就是一种细胞内源性核酸内切酶。正常情况下，CAD与ICAD结合成无活性的二聚体，位于胞浆中，当ICAD被caspase水解后，CAD与ICAD分离而被激活，从而进入细胞核，导致DNA的降解。
凋亡细胞双链DNA发生两种类型的断裂：①首先是形成高分子量的DNA片段，50kb和/或300kb，可能由染色质中的DNA断裂形成。②其次，内源性核酸内切酶作用于DNA双链的核小体(nucleosome)连接部，形成180-200bp或其整倍数的片段，在琼脂糖凝胶电泳中呈“梯”状(ladder pattern)条带，这是判断凋亡发生的客观指标之一。
三、细胞凋亡的相关基因
目前，已知细胞凋亡相关基因多达数十种，根据功能的不同可将其分为三类：抑制凋亡基因、促进凋亡基因和双向调控基因。
• 抑制凋亡基因：Bcl-2，IAP
促进凋亡基因：wtp53，Bax
双向调控基因：c-myc，Bcl-xbcl-2家族分子
下面我们重点学习几种：
1.Bcl-2
Bcl-2（B cell lymphoma/leukemia-2)因其首先在B细胞淋巴瘤中分离出来而得名，是一种细胞原癌基因产物，在进化上保守，如线虫的CED-9就与Bcl-2同源，结构与功能都很相似。现已发现16个家族成员，其中抗凋亡成员有Bcl-2，Bcl-XL， bcl-w、A1/Bf1-1、Nr13、mcl-1等，它们由4个短的保守的BH（Bcl-2homology)结构域（BH1-BH4)组成，还含有一个羧基端的疏水尾巴。它们大多数情况下附着在线粒体及内质网膜上，此时其疏水尾巴向着胞浆侧。而促凋亡成员主要有bax、Bik、Bad、bid、Hrk、bcl-Xs、bim、mtd等，它们或者缺乏BH4结构域，或者只含有BH3结构域。
Bcl-2许多家族成员不但可形成同源二聚体，同时促凋亡与抗凋亡成员间还可形成异源二聚体。 因此Bcl-2家族成员对凋亡的控制主要取决于其抗凋亡与促凋亡成员间量的对比，此外磷酸化等蛋白修饰也与其调节凋亡有关。Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2associated X protein， Bax)首先因与bcl-2形成异源二聚体而被发现。Bax具有孔形成能力，并能诱导细胞色素C的释放，激活caspase-9，启动凋亡级联反应。Bcl-2能抑制Bax诱导的细胞色素C的释放，从而阻止细胞凋亡。现在普遍认为，Bcl-2家族中抑制凋亡因子与促进凋亡因子的比例决定细胞的命运。
Bcl-2是第一个被确认有抑制凋亡作用的基因。人的Bcl-2蛋白是由229个氨基酸组成的膜蛋白，主要分布在线粒体膜、内质网膜、核膜等处。广泛存在于造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、神经细胞及多种癌细胞。bcl-2的高表达能阻抑多种凋亡诱导因素（如糖皮质激素、射线照射、fo波酯等)所引发的细胞凋亡。
Bcl-2抗凋亡机制与线粒体功能有关。Bcl-2的其中一个功能为形成离子通道，它的高表达维持了线粒体内钙稳态，阻止了线粒体膜电位的下降和线粒体膜通透性转换孔的开放，抑制线粒体促凋亡的蛋白质如细胞色素C、凋亡诱导因子（AIF)等的释放，从而防止细胞凋亡发生。此外，Bcl-2能结合Apaf-1和caspase 9，并维持其非活化状态，阻止caspase级联反应，防止细胞凋亡。
BcL-2抗凋亡机制：
①直接的抗氧化;②抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质;③抑制促凋亡的Bax，Bak细胞毒作用;④抑制Caspases激活;⑤维持细胞钙稳态.
