细胞凋亡与细胞程序性死亡的区别
《细胞凋亡是程序性细胞死亡》 讲义
《细胞凋亡是程序性细胞死亡》讲义一、细胞凋亡的概念细胞凋亡，也被称为程序性细胞死亡，是一种在多细胞生物中高度调节的细胞自我毁灭过程。
与细胞坏死不同，细胞凋亡是一个主动的、有条不紊的过程，对于生物体的正常发育、维持稳态以及应对各种生理和病理刺激都具有至关重要的意义。
细胞凋亡的发生通常伴随着一系列特征性的形态和生化变化。
在形态上，凋亡细胞会出现细胞皱缩、染色质凝聚、核碎片化以及形成凋亡小体等现象。
从生化角度来看，细胞内会发生一系列蛋白酶的激活，例如 caspases 家族蛋白酶，导致细胞内蛋白质的特异性切割，最终引发细胞的死亡。
二、细胞凋亡的过程细胞凋亡的过程可以大致分为以下几个阶段：1、启动阶段这一阶段通常由细胞内或细胞外的信号触发。
内部信号可能来自于细胞内的应激反应，如 DNA 损伤、氧化应激等；外部信号则可以是来自其他细胞的细胞因子、激素或者来自免疫系统的信号。
这些信号会激活细胞内的凋亡通路。
2、信号传导阶段一旦凋亡信号被接收，它们会通过一系列复杂的信号传导途径在细胞内传递。
这些途径包括死亡受体通路（如 Fas/FasL 通路）和线粒体通路等。
在死亡受体通路中，死亡配体与细胞膜上的死亡受体结合，引发一系列下游反应。
而在线粒体通路中，线粒体膜的通透性改变，导致细胞色素 C 等凋亡因子释放到细胞质中。
3、执行阶段这是细胞凋亡的最终阶段，主要由 caspases 蛋白酶家族发挥作用。
活化的 caspases 会切割一系列关键的细胞蛋白，导致细胞结构和功能的破坏。
例如，它们可以切割细胞骨架蛋白，导致细胞形态的改变；切割核纤层蛋白，引起核膜的解体。
4、清除阶段凋亡细胞最终会被吞噬细胞识别并吞噬清除，从而避免细胞内容物的泄漏和引发炎症反应。
这一过程对于维持组织的内环境稳定非常重要。
三、细胞凋亡的调控机制细胞凋亡的调控是一个极其复杂且精细的过程，涉及到多种基因、蛋白质和信号通路的协同作用。
1、 Bcl-2 家族蛋白Bcl-2 家族蛋白是细胞凋亡调控中的关键分子。
医学细胞生物学 程序性细胞死亡和细胞凋亡
1. genes for proliferation
C-MYC
2. proliferation inhibitors
P53 Rb
3. death inhibitors
BCL2
4. death promoters
BAX
(二)执行期相关基因
联络，重组细胞骨架，关闭DNA复制和修复，破 坏DNA和核结构，诱导凋亡小体形成
(三)细胞内源信号对凋亡的引发
引发细胞凋亡的内源信号
DNA损伤,细胞质中Ca2+浓度过高,极度氧胁 迫(产生大量的自由基)等。
在内源信号中有些是促进细胞死亡的控制信 号,如细胞色素c,凋亡蛋白酶激活因子 (apoptotic protease-activating factor,Apaf)。
细胞凋亡的进程在形态学上分为三个阶段
凋亡的起始
细胞表面特化结构消失，内质网膨胀与质膜 融合，染色质固缩。
凋亡小体形成
染色质和细胞质被细胞膜包裹，以出泡的形 式形成芽状突起，并逐渐与细胞分离。
凋亡小体被吞噬
磷脂酰丝氨酸是吞噬信号
三、细胞凋亡的分子机制
(一)激活期相关基因 凋亡抑制基因&凋亡促进基因
水平电泳槽进行DNA琼脂糖凝胶电泳
凋亡细胞的DNA Ladder现象
nucleosome
Hale Waihona Puke FACS DNAAnexin V
Anexin V
凋亡细胞及凋亡小体透射电镜照片(左)和扫描电镜照片(右)，显示 凋亡细胞的细胞核固缩，凋亡小体正从细胞脱落。
卫生部细胞生物学重点实验室，中国医科大学细胞生物学教研室 宋今丹
细胞坏死凋亡和细胞程序性死亡
细胞坏死necrosis、细胞凋亡apoptosis、细胞程序性死亡programmed cell death(PCD)死亡是生命的普遍现象，但细胞死亡并非与机体死亡同步，在正常的组织中，经常发生“正常”的细胞死亡，它是维持组织机能和形态所必需的；细胞死亡的方式通常有3种：即①细胞坏死（necrosis）。
②细胞凋亡（apoptosis）。
③细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）。
