1　細胞凋亡概念的形成

細胞凋亡(cell apoptosis)是借用古希臘語，表示細胞像秋天的樹葉一樣凋落的死亡方式。1972年美國生物學家克爾道最先提出這一概念，他發現結扎大鼠肝的左、中葉門靜脈后，其周圍細胞發生缺血性壞死，但肝動脈供應區的細胞實質上仍然存活，只是范圍逐漸縮小，其間一些細胞不斷轉變成小的細胞質團，并不伴有炎癥反應，當時他稱這種現象為“皺縮型壞死”。但后來，他覺得這一名稱并不恰當，因為這些圓形細胞質團是在生理條件下產生的，遂將其改成細胞凋亡，從而宣告了對細胞凋亡的真正探索的開始。

2　細胞凋亡的發生機制

近年來的研究表明，細胞凋亡是細胞一種主動性的“自覺自殺行為”，可以是生理性的，也可以是病理性的。從另外一個角度講，細胞凋亡是一種積極而主動的“創造性的自主毀滅”過程，如蝌蚪尾部消失、高等哺乳類動物指間蹼的消失、顎融合、視網膜發育等，都伴有大量有規律的細胞死亡，似乎在按照編好了的“程序”進行。由于細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控，所以也常常稱之為細胞“編程性死亡”(programmed cell death)。

細胞凋亡的主要表現為核酸內切酶活化，將DNA最終分解為180bp或整倍數大小的片段DNA，其過程受到有關基因的嚴格調控。相關基因大致可分為三大類：凋亡促進基因、凋亡抑制基因以及在細胞凋亡過程中協助的基因，彼此之間還存在一定的相互關聯，這里僅介紹凋亡促進基因和凋亡抑制基因。

2.1凋亡促進基因

凋亡促進基因有p53、ICE、ced-3，4、Bax、bel-Xs等，其中p53、ICE基因存在于哺乳動物中，而ced-3，4基因是在線蟲中發現的。p53為腫瘤的抑制基因，它分為兩種類型，一種類型是使細胞周期停止在C1期，抑制細胞繁殖的野生型;另一種類型是具有突變能力的變異型，其中野生型p53可誘導易感細胞發生凋亡。線蟲中細胞凋亡相關基因ced-3具有直接誘導細胞凋亡的作用。Bax和bcl-Xs均為bel-2基因家族成員，兩者可結合形成二聚體或異體二聚體，兩者之間的比例決定了細胞的命運。若Bax占多數，則bcl-2被抑制，誘導細胞死亡;反之，則Bax受到抑制，細胞得以生存。

2.2凋亡抑制基因

凋亡抑制基因包括bcl-2、eed-9等，且人體中的bcl-2和線蟲中的eed-9同源，可抑制eed-3基因表達，其中最主要也是當前研究最多的是bel-2。bel-2是癌基因的一種，在人體多種形態的腫瘤中過度表達，可抑制由多種剌激包括化療和放療引起的細胞凋亡。bcl-2常在淋巴細胞系統和神經系統中表達，抑制該部位的細胞凋亡，淋巴性白血病就是細胞中bcl-2過度表達的結果。

3　細胞凋亡的3個階段

3.1 凋亡的起始

這一階段的形態學變化表現為細胞膜表面的特化結構，如微絨毛的消失，細胞間的接觸消失，但細胞膜依然保持完整，未失去選擇透過性;細胞質中線粒體大體完整，但核糖體逐漸從內質網上脫離，內質網囊腔膨脹，并逐漸與質膜融合;染色質固縮，形成新月形帽狀結構等形態，沿著核膜分布。這一階段經歷幾分鐘，然后進入下一階段。