2. Fas
Fas 属肿瘤坏死因子受体（TNFR)家族成员， Fas配体（FasL)属TNF家族成员。 Fas是跨膜蛋白，由胞外区(157aa)，穿膜区(17 aa)及胞浆区(145 aa)组成。Fas胞浆区一段60～70氨基酸序列与TNFR胞浆区高度同源，并介导细胞死亡，称之为死亡域(death domain，DD)。 Fas较广泛地分布于多种类型的细胞。 FasL与其受体Fas结合导致细胞凋亡。
3．p53基因
野生型p53基因编码的p53蛋白对细胞凋亡有促进作用。，该蛋白是一种DNA结合蛋白，具有转录激活作用。野生型p53蛋白在细胞周期G1期发挥检查点的作用，如发现有缺陷的DNA，它就阻止细胞进入细胞周期，并启动DNA修复机制，如修复失败则启动细胞凋亡机制。p53蛋白的这一功能使那些遗传信息出错，有可能演变为恶性肿瘤的细胞被消灭在萌芽之中，因而被称为“分子警察”。bax基因首先被发现可由p53诱导，其它被p53诱导参与细胞凋亡的基因有：fas、DR5(Killer/Death Receptor 5)、PAG608(p53-activatedgene 608)、p21、mdm2及Apaf-1等。图8-19 p53蛋白的分子警察功能
突变型p53(mtp53)基因编码的P53蛋白对细胞凋亡有抑制作用。人类肿瘤一半以上具有p53基因突变和缺失。
p53蛋白的N端也可不通过转录激活作用直接参与肿瘤的生长抑制。总之，p53在不同的细胞中诱导凋亡的机制可以不同，但p53依赖的细胞凋亡最终可能都是通过导致细胞色素C释放，caspases的激活而完成。
4.c-myc基因
原癌基因c-myc家族被认为与人类多种恶性疾病的发生有关。myc蛋白作为重要的转录调节因子，既可激活介导细胞增殖的基因，也可激活介导细胞凋亡的基因，具有双向调节作用。决定细胞增殖或凋亡，取决于细胞接受何种信号以及细胞所处的生长环境。例如：在c-myc基因表达后，如果没有足够的生长因子持续作用，细胞就发生凋亡；反之，细胞就处于增殖状态。
5.IAP家族
凋亡抑制蛋白IAP家族是一组具有BIR（baculoviral IAP repeat)结构域和抑制细胞凋亡的蛋白。很多真核细胞中均发现有IAP家族成员。IAP家族蛋白的BIR结构域是其抑制细胞凋亡的结构基础，只要具有BIR结构域，IAP家族蛋白就具有抑制细胞凋亡的作用。在人类已确认有6种IAP相关蛋白，这些蛋白的过度表达，都可以不同程度地抑制多种因素引起的细胞凋亡。在酵母和哺乳动物细胞中，IAP家族蛋白能通过抑制caspase-3，7，9等的活性抑制细胞凋亡。
6.其他基因
jun、fos、myb、asy、Rb等基因都与细胞凋亡有关。
细胞凋亡是一个重要的生物学过程，对多细胞生物的完整性，体内平衡以及肿瘤的发生均有重要的生物学意义。许多的基因相互协调，共同参与了细胞凋亡精细调控。
第三节 细胞凋亡与疾病
一、细胞凋亡的生理意义
细胞凋亡在机体的一生中，从受精至成熟、老化等各个方面都发挥重要作用。
(一)确保正常生长发育。
例如：人胚胎肢芽发育过程中的指（趾)间组织通过细胞凋亡机制而被逐渐消除，形成指（趾)间隙。
(二)维持机体内环境稳定。
细胞凋亡参与了正常成年组织细胞更新（如上皮组织、血细胞的更新，衰老细胞的清除)、生理器官的内分泌调控（如子宫产后复原，月经期子宫内膜的脱落)以及对受损不能修复的细胞或突变细胞的清除等重要生理过程。
(三)发挥积极的防御功能。
当机体受到病原微生物感染时，宿主细胞发生主动凋亡，导致被感染细胞的死亡和微生物的清除。
二、 细胞凋亡与疾病发生的关系
细胞凋亡调控异常可导致多种疾病的发生。细胞凋亡与疾病的关系—— 该“死”的细胞不死，不该“死”的细胞却死了，也就是说无论凋亡过度或凋亡不足都可以导致疾病的发生。
下面我们具体讨论细胞凋亡与几种常见疾病发生的关系
(一) 细胞凋亡在肿瘤发生中的作用
目前认为细胞增殖和分化异常是肿瘤发病的途径之一，而凋亡受抑、细胞死亡不足是肿瘤发病的另一途径。许多人类恶性肿瘤细胞对生理刺激做出凋亡反应的能力显著下降。p53突变，Bcl-2的高表达在许多肿瘤中都存在。
(二) 细胞凋亡在缺血性心脏病及心衰发病机制中的作用
心肌细胞虽为终末分化细胞，但仍存在凋亡在心肌梗死、I/R损伤及慢性心衰等心脏疾病的动物模型及临床病人均观察到细胞凋亡的存在。这是一梗死的心肌，将梗死区边缘的心肌做成切片后，可发现有凋亡细胞。
动物实验证明caspase抑制剂，缺血预适应可减少心肌细胞凋亡，缩小梗塞范围，改善心功能。
（三)细胞凋亡在其它疾病发生中的作用
1．神经元退行性病变
在神经系统疾病中有一类以特定神经元进行性丧失为其病理特征的疾病，如阿尔茨海默氏病，帕金森氏病。现在研究表明，造成神经元丧失的主要机制是细胞凋亡。由于大量神经元发生凋亡，大脑皮质出现广泛萎缩，脑沟变宽，脑回变窄。
2．自身免疫性疾病
正常情况下，免疫系统在发育过程中已将针对自身抗原的免疫细胞以细胞凋亡的方式有效清除。如清除失败，针对自身抗原的T细胞就可存活，进而攻击自身组织，产生自身免疫性疾病。
3．病毒感染
