分子生物学基础:细胞死亡

文摘   2024-08-21 13:49   北京  
在多细胞生物体的生长、发育和维持过程中,细胞的产生和破坏同样重要。组织大小的维持依赖于细胞的生成速率与死亡速率的平衡。发育过程中,细胞的计划性死亡(如凋亡)对组织形态的形成至关重要,例如在胚胎发育时,手指和脚趾之间的组织通过细胞死亡而分离。

凋亡(Apoptosis)vs 坏死(Necrosis)

表型(三):细胞凋亡
  • 凋亡:是一种程序性细胞死亡,细胞通过内部机制系统性地破坏自己,最终被其他细胞吞噬,不会引发炎症反应。
    • 特征:细胞萎缩、染色质凝聚、核膜解体、形成凋亡小体。
  • 坏死:通常由于急性损伤导致,细胞肿胀破裂,内容物溢出,触发炎症反应。
    • 特征:细胞肿胀、膜破裂、细胞内容物泄漏。

凋亡的生物学意义

在发育过程中,凋亡通过清除不需要或有害的细胞来维持生物体的健康。

    例如:胚胎中多余的神经细胞会在形成后不久自行凋亡,以确保最终神经元数量与目标细胞匹配。

凋亡的分子机制

Caspases:凋亡过程由一系列蛋白酶(称为caspases)触发,这些酶通过切割特定的细胞内蛋白质来引发细胞死亡。
    启动caspases:响应凋亡信号被激活,进而激活执行caspases。

    执行caspases:一旦激活,会切割多种细胞内蛋白质,导致细胞死亡。

凋亡的启动路径

外源性途径:由细胞表面的死亡受体激活,受体与配体结合后,启动caspase-8,最终引发凋亡。

内源性途径:由细胞内压力或DNA损伤引发,主要通过线粒体释放细胞色素c,激活Apaf1蛋白,形成凋亡体并启动caspase-9,最终引发凋亡。

线粒体在凋亡中的作用

线粒体释放的细胞色素c通过结合Apaf1形成凋亡体,激活caspase-9,进一步激活执行caspases。

Bcl2家族蛋白的调控

抗凋亡蛋白:如Bcl2和BclXL,抑制细胞色素c的释放,从而抑制凋亡。
促凋亡蛋白:如Bax和Bak,促进线粒体释放凋亡相关的蛋白质。

BH3-only蛋白:通过抑制抗凋亡Bcl2家族蛋白来促进凋亡。

细胞凋亡的调控机制

IAPs(凋亡抑制蛋白):抑制已激活的caspases,防止过度凋亡。

抗IAPs:通过中和IAPs的作用来促进凋亡。

凋亡在疾病中的角色

过度凋亡:可能导致心脏病、卒中等急性病症中的组织损伤。

凋亡不足:可能导致癌症和自身免疫疾病,因为异常细胞无法及时被清除。

Dr Leo
ENT医生的科研分享
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