摘要：細(xì)胞凋亡（Cell apoptosis）是一個主動地死亡過程，是最基本的機制，功能上又被稱為程序性死亡（programmed cell death， PCD）。細(xì)胞凋亡具有多種凋亡機制，文章簡單介紹了細(xì)胞凋亡的一些機制。還簡單綜述細(xì)胞凋亡與癌癥、細(xì)胞老化的關(guān)系。細(xì)胞凋亡是腫瘤抑制機制的重要組成部分，因此研究細(xì)胞凋亡的機制對于治療相關(guān)疾病具有很重要的作用。

關(guān)鍵字：細(xì)胞凋亡、程序性死亡、癌癥、細(xì)胞老化

【中圖分類號】R246.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2026-5328（2021）05-015-03

Abstract： Apoptosis is an active process of death and is the most basic mechanism. Functionally， it is also called programmed death. There are many mechanisms of cell apoptosis. The article briefly introduces some of the mechanisms of cell apoptosis.. The relationship between apoptosis and cancer and cell aging is also briefly reviewed. Apoptosis is an important component of tumor suppressor mechanisms， so the mechanism of studying apoptosis plays an important role in the treatment of related diseases.

Keywords： apoptosis， programmed cell death， cancer， cell aging

1 細(xì)胞凋亡

1.1細(xì)胞凋亡的概念和特征

凋亡（Apoptosis）是細(xì)胞死亡的高度調(diào)控的過程，與細(xì)胞死亡的創(chuàng)傷性形式壞死不同，凋亡是為了犧牲特定細(xì)胞以獲得更大機體益處而做出合理而積極的決定，這是通常在多細(xì)胞生物中進(jìn)行的正常生理過程。細(xì)胞凋亡以協(xié)調(diào)的方式賦予多細(xì)胞生物以優(yōu)勢，從而使生物保持體內(nèi)平衡并微調(diào)其生命周期1。細(xì)胞凋亡被認(rèn)為是一個經(jīng)過嚴(yán)格調(diào)控的能量依賴性過程，其特征在于特定的形態(tài)和生化特征，其中胱天蛋白酶的激活起著核心作用。死亡信號通過信號通路傳遞，最終導(dǎo)致負(fù)責(zé)執(zhí)行細(xì)胞破壞的廣田蛋白酶的激活2。外部和內(nèi)部刺激與外部和內(nèi)部的細(xì)胞凋亡相結(jié)合，都可以引發(fā)細(xì)胞凋亡。

細(xì)胞凋亡對多細(xì)胞生物和研究人員的重要性可以從與凋亡相關(guān)的各種生物學(xué)反應(yīng)和變化中推斷出來，例如胚胎發(fā)育，細(xì)胞更新和更新以及外部誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡（化學(xué)物質(zhì)，放射線等）。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，凋亡的一種被廣泛利用的功能是響應(yīng)于外在應(yīng)用的誘導(dǎo)凋亡的刺激物，例如小分子藥物，消滅癌細(xì)胞。隨著細(xì)胞凋亡成為研究的熱點，細(xì)胞凋亡的深遠(yuǎn)治療潛力使研究人員能夠開發(fā)出有希望的治療解決方案，著眼于異常細(xì)胞的自愿死亡。多種利用細(xì)胞凋亡的藥物和療法已被證明對疾病有效。大量的資金和研究工作被投入到基于細(xì)胞凋亡的研究和臨床試驗中3。

1.2 細(xì)胞凋亡的生理學(xué)意義

細(xì)胞凋亡同細(xì)胞的生長、分化一樣，屬于最基本的細(xì)胞學(xué)事件或過程。細(xì)胞凋亡是動物生命過程中不可缺少的組成部分，正常的生命體一方面通過細(xì)胞分裂來產(chǎn)生新的細(xì)胞，一方面又通過程序性細(xì)胞死亡來清除“無用”的細(xì)胞，當(dāng)這種程序發(fā)生紊亂時，就會發(fā)生相關(guān)的疾病。其中壞死就是一種主動的可控的程序性細(xì)胞死亡4，自噬細(xì)胞死亡（Autophagic PCD）是另一種程序性細(xì)胞死亡存在形式5，細(xì)胞凋亡是生理意義較大的一種程序性細(xì)胞死亡形式。細(xì)胞凋亡在生長發(fā)育中主要表現(xiàn)為組織器官形成、不必要的器官結(jié)構(gòu)的消除、細(xì)胞數(shù)量的控制以及產(chǎn)生沒有細(xì)胞器官的分化細(xì)胞（如某些上皮細(xì)胞、晶狀體上皮細(xì)胞和哺乳動物的紅細(xì)胞），都可以通過細(xì)胞凋亡來實現(xiàn)6。

