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摘 要:分化与增值是生物体环境当中细胞的重要部分,其中凋亡是重中之重。Kerr在十九世纪中后期提出细胞凋亡这一现象,从形态学角度出发,认为细胞凋亡是程序性的、主动的自然死亡方式,通常称其为程序性死亡。与一般所熟知的概念有所不同,这里面的凋亡从形态学角度出发,主要是指器官组织的发育、细胞的恶变以及正常生理活动的维持机体。从其发现至今,在生物学领域一直是一大研究热点。
关键词:细胞凋亡;生物环境;细胞
1 细胞凋亡相关概述
为了保证生物内环境的稳定,物体内部的细胞会在自主基因的控制下进行死亡,常称之为细胞凋亡。它不同于细胞的坏死,它是一种主动的过程。此外,基因的调控、表达和激活同样与细胞凋亡有关。细胞凋亡的最终目的是更好的在环境中适应下去从而主动争取死亡,而不是因某种病理或自损。
2 细胞凋亡的过程
(1)凋亡信号转导。被作用的细胞在与外界凋亡诱导因素相互融合后,致使其发生相应生化反应,Ca2+、神经酰胺和cAMP等有关凋亡的信号随之而启动。
(2)凋亡基因激活。启动信号传输到所调控的凋亡基因上,预定程序也即将开始,接下来所需要的相关物质以及各种酶即可合成,通过对哺乳动物的研究,从中发现了至少15种可以对细胞凋亡进行抑制的蛋白质(Bcl-2)。
(3)凋亡的执行。基因表达-执行凋亡的命令-激活蛋白酶-对其结构进行剖析。
(4)凋亡小体消失。凋亡的小体会被周围的消化细胞进行吞噬。这是一个比较迅速的过程,通常凋亡后在几分钟内就能形凋亡小体,凋亡的整个过程不超过一天,通常在几个小时内即可完成。教科书中介绍,细胞凋亡过程实际就是在基因的控制下自主结束生命,上述过程更加详细的对这一现象进行了诠释。
3 细胞凋亡的方法学研究
细胞凋亡的研究方法有很多,在学术上常用的检测方法是利用细胞仪等进行检测。
3.1 根据形态学检测细胞凋亡的方法
最经典的检测方法是根据形态学进行检测。利用相关的电镜和显微镜详细的观察细胞的悬液和涂片以及相关的组织切片。可以发现在前期,核仁消失、胞浆浓缩、细胞皱缩变小,同时在核膜内表面发现新月型的染色质。而变成凋亡小体的有关细胞会变成“泡”状的形态,进而周围的吞噬细胞和相关组织发现并吞噬,从而完成了整个的凋亡过程。
3.2 根据生化特征检测凋亡的方法
从生化特征角度来看,镁离子与钙离子的浓度会随着细胞的凋亡而增高。因两种离子对内源性核酸较为依赖,从而激活其内部的内切酶,同时在核小体处将DNA水解,从而产生出寡核苷酸或180~200bp,“梯形”状态的DNA会在凝胶后表现而出。另一方面,水解DNA后会发现其末端均为3-OH,可以在利用酶的催化作用在外源性核苷酸中渗入原位末端标记技术,利用显示系统将DNA断裂口显示出来。利用Klenow的原位缺口将INST平移,这种方法不仅能将原位进行标记,并且具有较强的特异性,可是所需费用非常庞大,并且此方法无法将其与坏死进行区分。
3.3 凋亡细胞的流式细胞仪检测方法
它通常产生在裂解DNA时,较为娇小的DNA会在穿过细胞膜的时候出现丢失的情况,而筛选过所剩的DNA均为大片段,并结合组成“亚G1蜂”。此方法不仅能够弥补前文方法的缺点,而且能将大量的细胞进行详细的剖析,对今后的研究打下坚实的基础。单荧光染色法较为简单易行,在乙醇固定细胞后用PI进行染色即可。而双荧光主要是通过荧光的分布情况进行区分,用Heochst33342来对正常死亡的细胞进行染色,选择PI的时候就需要进行复染,最后进行相关分析。较强的特异性和敏感性是FITC-AnnexinV/PI所具有的特点,对最初的细胞膜未破裂的细胞同样能檢测。利用PI方法与所选取的荧光素进行结合确立出细胞的双染色。最后利用相关的仪器分辨出荧光强弱的两种ISNT与TUNET。
