细胞坏死

细胞坏死综述细胞坏死综述 摘要摘要细胞坏死，细胞“程序性死亡”的另一种形式，细胞坏死和细 胞凋亡是细胞死亡的两种不同形式。 细胞坏死可发生在生理和病理条 件下,并在一定程度上可以调控。细胞凋亡在一定条件下可以转化为 细胞坏死。而引起细胞坏死的机制主要包括细胞因子、离子通道、氧 化还原反应、线粒体、Bcl-2 家族、热休克蛋白和各种蛋白酶、核酸 酶等。本文我们主要对细胞坏死的机理，一种新的细胞坏死过程，细 胞坏死与细胞凋亡的对比， 还有一种鉴别细胞坏死和凋亡的荧光染色 法。 关键词关键词细胞坏死线粒体细胞凋亡胞体割裂荧光染色法 在多数情况下,坏死性细胞死亡是一种急性的、不可逆的和被动 的过程,具有代谢功能丢失和细胞完整性遭到破坏的特点。细胞坏死 和细胞凋亡是多细胞生物细胞死亡的两种不同形式,在形态学、生化 代谢、信号传递、结局和意义上有着明显的不同。但是,两者也存在 一定的相关性,细胞凋亡在一定条件下可以转化为细胞坏死。近年来 研究结果表明,在许多生理和病理情况下 ,坏死性细胞死亡同细胞凋 亡一样在一定程序下可以调控。 因此,研究细胞坏死对于缺血、 缺氧、 抗感染和抗肿瘤等方面具有重要的意义。 细胞坏死的机制细胞因子，引起细胞坏死的细胞因子中,包括细 胞因子 IL-1,TNF,IFN,FAS 和 TRAIL 等这些细胞因子不仅能够启动细 胞坏死程序,而且能够启动细胞凋亡程序。 如在糖尿病中,胰腺的β细 胞在细胞因子 IL-1β,TNF-α和 IFN-γ作用下,发生细胞坏死和凋亡； 离子通道，细胞死亡常常伴随着无机离子平衡的严重破坏。 当细胞损 伤后,细胞内钙离子、质子、钠离子、钾离子和氯离子等与细胞周围 环境交换。氧化还原信号途径在免疫反应中,巨噬细胞产生的 ROS 和 RNS 对细胞坏死具有调节作用。H2O2 作为 ROS 的一种成分,能够引 起细胞坏死和凋亡,同时能够被抗氧化剂谷胱甘肽或 NAC 拮抗；蛋白 激酶蛋白激酶MAPK家族JNK,也称为SAPK,是应激反应诱导细胞凋亡 中的主要激酶。经研究 JNK 激酶参与了坏死性细胞死亡程序。 在大脑 中动脉阻塞引起缺血性疾病研究中发现,缺血后 4h 蛋白激酶 JNK 和 p38 表达增强。 机体的生存有赖于在复杂的有机调控下所达到的内环境稳定细胞 凋亡正是在维持细胞间这种平衡状态中起重要作用是由内源性程序 性机制被启动所致即由内因所致与细胞坏死不同细胞凋亡虽可发生 在病理条件下但主要发生在生理条件下是机体调节细胞数量的内部 清理程序。 众所周知胚胎发育的演进过程有类似于人类进化过程的现 象,这一现象的本质调控机制是细胞凋亡。 例如,胸腺、阑尾等器官随 着胚胎成熟而退化,指趾蹼也随着胚胎成熟而消失 ,这些胚胎原始成 份的退缩,正是由细胞凋亡所致。 此外,在免疫系统发育中的免疫耐受 形成过程中,免疫活性细胞的选择性克隆丢失也有细胞凋亡参与。另 外,在体内自发纠正及修复病理变化的过程中 ,细胞凋亡也起重要作 用。如纤维细胞的自发性凋亡使许多病变免于纤维化的结局。 在局部 炎症区域,浸润的白细胞的凋亡使单核巨噬细胞迅速吞噬凋亡的白细 胞,使局部无毒性产物释放。在细胞恶变而产生肿瘤的细胞芽之后 , 生理控制机制使肿瘤细胞凋亡,从而肿瘤细胞被扼杀于摇篮之中而被 清除,这是体内肿瘤自然消退的重要原因之一。 与此相反,细胞坏死往 往是在病理条件下发生的,多由外因起主导作用,如缺血、缺氧、高热 、毒物中毒等,导致组织发生坏死及炎症。 然而,细胞坏死与凋亡也有 相联系的一面,同一原因可使坏死与调亡同时发生。 