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細(xì)胞凋亡(apoptsis)是指細(xì)胞在一定的生理或病理?xiàng)l件下,受內(nèi)在遺傳機(jī)制控制自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程,細(xì)胞凋亡受凋亡相關(guān)基因調(diào)控,故而又稱為程序性細(xì)胞死亡(programmedcelldeath,PCD).細(xì)胞凋亡是生物界廣泛存在的一種基本生命現(xiàn)象,是多細(xì)胞生物調(diào)控生物體的發(fā)育、細(xì)胞更新和維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的一種重要機(jī)制。在體內(nèi),細(xì)胞凋亡的發(fā)生和進(jìn)行受到精確調(diào)控,各種凋亡信號(hào)通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)傳導(dǎo)通路傳到細(xì)胞內(nèi)并激活靶分子而產(chǎn)生細(xì)胞效應(yīng),引發(fā)細(xì)胞凋亡。細(xì)胞凋亡的調(diào)控過(guò)程發(fā)生紊亂會(huì)導(dǎo)致發(fā)育不正常或發(fā)生疾病。細(xì)胞凋亡
1細(xì)胞凋亡會(huì)使細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核和細(xì)胞膜發(fā)生一系列生物化學(xué)和形態(tài)學(xué)上的變化。1、在細(xì)胞質(zhì)中,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫脹、積液形成液泡。2、在細(xì)胞核內(nèi),染色質(zhì)逐漸凝集成新月狀,且嗜堿性增強(qiáng),最終細(xì)胞核裂解為由核膜包裹的碎片。3、在細(xì)胞膜上,細(xì)胞結(jié)點(diǎn)不再連接,細(xì)胞膜因?yàn)樽兊酶钴S而發(fā)生內(nèi)陷。這些變化都將導(dǎo)致細(xì)胞裂解為由細(xì)胞膜包裹細(xì)胞內(nèi)容物的凋亡小體。細(xì)胞凋亡的基本機(jī)制
2共有3條信號(hào)傳導(dǎo)通路一、細(xì)胞外通路1條:死亡受體通路。二、細(xì)胞內(nèi)通路2條(1)線粒體通路。(2)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路。細(xì)胞凋亡主要信號(hào)傳導(dǎo)通路
3線粒體在細(xì)胞凋亡中起著十分重要的作用,被認(rèn)為是脊椎動(dòng)物細(xì)胞凋亡的中樞調(diào)控者。線粒體通路主要與線粒體膜通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔的開放有關(guān),與之相關(guān)的因素有以下幾種:1、氧化作用2、細(xì)胞毒性藥物刺激3、熱刺激和電離輻射4、線粒體內(nèi)鈣離子超載5、自由基對(duì)線粒體膜的氧化性損傷6、產(chǎn)生的能量水平下降。最終導(dǎo)致細(xì)胞色素c和凋亡誘導(dǎo)因子(apoptosisinducingfactor,AIF)等蛋白從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)中。線粒體通路
4細(xì)胞色素c進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后,在ATP或dATP的共同作用下與凋亡蛋白酶活化因子Ⅰ羧基端的WD-40重復(fù)序列結(jié)合形成多聚復(fù)合物。多聚復(fù)合物通過(guò)Apaf-1氨基末端的caspase募集區(qū)(CARD)募集細(xì)胞質(zhì)中的caspase-9前體,并使其剪切活化,進(jìn)一步激活效應(yīng)caspase-7和caspase-3,啟動(dòng)caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng),最終引發(fā)細(xì)胞凋亡.
5線粒體程序化死亡途徑的特征首先,線粒體程序化死亡途徑是一個(gè)多種因子相互聯(lián)系、相互平行促進(jìn)細(xì)胞死亡的過(guò)程.其次,線粒體途徑能夠向前傳遞并放大程序化死亡信號(hào).第三,即使在casPase依賴和caspase不依賴的途徑均發(fā)生異常時(shí),線粒體功能失調(diào)同樣可導(dǎo)致細(xì)胞死亡.結(jié)論:阻止細(xì)胞凋亡,最好的辦法是在線粒體遭破壞前阻斷程序化死亡信號(hào)。線粒體程序化死亡的機(jī)制
6Bcl-2家族成員在細(xì)胞凋亡的線粒體通路中起重要調(diào)控作用.Bcl-2家族主要包括Bcl-2、Bcl-XL、Bak、Bax、Bik和Bid。其中Bcl-2和Bcl-XL是主要的抗凋亡因子。1、Bcl-2和Bcl-XL定位于線粒體外膜,而Bcl-2家族促凋亡成員存在于細(xì)胞質(zhì)或線粒體膜。在細(xì)胞凋亡過(guò)程中,Bcl-2家族促凋亡成員(Bak、Bax、Bik和Bid)被激活,引起其構(gòu)象改變,導(dǎo)致BH3結(jié)構(gòu)域暴露,并轉(zhuǎn)移到線粒體。促凋亡蛋白被轉(zhuǎn)移到線粒體后,引起線粒體釋放大量的細(xì)胞色素c和其它蛋白,進(jìn)而激活caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng),引起細(xì)胞凋亡。線粒體程序化死亡信號(hào)的調(diào)節(jié)
72、Bcl-2和Bcl-XL通過(guò)BH3結(jié)構(gòu)域與Bcl-2家族的抗凋亡蛋白形成異二聚體,從而維持促凋亡蛋白在細(xì)胞內(nèi)的定位分布,保護(hù)細(xì)胞不進(jìn)入凋亡程序,且Bcl-2和Bcl-XL均能抑制細(xì)胞色素c的釋放,使細(xì)胞色素c無(wú)法達(dá)到激活下游caspase的閾值,從而保護(hù)細(xì)胞不發(fā)生凋亡.線粒體程序化死亡信號(hào)的調(diào)節(jié)
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9線粒體是真核生物能量和代謝的中心.在程序化死亡中,線粒體遭受特異破壞,導(dǎo)致功能的喪失.如,cytc的釋放,可能會(huì)潛在阻止電子傳遞,導(dǎo)致線粒體膜潛力降低和ATP合成失敗.從cytC還原酶到線粒體氧化酶過(guò)程中,cytc會(huì)帶走電子,將氧分子還原成水.這一過(guò)程如果受到阻礙,將導(dǎo)致活性氧的積累,最終引起磷脂過(guò)氧化.程序化死亡中線粒體功能的喪失