4 细胞凋亡在疾病防治中的应用
对于突变细胞、剩余有效细胞以及消除一些潜在的、能够自身反应的淋巴细胞而言,调控免疫细胞死亡发挥着重要作用。如果机制出现问题,很多疾病会随之而来,所以在防治疾病的发生和探索理机中凋亡机制的有效运用发挥重要作用。现如今常应用该机制预防以下几类疾病:
a.利用Caspase所制造的相关药剂可以有效的对脑缺血引发的疾病进行防范,例如新生儿呼吸病以及老年痴呆等。
b.过度凋亡所产生的疾病都可以用Caspase进行抑制,例如视网膜退行病、移植排斥等。
c.可用其预防缺氧所产生的凋亡问题。通过凋亡的发生过程可以将相关的细胞问题进行凋亡遏制,从而达到防范的目的。
d.细胞凋亡可以通过体内产生病毒感染进行阻止,Caspase系统或者是小分子多肽都可以利用病毒或其产生的蛋白质来进行抑制,从而达到阻止细胞凋亡的目的。
e.肿瘤防范治疗。在肿瘤的发病体系当中,细胞凋谢占据着主导地位,由于bcl-2的过度表达,可以将细胞的生理性死亡降到最低,从而产生肿瘤。而利用bcl-2可以将肿瘤细胞杀死。利用P53的特性也可以达到这种目的。肿瘤以及一些癌症常采用化疗解决,从本质上来看该方法就是诱导癌症细胞凋亡从而达到最终目的。细胞凋亡有关研究在近些年取得了突破性的进展,并且在该方向上的研究仍在不断深入。
5 总结
肿瘤的产生源于细胞中的抑癌基因缺损,从而产生原癌基因引发肿瘤。若细胞不能正常的凋亡则会严重影响正常细胞的产生,同样会致使肿瘤产生。通过对其相关机理的阐述可以得出许多的生理疾病的本质,故而通过对其调控影响即可开辟出一种新的治疗途径。近几年来,虽然相关的研究有着重大的突破,但是对其相关的研究还是极其有限的,对有关机理还需进行深入的探讨。
参考文献:
[1]于明海,王进,于善霞,等.细胞分化、衰老、凋亡及癌变中染色体(质)行为变化分析[J].中学课程辅导:教学研究,2013,7(26):119.
[2]杨广军.“细胞凋亡”与“细胞免疫”的知识联系及教学建议[J].新课程:下,2015(11).
关键词:细胞凋亡;生物环境;细胞
1 细胞凋亡相关概述
为了保证生物内环境的稳定,物体内部的细胞会在自主基因的控制下进行死亡,常称之为细胞凋亡。它不同于细胞的坏死,它是一种主动的过程。此外,基因的调控、表达和激活同样与细胞凋亡有关。细胞凋亡的最终目的是更好的在环境中适应下去从而主动争取死亡,而不是因某种病理或自损。
2 细胞凋亡的过程
(1)凋亡信号转导。被作用的细胞在与外界凋亡诱导因素相互融合后,致使其发生相应生化反应,Ca2+、神经酰胺和cAMP等有关凋亡的信号随之而启动。
(2)凋亡基因激活。启动信号传输到所调控的凋亡基因上,预定程序也即将开始,接下来所需要的相关物质以及各种酶即可合成,通过对哺乳动物的研究,从中发现了至少15种可以对细胞凋亡进行抑制的蛋白质(Bcl-2)。
(3)凋亡的执行。基因表达-执行凋亡的命令-激活蛋白酶-对其结构进行剖析。
(4)凋亡小体消失。凋亡的小体会被周围的消化细胞进行吞噬。这是一个比较迅速的过程,通常凋亡后在几分钟内就能形凋亡小体,凋亡的整个过程不超过一天,通常在几个小时内即可完成。教科书中介绍,细胞凋亡过程实际就是在基因的控制下自主结束生命,上述过程更加详细的对这一现象进行了诠释。
3 细胞凋亡的方法学研究
细胞凋亡的研究方法有很多,在学术上常用的检测方法是利用细胞仪等进行检测。
3.1 根据形态学检测细胞凋亡的方法
