第一节 概述
一、细胞凋亡的概念
细胞死亡（apoptosis）是每一个细胞必经之道，而细胞凋亡是最常用的细胞死亡机制。在多细胞个体中生命期的每个时期，细胞凋亡都是组织动力学的基本机制。不仅在多细胞个体中不可缺，甚至有一些单细胞个体也会出现或多或少的细胞凋亡特征。
在希腊文中，apoptosis这个字是用来描述树叶从枝头掉落的状态。细胞凋亡(apoptosis)首先被Kerr等于1972年用来描述一种与细胞坏死(necrosis)不同的、其过程被严密控制的细胞死亡机制。事实上，早在1885年Flemming就曾发表了卵巢滤泡细胞的细胞凋亡形态特征，当时他命名其为染色质溶解(chromatolysis)。虽然细胞凋亡现在被全世界的学者研究得如火如荼，他当时的描绘并未使学者们注意到这是一个与细胞坏死不同的细胞死亡机制。从chromatolysis到apoptosis的被提出，这个现象被忽视了将近一个世纪。 细胞凋亡概念提出至今还不到30年的时间，但由于它在保证多细胞生物的健康生存过程中扮演着关键角色，对个体的正常发育及细胞凋亡紊乱在病理学研究中的重要作用，引起了人们对其机制和组分的广泛而深入地研究，成为目前生命科学界最为热门话题之一，也是生命科学界乃至社会各界争相投入的研究领域。（如图8-1）
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图8-1 近三十年来研究细胞凋亡的论文
那么什么是细胞凋亡呢？
细胞凋亡（apoptosis）是在体内外因素诱导下，由基因严格调控而发生的一种生理性细胞自杀过程，又称程序性细胞死亡（programmd cell death．PCD）。它是一个主动的，高度有序的，基因控制的，一系列酶参与的过程。它是一个不同于细胞坏死的一种细胞死亡形式。
二、主要变化
（－）形态学变化
1、细胞膜的变化 ①微绒毛、细胞突起和细胞表面皱褶消失。②胞膜迅速发生空泡化（blebbing），内质网不断扩张并与胞膜融合，形成膜表面的芽状突起，称为出芽（budding）。如图：
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图8-2 膜出芽现象
2、细胞质的变化 ①胞质浓缩：由于胞质脱水而导致细胞皱缩、致密及固缩（condensation），是细胞凋亡形态学变化的一大特征。②细胞器变化：线粒体变大，嵴增多，线粒体增殖并空泡化。内质网腔扩大、增殖并在凋亡细胞形成自噬体过程中提供包裹膜。其他多数细胞器完整存在，变得致密。 3、细胞核的变化 核内染色质浓缩，形成染色质块，并聚集在核膜的边缘，呈新月形、马蹄形或舟状分布，称为染色质边聚（margination）；或聚集在核中央，称为染色质中聚。随着染色质进一步聚集，核纤维层断裂消失，核膜在核膜孔处断裂，两断端向内包裹将聚集的染色质块分割，形成若干个核碎片（核残块）。如图：
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图8-3 染色质边聚
4、凋亡小体形成 胞膜皱缩内陷，分割包裹胞质，内含DNA物质及细胞器，形成泡状小体称为凋亡小体（apoptotic body），这是凋亡细胞特征性的形态学改变。凋亡小体呈圆形、椭圆形或不规则状，小体内的成份主要是胞质、细胞器和核碎片。如图：
图8-4凋亡小体形成
5、吞噬 凋亡小体形成后，邻近细胞(巨噬细胞)识别其膜外的新的生物大分子磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine）并吞噬和消化。
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正常时磷脂酰丝氨酸位于细胞膜内侧，在细胞受到凋亡诱导后不久，磷脂酰丝氨酸转移到细胞膜外侧（如下图），象一面面“小红旗”插在细胞表面，以示“我快死了”，巨噬细胞看到以后就将它及时吞噬。
图8-4 磷脂酰丝氨酸外翻
6、继发性坏死（secondary necrosis） 在体外实验诱导细胞凋亡时，由于没有巨噬细胞吞噬凋亡小体，凋亡小体会发生肿胀、破裂、溶酶体释放等细胞坏死的表现，称为继发性坏死。 （二）生化改变 1.凋亡启动因子
在细胞凋亡期间尽管线粒体超微结构基本正常，但其功能已发生显著改变。凋亡刺激因素使线粒体内膜的跨膜电位降低，进而使线粒体通透性转换孔(permeability transition pore，PTP)开放和线粒体膜通透性增高（如下图），导致线粒体内的细胞色素C(cytochrome c，Cyto-C)、凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor,AIF)、凋亡蛋白酶激活因子(apoptotic protease activating factor， Apaf)等凋亡启动因子释放入胞浆。
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