Ⅰ.细胞坏死细胞坏死是细胞受到化学因素（如强酸、强碱、有毒物质）、物理因素（如热、辐射）和生物因素（如病原体）等环境因素的伤害，引起细胞死亡的现象。
坏死细胞的形态改变主要是由下列2种病理过程引起的，即酶性消化和蛋白变性；参与此过程的酶，如来源于死亡细胞本身的溶酶体，则称为细胞自溶（autolysis）；若来源于浸润坏死组织内白细胞溶酶体，则为异溶（heterolysis）。
细胞坏死初期，胞质内线粒体和内质网肿胀、崩解，结构脂滴游离、空泡化，蛋白质颗粒增多，核发生固缩或断裂。
随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂，以及嗜碱性核蛋白的降解，细胞质呈现强嗜酸性，故坏死组织或细胞在苏木精/伊红染色切片中，胞质呈均一的深伊红色，原有的微细结构消失。
在含水量高的细胞，可因胞质内水泡不断增大，并发生溶解，导致细胞结构完全消失，最后细胞膜和细胞器破裂，DNA降解，细胞内容物流出，引起周围组织炎症反应（图1）。
图1细胞坏死与凋亡的形态区别Ⅱ.细胞凋亡细胞凋亡（cell apoptosis）是借用古希腊语，表示细胞象秋天的树叶一样凋落的死亡方式，1972年Kerr最先提出这一概念，他发现结扎大鼠肝的左、中叶门静脉后，其周围细胞发生缺血性坏死，但由肝动脉供应区的实质细胞仍存活，只是范围逐渐缩小，其间一些细胞不断转变成细胞质小块，不伴有炎症，后在正常鼠肝中也偶然见到这一现象。
凋亡是一个形态学概念，是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡现象，不是一件被动的过程，而是主动过程，是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程，涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用。
细胞凋亡与细胞程序性死亡的区别
细胞凋亡与细胞死亡及细胞程序性死亡的区别1细胞凋亡和细胞死亡细胞凋亡 (Apoptosis）是生物界广泛存在的一种现象，与其它的生命现象一样具有同等重要的生理学或病理学意义.尽管其最终结果也是导致细胞死亡，但其诱导因素、发生机制和过程及意义均明显不同于一般的病理性细胞死亡（即细胞坏死性死亡,简称细胞死亡）.细胞凋亡的形态特征与细胞坏死性死亡的形态特征不同。
细胞坏死性死亡是被动的病理性死亡，其形态特征首先是膜通透性增加,细胞外型发生不规则变化,内质网扩张,核染色质不规则移位，进而线粒体及核肿张,溶酶体破坏，细胞膜破裂,胞浆外溢,这种死亡过程常常引起炎症反应。
细胞凋亡则是在某些因素的诱导下，由细胞内在的有规律的机制引起的，是主动的生理性细胞自杀。
其特征是细胞首先变圆,随即与邻近细胞脱离,失去微绒毛，胞浆浓缩,内质网扩张呈泡状并与细胞膜融合，线粒体无明显变化,核染色质浓缩成块并凝聚在核膜周边，胞膜内陷将细胞自行分割为多个有外膜包裹、内涵物不外溢的凋亡小体,后被吞噬细胞或邻周细胞所识别、吞噬。
由于细胞凋亡过程不导致溶酶体破坏及胞膜破裂,没有细胞内容物外泄,故不引起炎症反应,在生理条件下，生物体内细胞存活与死亡是由自身发育阶段提供的遗传信息，或由邻近细胞和其微环境提供的信号决定的,其中包括细胞相互接触提供的信号以及周围环境中活性物质、激素等。
这些刺激信号的增加或减少调节着细胞产生和凋亡,维系着机体细胞的有序状态。
2．胞凋亡与程序性细胞死亡长期以来,细胞凋亡往往又被称为程序性细胞死亡，两种名称被不加区别地互换使用,而事实上，两者的含义是完全不同的。
产生这种误解的原因在于凋亡和PCD均涉及了“程序性”的概念,这两种不同的“程序性”往往被混为一谈了。
PCD的概念提出较凋亡早,最初提出的程序性细胞死亡是描述发生于各生物种系胚胎发育过程中的正常细胞死亡的所有表型,具高度可遗传的时序性和空间性，即细胞在发育的特定阶段按序死亡.例如在小鸡的胚胎发育过程中,其胎盘中的一群细胞必须在一个精确的时间内死亡,使得翅膀的轮廓得以形成,即使这群细胞被移植到胚胎的其它部位，也仍然会按时死亡.生物各种组织的发育和变态过程等均是在这种内在的“时间程序”激发下开始的。
细胞死亡通道（细胞凋亡,细胞自噬,细胞坏死与其他）全面比较与介绍!--持续更新!...