最经典的检测方法是根据形态学进行检测。利用相关的电镜和显微镜详细的观察细胞的悬液和涂片以及相关的组织切片。可以发现在前期,核仁消失、胞浆浓缩、细胞皱缩变小,同时在核膜内表面发现新月型的染色质。而变成凋亡小体的有关细胞会变成“泡”状的形态,进而周围的吞噬细胞和相关组织发现并吞噬,从而完成了整个的凋亡过程。
3.2 根据生化特征检测凋亡的方法
从生化特征角度来看,镁离子与钙离子的浓度会随着细胞的凋亡而增高。因两种离子对内源性核酸较为依赖,从而激活其内部的内切酶,同时在核小体处将DNA水解,从而产生出寡核苷酸或180~200bp,“梯形”状态的DNA会在凝胶后表现而出。另一方面,水解DNA后会发现其末端均为3-OH,可以在利用酶的催化作用在外源性核苷酸中渗入原位末端标记技术,利用显示系统将DNA断裂口显示出来。利用Klenow的原位缺口将INST平移,这种方法不仅能将原位进行标记,并且具有较强的特异性,可是所需费用非常庞大,并且此方法无法将其与坏死进行区分。
3.3 凋亡细胞的流式细胞仪检测方法
它通常产生在裂解DNA时,较为娇小的DNA会在穿过细胞膜的时候出现丢失的情况,而筛选过所剩的DNA均为大片段,并结合组成“亚G1蜂”。此方法不仅能够弥补前文方法的缺点,而且能将大量的细胞进行详细的剖析,对今后的研究打下坚实的基础。单荧光染色法较为简单易行,在乙醇固定细胞后用PI进行染色即可。而双荧光主要是通过荧光的分布情况进行区分,用Heochst33342来对正常死亡的细胞进行染色,选择PI的时候就需要进行复染,最后进行相关分析。较强的特异性和敏感性是FITC-AnnexinV/PI所具有的特点,对最初的细胞膜未破裂的细胞同样能檢测。利用PI方法与所选取的荧光素进行结合确立出细胞的双染色。最后利用相关的仪器分辨出荧光强弱的两种ISNT与TUNET。
4 细胞凋亡在疾病防治中的应用
对于突变细胞、剩余有效细胞以及消除一些潜在的、能够自身反应的淋巴细胞而言,调控免疫细胞死亡发挥着重要作用。如果机制出现问题,很多疾病会随之而来,所以在防治疾病的发生和探索理机中凋亡机制的有效运用发挥重要作用。现如今常应用该机制预防以下几类疾病:
a.利用Caspase所制造的相关药剂可以有效的对脑缺血引发的疾病进行防范,例如新生儿呼吸病以及老年痴呆等。
b.过度凋亡所产生的疾病都可以用Caspase进行抑制,例如视网膜退行病、移植排斥等。
c.可用其预防缺氧所产生的凋亡问题。通过凋亡的发生过程可以将相关的细胞问题进行凋亡遏制,从而达到防范的目的。
d.细胞凋亡可以通过体内产生病毒感染进行阻止,Caspase系统或者是小分子多肽都可以利用病毒或其产生的蛋白质来进行抑制,从而达到阻止细胞凋亡的目的。
e.肿瘤防范治疗。在肿瘤的发病体系当中,细胞凋谢占据着主导地位,由于bcl-2的过度表达,可以将细胞的生理性死亡降到最低,从而产生肿瘤。而利用bcl-2可以将肿瘤细胞杀死。利用P53的特性也可以达到这种目的。肿瘤以及一些癌症常采用化疗解决,从本质上来看该方法就是诱导癌症细胞凋亡从而达到最终目的。细胞凋亡有关研究在近些年取得了突破性的进展,并且在该方向上的研究仍在不断深入。
5 总结
肿瘤的产生源于细胞中的抑癌基因缺损,从而产生原癌基因引发肿瘤。若细胞不能正常的凋亡则会严重影响正常细胞的产生,同样会致使肿瘤产生。通过对其相关机理的阐述可以得出许多的生理疾病的本质,故而通过对其调控影响即可开辟出一种新的治疗途径。近几年来,虽然相关的研究有着重大的突破,但是对其相关的研究还是极其有限的,对有关机理还需进行深入的探讨。
参考文献:
[1]于明海,王进,于善霞,等.细胞分化、衰老、凋亡及癌变中染色体(质)行为变化分析[J].中学课程辅导:教学研究,2013,7(26):119.
[2]杨广军.“细胞凋亡”与“细胞免疫”的知识联系及教学建议[J].新课程:下,2015(11).