3.2凋亡小體的形成

核染色質斷裂成大小不等的片斷，與某些細胞器如線粒體一起聚集，為反折的細胞膜包圍，從而在細胞表面產生了許多泡狀或芽狀突起，以后彼此分離，形成單個的凋亡小體。

3.3凋亡小體的消失

凋亡小體逐漸為鄰近的細胞或吞噬細胞所吞噬并消化，從細胞凋亡開始到凋亡小體的出現僅需數分鐘，而細胞凋亡整個過程大約持續4～9h。具體過程見圖1。

注：①細胞凋亡的起始，染色體固縮、分離并沿核膜分布，細胞質亦發生固縮;②凋亡中細胞，形成芽狀突起，并逐漸分離，形成凋亡小體;③凋亡小體被臨近細胞吞噬。

4　細胞凋亡的特點

4.1 普遍性

細胞凋亡在多細胞生物中普遍存在，不僅在脊椎動物和無脊椎動物的正常發育中存在，而且在植物中也廣泛存在。正常的植物發育(如導管的分化、通氣組織的形成、糊粉層的退化、絨氈層細胞的死亡、單性植物中花器官的程序性退化等)和植物對環境協迫反應(如缺氧、高鹽等)中均存在細胞凋亡。可以說細胞凋亡廣泛存在于各種多細胞生物體內，并貫穿于生物發育的各個階段。

4.2無炎癥反應

與細胞壞死相比，細胞凋亡不會引起炎癥反應。“細胞凋亡”是細胞對環境的生理性或病理性刺激信號所產生的有序應答過程。通過形成凋亡小體實現散在、逐個地從正常組織中死亡或消失。凋亡的細胞是很講“衛生”，它們在瀕臨死亡的時候，會將遺骸小心地包起來而不影響其他正常細胞，不會引起炎癥反應。而“細胞壞死”是細胞受到強烈理化或生物因素作用引起細胞無序變化的死亡過程，表現為細胞脹大，胞膜破裂，核變化較慢，DNA降解不充分，細胞內含物外溢，從而引起局部嚴重的炎癥反應。

4.3發生凋亡的細胞數量巨大

細胞發生凋亡的數目是驚人的。正在發育和發育成熟的生物體中均存在著細胞凋亡。在骨髓和腸中，健康成人每小時約有10億細胞發生凋亡。脊椎動物的神經系統在發育過程中，約有50%的細胞凋亡。

5　研究細胞凋亡的意義

細胞凋亡對于多細胞生物體完成正常發育、維持機體內環境的穩態以及抵御外界各種因素的干擾都起到非常重要的作用。因此，對細胞凋亡的研究具有重要的意義。

在生物體的正常新陳代謝過程中，細胞的凋亡有助于消除體內衰老的細胞，維持組織器官的形體大小。人體每天都有許多新細胞誕生，同時又有許多細胞“編程性死亡”，兩者處于一種動態平衡。無論是細胞凋亡過度或是細胞凋亡不足，都可以導致疾病的發生。如果不該死亡的細胞過多地死亡，如受艾滋病病毒的攻擊導致淋巴細胞大批死亡，就會破壞人體的免疫能力，引發艾滋病。如果該死亡的細胞沒有死亡，就可能導致細胞惡性增長，形成癌癥。傳統的放療、化療、手術切除存在著一定的局限性，而細胞凋亡的發生機制的研究，恰好為治療癌癥提供了一種全新的方法——“細胞凋亡療法”。在臨床上，如果有選擇性地、可控制性地誘導癌細胞的凋亡，同時對機體的正常細胞不產生或產生較小的副作用，對于攻克癌癥這一醫學頑癥將起到重大突破作用。

細胞凋亡不僅與細胞癌變有關，而且與機體免疫反應以及自身免疫疾病有著密切的關系。比如Gravesr’s病，是一種伴甲狀腺激素TH分泌增多的甲狀腺非破壞性的器官特異性自身免疫病，細胞凋亡就參與了這種自身免疫性甲狀腺疾病的發病過程。因此對細胞凋亡的研究，就有可能為自身免疫病的發生找到一條理想的預防途徑。

隨著對細胞凋亡及其機制的認識不斷地深入，必將為癌癥、自身免疫病、糖尿病等許多疾病的治療提供新的可能方法，這必將對人類健康事業產生重大影響。