如人免疫缺陷病毒（HIV)感染引起的AIDS，其关键的发病机制是CD4+淋巴细胞被选择破坏。研究表明，细胞凋亡在AIDS CD4+淋巴细胞减少中扮演了非常重要的角色。
4．创伤合并休克，肝衰，免疫排斥反应等等
第四节 凋亡在疾病防治中的意义（自学)
细胞凋亡是一个程序化过程，可以通过不同的手段在不同的阶段进行干预而治疗疾病
一．合理利用凋亡相关因素
（一)诱导靶细胞凋亡
某些生长因子或激素是细胞生长所必须的，一旦撤除细胞即可发生凋亡。
（二)减少细胞凋亡
IL－2、神经生长因子等具有抑制凋亡的作用。
二．干预凋亡信号转导
可利用阿霉素刺激肿瘤细胞在其膜上表达Fas/FasL，导致肿瘤细胞发生凋亡。
三．调节凋亡相关基因
运用分子生物学手段人为地控制凋亡相关基因（P53，Bcl-2)的表达，便有可能控制凋亡过程。
四．控制凋亡相关的酶
在凋亡执行阶段，核酸内切酶和caspases在摧毁细胞结构方面起着关键性作用，因此若能控制他们的活性。细胞凋亡过程必然受到控制。
五．防止线粒体跨膜电位的下降
线粒体跨膜电位就可以防止细胞凋亡的发生。目前已发现环胞霉素A可抑制线粒体跨膜电位的下降，并因此而防止细胞凋亡的发生。
Summary：
Apoptosis,also known as programmed cell death, is the factor that induced in vitro and invivo, by the strict control of the autonomy and orderly cell death. The wholeprocess is divided into induction period, and the demise of the implementationperiod. Cells in hormones, growth factors, physical and chemical factors,immune factors, factors such as the role of microbiology, gene regulation bythe death of the death signal transduction pathway, activation of caspases upstream and downstream of the initial effects of caspases and related enzymes, cells characteristicbiochemical and morphological changes. If mitochondria in apoptosis initiationfactor (Cyto-C, AIF, Apaf)released into the cytoplasm; DNA fragmentation (or a 180-200 bp fragment of the whole multiples), agarosegel electrophoresis in a "ladder "-shaped strip; cell shrinkage,vacuolar membrane of the nuclear chromatin condensation, while poly, poly andnuclear debris; formation of apoptotic bodies. After the formation of apoptoticbodies may be nearby macrophage recognition, swallowed and digested. The entireprocess of apoptosis no leakage of contents, without local inflammatoryreaction. Abnormal regulation of apoptosis can lead to various diseases, suchas lack of apoptosis in tumor is easy, autoimmune diseases, however heartfailure, myocardial ischemia and ischemic - reperfusion injury, neuronaldegenerative diseases, transplant rejection remain with the excessiveapoptosis.
复习思考题:
1、试述细胞凋亡和细胞坏死的概念、差别以及生理病理意义。
2、试述细胞凋亡过程中细胞的主要形态学和生物化学变化。
3、试述线粒体启动因子的功能和生物学意义。
4、试述内源性核酸内切酶和凋亡蛋白酶的种类、理化特性以及生物学意义。
5、试述凋亡相关基因在细胞凋亡过程中的作用。
6、试述线粒体通路及死亡受体通路在细胞凋亡过程中的作用及其联系。
主要参考文献
1.