然而，大量細(xì)胞凋亡如果無恰當(dāng)?shù)募せ罨蛞种七€會引發(fā)多種疾病，即細(xì)胞凋亡的失調(diào)。研究表明，細(xì)胞凋亡太慢和細(xì)胞存活量增加會引起癌癥、自身免疫病、某些病毒?。ㄈ缍徊《尽捳畈《荆?、結(jié)腸息肉等相關(guān)疾病的產(chǎn)生7;細(xì)胞過度凋亡會引起AIDS、神經(jīng)退行性疾病、血細(xì)胞疾?。ㄈ纾涸偕系K性貧血、骨髓增生異常綜合癥）、心肌梗死、骨組織疾病等有關(guān)疾病8。研究還發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的凋亡與腫瘤和器官移植息息相關(guān)，腫瘤的發(fā)生并不是因為細(xì)胞生長過快，而是因為細(xì)胞死亡太慢，細(xì)胞凋亡受阻造成不平衡的結(jié)果9。

細(xì)胞凋亡是一個復(fù)雜的過程，被認(rèn)為是細(xì)胞死亡最重要的形式，其分子通路是眾所皆知的。細(xì)胞凋亡機制的識別也是至關(guān)重要的，它有助于理解功能失調(diào)的細(xì)胞凋亡導(dǎo)致的疾病的發(fā)病機制。換一句話說，這可能有助于開發(fā)針對特定凋亡途徑或基因的新藥10。在哺乳動物中，有兩種主要的凋亡途徑，即外源途徑，又稱死亡受體介導(dǎo)的途徑，還有一種是內(nèi)源途徑，又叫線粒體介導(dǎo)的途徑11。此外還有一些其它不太為人所知的胱天蛋白酶激活途徑，包括胱天蛋白酶-12或胱天蛋白酶-2在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激激活的凋亡中的引發(fā)作用 11。

2細(xì)胞凋亡與衰老

衰老是進(jìn)化過程中不可避免的現(xiàn)象，幾乎所有的生物體都存在這種現(xiàn)象。這一過程可能出現(xiàn)在原線粒體與原真核細(xì)胞內(nèi)共生之前，因此早在多細(xì)胞生物出現(xiàn)之前，似乎所有不對稱分裂的生物體都會發(fā)生老化。如大腸桿菌的分裂是不對稱的：母體細(xì)胞繼承了細(xì)胞和“子”細(xì)胞通過新合成部分的遺傳而恢復(fù)活力12，這被稱為復(fù)制老化，在復(fù)制老化過程中，繼承了較老組分的細(xì)胞生長更慢，分裂更少，死亡率更高。大腸桿菌的衰老可能是由不對稱遺傳的蛋白質(zhì)聚集體引起的13。

相關(guān)例子表明，在真核生物中，衰老會誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。在酵母中也會發(fā)生復(fù)制老化，這是一種單細(xì)胞真核生物，在老化細(xì)胞中可以觀察到蛋白質(zhì)聚集14。衰老細(xì)胞的凋亡機制在酵母和細(xì)菌中略有不同;老酵母細(xì)胞通常是細(xì)胞凋亡的專家，在酵母中，剔除促凋亡因子可以延長壽命。細(xì)胞凋亡和多肽的大量積累在動物細(xì)胞衰老過程中起著重要作用，包括人體在內(nèi)。幾種老化的相關(guān)病理學(xué)是由可以誘導(dǎo)病理性細(xì)胞凋亡的有毒蛋白質(zhì)聚集體的積累引起的。 細(xì)胞凋亡似乎是一種非常普遍的衰老機制。一項經(jīng)典研究表明線粒體DNA聚合酶γ（POLG）突變小鼠線粒體突變的積累能誘導(dǎo)不同組織中的細(xì)胞凋亡15，似乎這種細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)加速了動物的衰老。

3 癌癥與細(xì)胞凋亡

首次提出“癌癥”一詞的是西方醫(yī)學(xué)之父 Hippocrates16。癌癥的發(fā)生是由于細(xì)胞在基因水平上失去了對其生長的正常調(diào)控，使細(xì)胞異常增生與分化而導(dǎo)致的一種疾病17。根據(jù)前人研究18，癌癥主要分為以下幾大類，即惡性上皮腫瘤、白血病、淋巴瘤和骨髓瘤、中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌。治療癌癥目前最常用的方法主要包括手術(shù)、化療和放療。但化療和放療這兩個方法會產(chǎn)生嚴(yán)重的不良反應(yīng)，并會在治療癌癥的過程中，逐漸對癌細(xì)胞產(chǎn)生治療耐受19。因此，找到一種新的方法治療癌癥是目前急需解決的問題，也是目前免疫藥理學(xué)的研究目標(biāo)之一。

