细胞凋亡这一概念最早由Kerr等提出的,认为该种细胞死亡像秋天的树叶凋谢一样,故称谓“Apoptosis”,希腊文即凋亡之意,具体含义是指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序的死亡。细胞凋亡的研究可以帮助人类进一步深入研究免疫学、生物学以及药学等多个领域的发展具有重要的意义。在学界,关于细胞凋亡的机制与应用的研究不在少数,本文在此进行一定的收集整理,为理论的不断发展提供有效借鉴。
一、细胞凋亡的概念
细胞凋亡是一种细胞自主生理性死亡 ,对多细胞动物机体的正常发育和自身稳定具有极其重要的作用。要想弄清楚细胞凋亡的机理和应用,对细胞凋亡的概念以及途径、表现等需要进行前提性的研究。
细胞凋亡的概念是病理学家Kerr等在Cancer杂志上首次提出的,认为该种细胞死亡像秋天的树叶凋谢一样,并用希腊文“Apoptosis”来命名该词汇。细胞凋亡是指有核细胞在一定条件下通过启动其自身内部遗传机制,主要通过内源性DNA内切酶的激活而发生的细胞自然死亡过程。大部分学者都认为细胞凋亡就是一项程序性的工作,是细胞在遭受到外部侵害或者刺激之下产生的自杀式行为,以保存身体的机能和正常运行。
二、细胞凋亡的途径与表现
首先关于细胞凋亡的途径和表现,主要是针对细胞凋亡受到的内外刺激不同进行划分,而且将细胞凋亡与蛋白分子的参与过程的研究也不在少数。李敏,林俊(2014)认为细胞凋亡的途径主要有通过死亡受体介导的外部凋亡途径、内部线粒体途径、粒酶介导的细胞凋亡途径以及内质网应激途径介导细胞凋亡的发生这四种。也有学者认为细胞凋亡的途径主要有两条,一条是细胞表面凋亡受体介导的通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶Caspase-8,一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活Caspase-9。活化的Caspase-8和Caspase-9均可激活Caspase-3,将细胞内的重要蛋白降解,引起细胞凋亡。
其次,在细胞凋亡的相关因子的研究中,也主要针对以下内容。凋亡因子TRAIL能诱导肿瘤和转化细胞凋亡而不伤害正常细胞。TRAIL与细胞膜上死亡受体结合,引发受体蛋白构象变化,经胞膜内受体死亡域(death domain,DD)募集接头蛋白FADD,再经过FADD 的死亡效应域与凋亡蛋白解酶原一8/10的DED相互结合,形成DISC ,引起凋亡蛋白解酶(caspase)级联反应,促使癌细胞凋亡。在神经生长因子(nerve growth factor,NGF)的研究方面认为NGF是典型的神经营养因子,能促进中枢神经元的分化、生长及存活。神经元发生凋亡与NGF有密切关系,剥夺细胞生长所需的NGF能激活CPP32(一种诱导凋亡的蛋白水解酶),通过凋亡机制导致神经元死亡。 肿瘤坏死因子TNF家族成员有:TNF-α、LT-α、LT-β、FasL、CD40L、CD30L、CD27L、4-1BBL、OX40L、TRAIL、TRANCE、TWEAKE等。当TNF家族成员与细胞膜上的相应受体结合,激活受体,可导致受体胞内的死亡区域(DD)三聚化,从而启动细胞内的Caspase信号转导通路,诱导细胞凋亡。
最后,在细胞凋亡与蛋白酶的研究方面,经过诸多学者的研究和发展,认为目前主要参与这些细胞凋亡过程的蛋白分子有以下几种,即凋亡蛋白酶(easpases)、衔接蛋白(adapter proteins)、Bel-2 和凋亡抑制蛋白(IAPs)以及p53蛋白。CAS凋亡蛋白酶平时以无活性的酶原形式存在,CAS活性质子能快速诱导病变细胞自然凋亡。CAS凋亡蛋白酶能有效作用于变异的细胞组织,消炎解毒、去腐生新、消除组织增生、软化病变组织,使皮肤赘生物细胞快速凋亡。能快速阻断病毒DNA复制,彻底消除变异细胞的生长环境,斩断病变根源,杜绝痣、痦、瘊、疣的复发。衔接蛋白是参与披网格蛋白小泡组装的一种蛋白质, 分子量为100kDa, 在网格蛋白小泡组装中与受体的胞质结构域相互作用, 起衔接作用。将网格蛋白与受体配体复合物衔接的一种蛋白。 bcl-2抗细胞凋亡可以抑制Ca2+的释放,通过阻止促细胞凋亡基因信号传递或阻止这些诱导基因产物发挥作用,同时在细胞内产生抗氧化作用。凋亡抑制蛋白(IAPs)能通过BIR结构域(baculovirus IAP repeats domain)与Caspase结合,抑制其活性,如XIAP。p53基因是一种抑癌基因,定位于人类染色体17p13.1,编码393个氨基酸组成的53kD的核内磷酸化蛋白,被称为p53蛋白。研究发现丧失p53功能的小鼠胸腺细胞对糖皮质激素诱导的凋亡反应和正常细胞相同,而对辐射诱导的凋亡不敏感。
三、细胞凋亡的应用研究
细胞凋亡失衡与许多疾病尤其是与肿瘤、癌症的发生发展有关。近几年来 ,有关细胞凋亡分子机制的研究进展较快 ,对细胞凋亡在放疗、化疗等肿瘤治疗措施中的作用也有了进一步的认识 ,并有可能形成一种新的对肿瘤细胞凋亡失衡进行干预的诱导肿瘤细胞凋亡疗法。细胞凋亡也帮助我们理解了一些病毒和细菌侵袭人体细胞的机理。除了,AIDS,另外一些疾病,如神经变性性疾病、中风、心肌梗塞和自身免疫疾病等都是由于很多正常细胞被不正确地启动了程序性死亡过程而造成细胞过有了对程序性细胞死亡的认识,还可把这种认识应用和深化到一些严重威胁人类疾病如癌症的防治上。比如,目前临床许多治疗方法是建立在刺激细胞“自杀程序”的基础上的。
综上所述,在细胞凋亡的机理与应用研究并不在少数,而且大多数都是针对具体的细胞凋亡与相关因子、蛋白酶以及实际应用密切相关。细胞凋亡的研究是一种非常有意味和挑战性的工作,通过正确的利用细胞凋亡这一机制来帮助人们了解人体机构的神奇奥秘,通过进一步研究能够找到更精确的方式来诱发癌细胞的细胞死亡,从而战胜癌症,提高人类社会的医疗健康水平。
细胞凋亡的机理与应用研究综述
江苏省亭湖高级中学 严乙宸
摘 要:随着近年来在生物科学领域研究的加深,细胞凋亡这一细胞死亡过程的研究逐渐成为生物学界研究的重点和热点之一。人体内的细胞注定是要死亡的,有些死亡是生理性的,有些死亡则是病理性的。国内外诸多学者第细胞凋亡的机理和应用研究不在少数。本文在这里就针对这一研究进行文献查阅,并且进行整理归类,为进一步探讨细胞凋亡机理以及在实践中的应用提供理论依据。
关键词:细胞凋亡 机理 应用 文献综述
文章编号:ISSN2095-6711/Z01-2016-12-0230
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