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一篇关于程序性细胞凋亡的综述

摘要:
程序性细胞死亡的过程，一般具有特别的形态学特征和耗能的生物化学机制。在所有生命过程中，凋亡被认为是一个至关重要的部分。这些过程包括了正常的细胞运转，正常的生长发育和正常的免疫系统运作机制，激素依赖性的萎缩，胚胎发育以及化学介导的细胞死亡。不合理的凋亡（太多或太少）是人类众多疾病（包括神经退行性疾病，缺血性脑损害，自身免疫疾病和多种癌症）的一个重要因素。在众多治疗手段中，这种调节细胞生死的能力，被认为有着极大的潜能可以发掘。因此，目前研究的焦点将继续集中在：正确地认清那些能够调控细胞周期的阻滞与凋亡的物理或化学信号传导上。现在，细胞凋亡这一领域的研究已经发展到了一个极其惊人的速度上。虽然，已有很多关于凋亡蛋白因子的关键因素已经被认识到，但在分子结构上，这些因子的活性与灭活的原因尚待被阐明。本综述正是为了提供一个关于凋亡过程（包括其形态学，生物化学，凋亡在健康与疾病中所扮演的角色，检测凋亡的方法，以及潜在的可能的其他形式的凋亡）的所有现有认识的总结。

简介
凋亡，这一学术术语，第一次被运用是在1972年的一篇由Kerr,Wyllie和Currie共同发表的当代经典论文中。该论文描述了形态学上的细胞死亡的形式特征。但在多年以前，凋亡这一观念已被明确地描述。我们关于凋亡机制的认识，包括了从哺乳动物细胞的“蒸发”到发生在秀丽隐线虫发育过程中的程序性细胞死亡。在被编队的成熟蠕虫活体标本上的1090个体细胞中，有131个细胞发生了凋亡或“程序性的细胞死亡”。这131个细胞在虫体发育过程中，都死在了特定的时间点上，这一点在不同的蠕虫个体上有着基本不变的特性，而且在系统的调控中有着高度的精确性。作为一种独特且重要的“程序性细胞死亡”的模式（该模式包括了细胞内基因决定性消除），凋亡已被普遍认可并被接受。当然，时刻关注被描述却尚未被研究的或尚未被发现的其他形式的程序性细胞死亡也是十分重要的。
正常的细胞凋亡发生在生长发育的组织中，被作为一种供养其他细胞群的机体所特有的自我平衡机制。凋亡同样发生在防御机制中（像免疫反应时，细胞被疾病或有毒物质损伤的时候）。
虽然有如此多的刺激因素与条件，包括生理与病理上的，能够触发细胞凋亡，但并非所有细胞会死亡以此作为对相同刺激的回应。放疗或化疗破坏了一些细胞的DNA，并在一条P-53依赖性的途径上引起了细胞凋亡。一些激素，如皮质类固醇激素能引发一些细胞的凋亡。而与此同时，体内其他细胞却没受到其影响，有的甚至连被刺激到都没有。一些细胞能表达出Fas或TNF受体（经由蛋白质的交联和化学键的结合）来引导细胞凋亡。而其他细胞缺乏这一死亡途径的，其生长必须被一些残存的因子，比如激素或生长因子所阻止。这里还有一个关于如何从坏死细胞中区分凋亡的问题。这两种过程是独立发生的，有序的，而且同时的。在某些情况下，刺激的形成或刺激的程度决定了一个细胞是死于凋亡还是坏死。在低强度的有害刺激比如热，辐射，缺氧和细胞毒性抗癌药物作用下，能够诱发凋亡，但在高强度同种刺激下也能导致细胞坏死的结果。最后，凋亡是一种协调并且经常需耗能的过程。该过程涉及到了一组被称为“caspases”的半胱氨酸蛋白酶和一系列复杂的事件（联系人新加入的刺激并最后致使细胞死亡）。

凋亡的形态学
在光学电子显微镜下，已经可以确认多种发生在凋亡期间的细胞形态学上的改变。在凋亡的早期，细胞的收缩和细胞核的固缩在光镜下是可见的。在细胞收缩的过程中，细胞体积变小，细胞质变得紧密，细胞器被紧紧地塞在里面。核固缩是核染色质紧缩的结果，这也是凋亡最明显的特征。在用苏木精—曙红染色的组织学检查中，凋亡仅涉及单个或一小群细胞。凋亡细胞变化为一团团圆形或椭圆形的含嗜酸性细胞质和深浓紫色核染色质片段的东西。电子显微镜能够更好地辨认这些亚细胞结构的改变。在染色质凝聚阶段的早期，电子密集型的核材料都典型地聚集在核膜下的外围，虽然它们也都紧缩在核心。

在一个叫做萌芽的过程中，核破裂与细胞分开后的碎片进入凋亡小体伴随着广泛的质膜出泡运动不断发生着。凋亡小体内包含着细胞质， 排列紧密的细胞器，有的还有核碎片。这些细胞器的完整性依旧被保持着，因为它们被一层完整的半透膜包裹着。凋亡小体随后会被巨噬细胞、实质细胞或肿瘤细胞吞噬，并在溶酶体作用下被消化。那些吞噬并消化凋亡细胞的巨噬细胞被称为着色小体巨噬细胞，常常会出现在淋巴滤泡反应性生发中心内；偶然也有出现在胸腺皮质内的。着色小体是来自凋亡小体的多个核碎片。在细胞凋亡过程及凋亡细胞的消除过程中基本上没有炎症反应，是因为：⑴.凋亡细胞不会向周围组织间质十分其细胞成分;⑵.它们会很快地被周围细胞吞噬，因此防止了二次坏死的发生；⑶.吞噬细胞并不产生抗炎细胞因子。