3.1 細(xì)胞凋亡對于癌癥影響

如前所述，細(xì)胞凋亡是一種主動的程序性死亡。細(xì)胞的凋亡與腫瘤和器官移植息息相關(guān)。腫瘤的發(fā)生并不是因為細(xì)胞生長過快，而是因為細(xì)胞死亡太慢，細(xì)胞凋亡受阻造成不平衡的結(jié)果。細(xì)胞凋亡受抑制或缺陷可能是腫瘤發(fā)生的機制之一，干預(yù)細(xì)胞凋亡程序已成為目前國內(nèi)外治療腫瘤的研究熱點20， 21。

細(xì)胞凋亡的信號感受、整合和執(zhí)行的相關(guān)分子異常都可能產(chǎn)生癌癥。許多文獻(xiàn)表明多種癌癥發(fā)生的共同表現(xiàn)為凋亡的抑制或減弱。因此細(xì)胞的凋亡對于治療癌癥扮演十分重要的作用，比如在許多治療癌癥的藥物中，藥物發(fā)揮作用主要是通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，在治療癌癥的過程，凋亡承擔(dān)了清除損傷細(xì)胞的功能。目前，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡成為了靶向治療的主要策略之一，主要手段是激活凋亡或者阻斷抑制凋亡的信號通路。通過對細(xì)胞凋亡的研究，對我們治療癌癥提供了很好的思路。

3.2癌癥，神經(jīng)元衰老和細(xì)胞凋亡

神經(jīng)退行性疾病是由神經(jīng)細(xì)胞的衰老過程引起的22，有癌癥病史的患者患阿爾茨海默氏癥和帕金森病的風(fēng)險降低。 這一觀察提出了一個問題，是否有一些機制將癌癥與神經(jīng)元衰老聯(lián)系起來？

一種可能的解釋是基于癌癥和神經(jīng)細(xì)胞代謝的差異。神經(jīng)元中能量產(chǎn)生的主要模式是氧化呼吸，與癌癥相反。在早期病理學(xué)中神經(jīng)退行性疾病產(chǎn)生的兩個重要因素是線粒體功能障礙和氧化應(yīng)激。這些導(dǎo)致了“逆Warburg假說”的產(chǎn)生，根據(jù)該假設(shè)，線粒體呼吸的調(diào)節(jié)將補償病理性衰老期間發(fā)生的線粒體功能障礙22。“逆Warburg效應(yīng)”也可以通過線粒體代謝與細(xì)胞凋亡之間的直接聯(lián)系來解釋23，其中增強的線粒體呼吸活性導(dǎo)致病理性細(xì)胞凋亡和神經(jīng)元變性。

4結(jié)論

細(xì)胞凋亡過程是一種復(fù)雜的機制，它的凋亡世代伴隨著我們的祖先后代。對于凋亡的機制，我了解的還不完全。我知道線粒體在細(xì)胞凋亡過程中扮演著重要的角色，線粒體代謝，呼吸作用和細(xì)胞凋亡機制通過細(xì)胞色素c和參與線粒體呼吸的AIFs功能性連接。研究細(xì)胞凋亡的機制，對于治療許多疾病有著至關(guān)重要的作用。通過細(xì)胞的凋亡不僅可以在早期就發(fā)現(xiàn)癌癥，提高癌癥患者的存活率，還可以通過有道癌癥細(xì)胞死亡的方式來快速準(zhǔn)確的治療癌癥，因此深入研究細(xì)胞凋亡的機制和生理學(xué)生理學(xué)意義成了現(xiàn)階段熱門的課題之一。在未來，我相信在眾多學(xué)者的刻苦專研中，以后對凋亡檢測方法的豐富，對凋亡的途徑和相關(guān)凋亡因子的完善，將會對認(rèn)識和治療相關(guān)疾病提供更加行之有效的方法，從而產(chǎn)生全新的生物科技力量。

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作者簡介：譚虹（1995-），女，侗族，貴州省銅仁市，碩士研究生（西南民族大學(xué)青藏高原研究院、遺傳學(xué)、2018級、碩士），研究方向：分子生物學(xué)。

西南民族大學(xué) 青藏高原研究院，四川 成都 610041