细胞凋亡：定义、途径、意义和作用

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什么是细胞凋亡？

你见过鸭子的脚吗？它们脚趾之间有蹼。你知道你出生前手指和脚趾之间也曾有蹼吗？你的手指确实像鸭子的蹼足一样。那么为什么它们不再有蹼了呢？

你可以戴上戒指，并独立地活动每个脚趾，这都要归功于细胞凋亡。细胞凋亡又称程序性细胞死亡或细胞自杀。这听起来可能相当悲观，但生存却依赖于它。为什么？部分要感谢细胞凋亡，许多事物，包括你的器官，才能保持适当的大小、形状、位置和功能。这个词有多种发音方式。有些人读作“a-pop-toe-sis”，而其他人则坚持读作“ape-o-toe-sis”，第二个“p”不发音。现在你明白细胞凋亡是一种程序性细胞死亡了。你应该了解，主要存在两种类型的细胞死亡。

• 当细胞受损时，它不会发生细胞凋亡；相反，它会发生**坏死**，这是一种不同的细胞死亡方式，会引起炎症，释放毒素到附近的细胞，并且经常导致更多的问题。

• 然而，发生**细胞凋亡**的细胞不会经历这些副作用。相反，所有的一切都包含在细胞膜内，细胞膜作为细胞的外边界。

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识别凋亡细胞的一种方法是通过：

• 染色质浓缩

• 膜泡形成（或形成不规则的凸起）

• 细胞体积缩小

• 核膜崩解

细胞会被巨噬细胞或邻近细胞吞噬而被破坏。是的，凋亡细胞会被吞噬，其成分会被回收利用；虽然这可能有点令人不安，但请记住，这是我们生存的重要组成部分。

细胞凋亡途径

细胞外环境和细胞内环境的凋亡途径是导致细胞凋亡的两种重要的信号机制。

• 细胞凋亡的外部途径由细胞外环境启动。它始于细胞外部。

• 当细胞受损时，细胞凋亡的内部机制会在损伤引起的应激启动凋亡途径时启动。

半胱氨酸蛋白酶或caspases的激活导致蛋白水解级联反应的激活。这通过外部和内部途径消除垂死的细胞。

细胞凋亡途径有两种不同的类型

• 外在途径——这个途径的另一个名称是死亡受体途径。来自细胞外部的信号指示它通过细胞凋亡的“外在”途径执行程序性细胞死亡。如果细胞生病或不再需要，这可能会发生。细胞凋亡的外在途径包含许多阶段，每个阶段都可能由于基因表达或其他分子而被“上调”或“下调”，这类似于引发细胞复杂变化的许多过程。

• 内在途径——内在途径的另一个名称是线粒体途径。当检测到DNA损伤时，细胞的一个基因或蛋白质会发出细胞死亡的信号。例如，化学疗法和/或放射疗法可能会启动内在细胞凋亡过程。它是由各种外部和内部应激因素触发的，包括氧化应激、缺血和DNA损伤。此外，它对于细胞形成和去除受损细胞至关重要。细胞凋亡的内在线粒体途径是一个有趣的新的治疗靶点，有效靶向该系统具有改变多种癌症治疗环境的潜力。

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细胞凋亡的步骤

• **细胞萎缩**——细胞体积减小是程序性细胞死亡的一个反复出现的特征，正如在所有类型的细胞凋亡中所见。

• **细胞破碎**——在这个阶段，细胞核中的DNA浓缩并断裂成大小均匀的碎片。

• **细胞骨架崩塌**——在这个阶段，发育中的生物体的细胞骨架崩塌。

• **核膜分解**——现在核屏蔽被分解了。

• 在这个阶段，细胞会发生形态变化，包括形成离散的凋亡小体、细薄的膜突起和膜泡形成。

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细胞凋亡的意义

以下是细胞凋亡重要的原因：

• 在多细胞生物中，它有助于维持体内平衡。

• 细胞凋亡控制着身体的大小。

• 细胞凋亡的过程使生物体的细胞数量保持恒定。

• 细胞凋亡使身体能够清除不需要的细胞。

• 细胞凋亡清除有害的T淋巴细胞。

• 细胞发育依赖于程序性细胞死亡。

细胞凋亡的作用

细胞凋亡是生物体体内的一个关键过程。该过程发挥以下作用，仅举几例：

• 细胞凋亡是导致胎儿发育过程中手指分离的原因。

• 神经管背侧闭合是其结果。

• 由于程序性细胞死亡，残留物（如前肾）被清除。

• 在胎儿性别决定过程中，通过细胞死亡消除沃尔夫氏管。

• 尿囊中的细胞凋亡使得能够清除膀胱和脐带之间的区域中的多余组织。

细胞凋亡与癌症之间的关系

癌症的另一个名称是致癌作用。由于一系列遗传改变，正常细胞会变成恶性细胞，而导致这种恶性转化所需的细胞改变之一是避免细胞死亡。与细胞凋亡类似，大量细胞死亡会降低个体患癌症的风险。当癌症患者的身体发生细胞凋亡时，可以做出诊断而没有任何风险因素。如果细胞凋亡信号通路有效，则可以从体内清除这些不需要的细胞。癌症的主要原因是这些细胞能够阻止细胞凋亡，从而导致它们不受控制地增殖。

常见问题

Q1. 举例说明细胞凋亡？

A1. 人类神经系统——在人类胚胎神经系统早期发育过程中，很大一部分（几乎50%）的细胞通过细胞凋亡被清除。关于如此多神经元损失的确切原因存在一些不确定性。然而，据推测，形成更多细胞以确保该过程的有效性，因为神经元倾向于形成复杂的连接。这导致产生更多的神经元，后来被清除以维持神经系统中神经元的数量。

Q2. 哪些因素影响细胞凋亡？

A2. 刺激的类型和/或刺激的强度有时可以决定细胞是通过细胞凋亡还是坏死死亡。许多不利刺激，包括热、辐射和缺氧以及细胞毒性抗癌药物，当浓度高时会产生坏死，但它们也可以激活中等数量的细胞凋亡。

Q3. 细胞凋亡有什么作用？

A3. 细胞凋亡具有可能具有有害突变的候选细胞。细胞凋亡机制的失败将导致细胞不受控制地生长和分裂，最终导致肿瘤的形成。

Q4. 根据表面存在的成分，如何识别凋亡小体？

A4. 凋亡小体表面的磷脂酰丝氨酸使它们易于识别。一种叫做磷脂酰丝氨酸的物质通常位于质膜的内表面。

Q5. 注射了Bcl-2的细胞会发生细胞凋亡吗？

A5. Bcl-2是抗凋亡蛋白。促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白的健康平衡维持着细胞凋亡。在这种情况下，不会发生细胞凋亡。