细胞死亡通道（细胞凋亡,细胞⾃噬,细胞坏死与其他）全⾯⽐较与介绍!--持续更新!...⼀."细胞凋亡"概念:细胞凋亡是基因调控的主动过程，典型的细胞凋亡过程涉及⼀系列胱天蛋⽩酶（caspase）的⽔解、活化和信号传递过程。
细胞凋亡⼀词最早是由英国科尔等于1972年提出的。
⼀).正常情况下:细胞凋亡与胚胎发育、组织发⽣、组织分化和修复等过程有紧密的联系。
为适应发育或组织更新的需要，机体中的细胞会在某些特定的时刻发⽣凋亡。
例如:1.⼈的唯⼀透明组织——眼球晶状体的发育，在胎⼉形成早期阶段，由⼲细胞发育来的晶状体细胞与其他所有细胞⼀样都含有细胞器，但随着发育和分化的进展，晶状体细胞发⽣特殊形式的凋亡，胞质中的细胞核和细胞器被毁坏，只保留完整的细胞膜，细胞膜内包裹着极浓稠的“晶状体蛋⽩质”溶液，成为成熟的晶状体。
2.⼈的⽪肤外层细胞的形成过程中，⽪肤细胞⽣成于⽪肤深层，然后慢慢向外表⾯迁移，迁移途中有些会发⽣凋亡，凋亡细胞就会形成具有保护作⽤的⽪肤⾓质层。
3.⼈类胎⼉期肾上腺⽪质的发育中，胚胎期肾上腺⽪质原由胎⼉⽪质和永久⽪质两部分组成，但在胎⼉出⽣后，其胎⼉⽪质细胞即发⽣凋亡，⼀周内全部消失，只留下永久⽪质。
4.在成年阶段，细胞凋亡机制也是机体⽤于清除体内多余的、受损的、癌变的或被微⽣物感染的细胞的重要⼿段。
如T淋巴细胞在胸腺成熟过程中，约有95%以上不成熟的细胞发⽣凋亡，只有不到5%的细胞分化为成熟的T淋巴细胞进⼊外周⾎，并发挥其免疫学功能。
因此，细胞凋亡具有保证个体正常发育、维持正常⽣理功能，并使机体适应内外环境变化的重要⽣理意义。
注:希腊语中，apo的意思是脱离，ptosis的意思为落下，将这两个词组合（apoptosis）⽤来描述与秋叶落下和花⼉凋谢类似的细胞死亡现象。
⼆).病理情况下:细胞凋亡调节失控或错误将会引起⽣物体的发育异常、功能紊乱和严重疾病。
1.与细胞凋亡相关的疾病如滤泡性淋巴瘤、乳腺癌和⽩⾎病等恶性肿瘤，系统性红斑狼疮和肾炎等⾃⾝免疫性疾病，腺病毒和疱疹病毒感染的疾病等，均与细胞凋亡缺陷（“该死不死”）有关；2.⽽阿尔茨海默病、帕⾦森⽒病和⼩脑退化症等神经退⾏性疾病、⾻髓发育不全性疾病、缺⾎性损伤和酒精中毒性肝炎等则与细胞凋亡过度（“不该死的死了”）有关。
细胞凋亡和程序性细胞死亡
DNA甲基化：通 过甲基化酶和去 甲基化酶的相互 竞争，调控基因 的表达
组蛋白修饰：通 过乙酰化酶和去 乙酰化酶的相互 竞争，调控基因 的表达
非编码RNA：通 过microRNA和 long non-coding RNA等非编码RNA 的调控，影响细 胞凋亡的进程
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简介：microRNA是一类非编码RNA，通过与靶基因的mRNA结合来调控基因的表达。
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作用机制：microRNA通过与靶基因的mRNA结合，降低靶基因的表达水平，从而影响细胞凋亡的进程。
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调控细胞凋亡：某些microRNA可以促进细胞凋亡，而另一些则可以抑制细胞凋亡。这些microRNA通过 调控凋亡相关基因的表达来发挥作用。
表观遗传学与细 胞凋亡的关系： 表观遗传学的异 常会导致细胞凋 亡的异常，从而 影响生物体的发 育和疾病的发生
细胞凋亡与疾病的 关系
细胞凋亡在肿瘤发生中的作用：细胞凋亡的异常可以促进肿瘤的形成和发展。 细胞凋亡与肿瘤治疗的关系：诱导细胞凋亡是许多肿瘤治疗方法的机制之一。 细胞凋亡与肿瘤预后的关系：细胞凋亡的检测可以预测肿瘤的预后。 细胞凋亡与肿瘤免疫的关系：细胞凋亡可以影响肿瘤免疫反应，从而影响肿瘤的发生和发展。