例如,在肾组织梗 塞区的中心,由于缺血严重而发生细胞坏死 ,而梗塞外周区仅有轻度 缺血,由于修复机制发挥作用而发生凋亡,是一可修复的可逆过程。 同 一原因,由于程度不同可分别导致凋亡坏死。 例如,在急性一过性肾缺 血后,肾组织发生凋亡而被修复 ;在慢性严重缺血后肾组织则产生不 可逆的细胞坏死。 胞体割裂autoschizis是最近注意到的在VC和VK3等作用下肿 瘤细胞氧化损伤时表现出的形态和过程。在希腊语中,auto 意为 self自己,自身,自体,skhizein 意为 split分离,分开,割裂。 1998 年,Gilloteaux 等用 autoschizis胞体割裂来说明这些肿瘤细 胞自身分割成小片的形态变化倾向和过程。当然,还伴有其它生化和 形态学改变。这些细胞质小片在观察时容易被误认为是凋亡小体。 但 他们后来的研究进一步说明胞体割裂既不是凋亡,也不同于经典的坏 死,而是一种新的坏死形态,因而做了详细的总结。 由于维生素参与氧 化-还原循环而且产生了大量的 ROS,后者一方面使线粒体等膜受损, 从而影响能量代谢和 Ca2调节系统,ATP 合成减少,磷脂酶、 蛋白酶和 核酸内切酶等激活,且核酸内切酶的激活不依赖于 caspase-3 的激活; 另一方面造成细胞骨架蛋白的破坏。 这些生化过程导致了肿瘤细胞的 胞质不断从胞体脱落,脱落成分中不含细胞器和染色质 ,膜表面缺乏 突起。在余下的胞体核周质中见线粒体等膜结构损害,表面可见许 多纤细伪足。细胞核染色质早期成斑纹状,以后逐渐成为低电子密度 的均质状,核仁固缩,碎裂成块。然后核碎裂,核仁分解。在此之前核 膜和部分粗面内质网可保持完好,细胞体积可缩小至原来的13 到 12。 胞体割裂的这些特点有别于凋亡 ,也与经典的坏死不同,在肿瘤细胞 的超微结构观察中,尤其是在做凋亡的研究时,值得注意。 凋亡是不同于坏死的细胞死亡方式 ,近年来已成为研究的热点 ; 而同时计算细胞的凋亡发生率和坏死发生率更有意义。 目前鉴别细胞 坏死或凋亡的方法主要是采用 PI/HO-eehsts3342 或 Pl/FITC 一 Annexivn 双染色流式细胞仪分析,操作繁琐且成本较高。 叮吮橙和 澳乙锭双染色荧光显微镜观察法则方法简便 ,结果判断容易,且成本 较低,能从形态上直接区别坏死细胞和凋亡细胞。下面以顺铂CDDP 诱导的脑胶质瘤细胞凋亡为例对该法作简要介绍。 AO 能进入胞膜正常的细胞,与 DNA 和 RNA 通过两个部位结合,连 接碱基对或磷酸基团,pH7.4 时 AO 与 DNA 结合显绿色/黄绿色荧光,与 胞质或核仁的 RNA 结合显桔红色荧光。早期凋亡细胞的胞膜正常,胞 策浓缩,核DNA浓缩致密,并切割成180bp倍数的片段,因此,低倍镜下 成荧光亢进的圆珠状小体 ,高倍镜下可见不规则的块状荧光。 EB 与 DNA 结合显橙红色荧光,但被胞膜正常的活性细胞拒染。晚期凋亡细 胞胞膜破坏,被 EB 染成橙红色,但核形态与早期凋亡细胞相同,或为 浓染的红色碎片。 而细胞坏死时,早期细胞膜的完整性即被破坏,线拉 体明显肿胀,细胞体积变大,核的变化发生较晚,因而发橙红色荧光, 体积较其它三种细胞明显增大,很易鉴别。以上四种分类能对绝大部 分细胞作出鉴别。由于细胞凋亡是一个连续的过程,少数细胞的形态 处于正常细胞和早期凋亡细胞之间,给判断带来困难,但 AO/EB 双染 色法仍不失为一种鉴别细胞坏死和凋亡的简便而有效的方法。 参考文献参考文献 1 细胞坏死的研究近况刘发全 2 细胞凋亡与