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细胞凋亡是细胞为了维持内环境稳 定而主动采取的一种死亡过程
细胞凋亡对于维持生物体的正常发 育和健康至关重要
细胞凋亡的起始： 细胞受到内部或 外部信号的刺激， 启动凋亡过程。
细胞凋亡的执行： 细胞内部的酶系 统被激活，开始 分解细胞结构。
细胞凋亡的完成： 细胞膜内陷，形 成小泡，将细胞 碎片包裹起来， 然后被周围的细 胞吞噬。
细胞凋亡与免疫
生命科学系生物科学2班张彪学号6细胞凋亡与免疫细胞凋亡是细胞死亡的一种形式，但不同于细胞坏死。
细胞坏死是细胞对外部有害因子的无序反响，是一种被动性死亡；而细胞凋亡是程序化的，并受多种基因调控的，是一种主动性死亡。
人体免疫系统具有对自身抗原产生应答的能力，可以协助去除衰老细胞并维持内环境的稳定，但是当这种应答超过一定限度时，那么会对自身组织和机体造成损伤，形成自身免疫病。
自身免疫病常常伴有自身反响性淋巴细胞和自身抗体的产生，其发病机制十分复杂，但是大量实验证明，自身免疫病与细胞凋亡密切相关。
细胞凋亡的概念细胞凋亡又称程序性细胞死亡(PCD)，指的是细胞将自身裂解为许多膜小泡的一种准确调节的细胞死亡过程。
细胞凋亡是不同于坏死的一个主动的自我破坏过程。
细胞凋亡是免疫应答和免疫调控的重要形式之一，免疫细胞的增殖与分化过程是与免疫细胞的正常死亡相统一的，免疫应答的效应过程也是与靶细胞的死亡相伴随的。
对免疫学来说，细胞凋亡有特殊的意义，免疫系统识别外来异物和自身组织的形成，必须依靠对自身起反响的淋巴细胞的删除，而这种删除主要是通过细胞凋亡来完成的。
淋巴细胞对靶细胞的杀伤过程局部也是通过靶细胞凋亡来实现的。
细胞凋亡如果出现紊乱，机体可能出现严重的病理状态，如肿瘤、白血病、自身免疫性疾病〔类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、强直性脊柱炎等〕、免疫缺陷等。
根本机制多细胞动物体内的细胞具有一套相似的酶系统，激活后可以启动细胞凋亡。
线虫Caenorhabditis elegans是研究细胞死亡机制的一种很好的生物模型。
C.elegans的三种基因产物：CED-3，CED-4和CED-9对凋亡而言是十分重要的，CED-3和CED-4促使凋亡，CED-9抑制凋亡。
CED-3是一种caspase,即一种半胱氨酸蛋白酶，它在天门冬氨酸存在的部位之后切断蛋白。
CED-3是一种酶原，通过自身切割而活化。
CED-4与CED-3结合并激活CED-3，CED-9与CED-4结合从而阻断CED-4激活CED-3。
简述细胞凋亡与坏死在形态学上的主要区别。
简述细胞凋亡与坏死在形态学上的主要区别。
细胞凋亡（Apoptosis）和坏死（Necrosis）是细胞死亡的两种
主要形式，它们在形态学上有以下主要区别：
1. 形态特点：细胞凋亡通常呈现为细胞体积减小、细胞核凝缩、细胞核碎裂或形成尸体团块等特点，同时细胞膜完整，维持相对完整的细胞形态；而坏死在形态学上则表现为细胞体积膨胀，细胞膜破裂，细胞内容物溢出。
2. 细胞内变化：细胞凋亡过程中，细胞内的DNA发生断裂和
切割，形成DNA片段，同时细胞内的嗜碱性内核蛋白酶（caspase）活化，引发跨膜电势的消失，以及线粒体功能和
膜通透性的改变；而坏死时，细胞核DNA的断裂没有规律性，线粒体功能损害较大，导致能量和ATP的丧失。
3. 炎症反应：细胞凋亡通常不会引发炎症反应，仅包裹在吞噬细胞内；而坏死会导致细胞内容物的溢出，引起炎症反应，可能会引发局部或全身的炎症反应。
4. 生理功能：细胞凋亡是一种可调控的程序性细胞死亡形式，常常在发育、维持正常组织和细胞内恶性肿瘤生成过程中发挥重要作用；而坏死则通常发生在外界严重刺激或损伤导致的急性细胞死亡情况下，是一种非调控性的细胞死亡。
总体而言，细胞凋亡和坏死在形态学上表现出明显的差异，前者通常表现为细胞核和细胞体的凋亡和碎裂，维持相对完整的细胞形态，而后者则表现为细胞体肿胀、细胞膜破裂，细胞内
容物泄漏。
此外，细胞凋亡和坏死在生理功能上也有明显的差别，前者是一种调控性的细胞死亡方式，而后者则是一种非调控性的细胞死亡方式。
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细胞凋亡与细胞死亡及细胞程序性死亡的区别
1细胞凋亡和细胞死亡
细胞凋亡 (Apoptosis)是生物界广泛存在的一种现象，与其它的生命现象一样具有同等重要的生理学或病理学意义。
尽管其最终结果也是导致细胞死亡,但其诱导因素、发生机制和过程及意义均明显不同于一般的病理性细胞死亡 (即细胞坏死性死亡,简称细胞死亡)。
细胞凋亡的形态特征与细胞坏死性死亡的形态特征不同。
细胞坏死性死亡是被动的病理性死亡,其形态特征首先是
膜通透性增加,细胞外型发生不规则变化,内质网扩张,核染色质不规则移位,进而线粒体及核肿张,溶酶体破坏,细胞膜破裂,胞浆外溢,这种死亡过程常常引起炎症反应。
细胞凋亡则是在某些因素的诱导下，由细胞内在的有规律的机制引起的,是主动的生理性细胞自杀。
其特征是细胞首先变圆,随即与邻近细胞脱离,失去微绒毛,胞浆浓缩,内质网扩张呈泡状并与细胞膜融合,线粒体无明显变化,核染色质浓
缩成块并凝聚在核膜周边,胞膜内陷将细胞自行分割为多个有外膜包裹、内涵物不外溢的凋亡小体,后被吞噬细胞或邻周细胞所识别、吞噬。
由于细胞凋亡过程不导致溶酶体破坏及胞膜破裂,没有细胞内容物外泄,故不引起炎症反应,在生理条件下,生物体内细胞存活与死亡是由自身发育阶段提供的遗传信息,或由邻近细胞和其微环境提供的信号决定的,其中包括细胞相互接触提供的信号以及周围环境中活性物质、激素等。
这些刺激信号的增加或减少调节着细胞产生和凋亡,维系着机体细胞的有序状态。
2．胞凋亡与程序性细胞死亡
长期以来,细胞凋亡往往又被称为程序性细胞死亡,两种名称被不加区别地互换使用，而事实上,两者的含义是完全不同的。
产生这种误解的原因在于凋亡和PCD均涉及了“程序性”的概念,这两种不同的“程序性”往往被混为一谈了。
PCD的概念提出较凋亡早,最初提出的程序性细胞死亡是描述发生于各生物种系胚胎发育过程中的正常细胞死亡的所有表型,具高度可遗传的时序性和空间性,即细胞在发育的特定阶段按序死亡。
例如在小鸡的胚胎发育过程中,其胎盘中的一群细胞必须在一个精确的时间内死亡,使得翅膀的轮廓得以形成,即使这群细胞被移植到胚胎的其它部位,也仍然会按时死亡。
生物各种组织的发育和变态过程等均是在这种内在的“时间程序”激发下开始的。
当细胞凋亡时间到来时,就需要另一种程序来提供细胞死亡的武器以控制细胞发生主动的“自杀”过程,这种“手段程序”便是细胞凋亡中“程序性”的含义。
另外,在形态学方面,PCD与细胞凋亡也存在着差异,在发育过程中的许多明显的程序性死亡并未显示出凋亡中诸如细胞浓缩、染色质聚集、核酸内切酶活化、凋亡小体等特征,因此有学者认为PCD是一种没有核酸内切酶诱导的DNA梯形带的出现,并常有伴自噬溶酶体活性升高的细胞发育死亡过程。
严格地说,凋亡是一形态学概念,是对多种方式引起的一种特征性形态和生化改变的概括。
它并非代表引起细胞死亡的过程和路径,而是指众多因素造成的众多死亡途径的最终表现。
尽管随着对PCD的时间机制和激发因素的越来越多的了解,细胞凋亡和PCD在某种程度上有很多相似之处,但是,程序性细胞死亡的
名称仍应独立地继续使用下去,正如它最初提出的那样,PCD揭示了发育中的细胞正常死亡的内在时间机制。