区分细胞坏死与凋亡
替代细胞凋亡的一种方式：坏死，一种被认为是有毒的过程。其“被害人”——细胞，死亡时还需消耗能量。但由于坏死是指细胞死亡后发生的降解过程，它被认为是一个并不恰当的形容细胞死亡的机制的不恰当的词。因此，细胞胀亡是用来描述一个引导了karyolysis和细胞肿胀的细胞死亡过程，而细胞凋亡引导的细胞死亡是指细胞体积缩小，固缩，核碎裂。因此，“胀亡型细胞死亡”和“胀亡型坏死”已被提议作为用来描述伴随有细胞肿胀的细胞死亡以替代“细胞死亡”，但此时这些术语没有得到广泛的使用（Majno里斯，1995年，李文等，1999）。

虽然细胞凋亡和坏死的机制和形态各不相同，但这两个过程之间有重叠。有证据表明，坏死和凋亡代表了一个描述为“细胞凋亡坏死连续性”的共同的生化网络（蔡司，2003年）。例如，有两个因素，能够将正在进行的细胞凋亡的过程转换成坏死的过程——“caspases”可用性的减少和细胞内ATP的减少（Leist等，1997;。Denecker等，2001）。无论坏死或凋亡的细胞死亡都部分依赖于细胞死亡的信号传导，组织类型，发育阶段的性质，组织及生理环境（Fiers等人，1999年蔡司，2003年）。

使用传统的组织学，并不容易区分细胞坏死或凋亡，而且它们可以在刺激、ATP耗竭、caspases的可用性的程度等因素下同时发生（蔡司，2003年）。坏死
是不受控制的，被动的过程，通常影响大遍区域的细胞。而细胞凋亡是可控制的和能源依赖性的，并可以影响单个或多个细胞簇。细胞坏死的伤害是由两个主要机制介导的：干扰细胞的能量供应和直接破坏细胞膜。有的坏死主要是形态学改变，包括细胞肿胀，胞浆空泡形成，扩张的内质网形成细胞质滤过泡; 线粒体的肿胀或破裂，核糖体脱离，细胞器膜的肿胀，破裂的溶酶体，并最终破坏细胞膜（科尔等人，1972年; Majno和里斯，1995年特朗普等，1997），而细胞质中的内容经损失了完整性的细胞膜到周围组织，并发送chemotatic信号最终招致炎性细胞。而由于凋亡细胞不释放其细胞成分到周围的间质组织中，并迅速由巨噬细胞或相邻正常细胞吞噬，基本上是有没有炎症反应（萨维尔和Fadok，2000; Kurosaka等，2003）。值得注意的一点是，固缩，核碎裂并非仅仅
发生细胞凋亡中，也可以是一个cytomorphological变化的频谱的一部分（Cotran等，1999）。表1比较了一些细胞凋亡和坏死主要的形态特征。

细胞凋亡是一个不可逆转的进程吗？
许多控制着程序性细胞死亡的杀灭及吞噬过程的基因已经被确定，这些过程的分子机制已被证明是属于保守的进化（Metzstein等，1998）。直到最近，细胞凋亡——传统上被认为是与Caspase激活细胞的不可逆过程死亡和吞噬基因去除死细胞的目的服务。然而，由巨噬细胞吸收和清除的凋亡细胞可能不仅仅是涉及了搬迁了细胞碎片。 Hoeppner等人表明，阻断线虫吞噬基因窗体顶端，当细胞受到弱的促凋亡信号时，竟能增强了细胞的存活率（Hoeppner等，2001）。

Reddien等表明，线虫，部分丧失功能的突变，导致杀手基因让一些编程，通过细胞凋亡的死亡细胞的生存，吞噬基因突变提高了这种细胞的存活的频率。此外，基因突变允许在仅吞噬基因的一些细胞的存活和分化否则注定要死亡通过细胞凋亡（Reddien等，2001）。这些研究结果表明，基因该调解搬运尸体的功能也可以积极地杀死细胞。换句话说，吞没细胞可能采取行动，以确保触发发生凋亡的细胞就会死亡比恢复，而死亡后的最初阶段。

在脊椎动物中，有一些为巨噬细胞的潜在作用的证据，在推动在一些组织中的细胞死亡。消除巨噬细胞在大鼠前房眼睛造成的血管内皮细胞，通常发生凋亡的生存（迭Roux和郎，1997年）。其他的研究表明，抑制巨噬细胞扰乱鼠标眼睛或组织重塑在蝌蚪的尾巴，在回归两个涉及细胞凋亡（郎和主教，1993年，小和弗洛雷斯，1993年）的过程。 Geske和同事（2001年）表明，早期p53诱导细胞凋亡可以从获救凋亡程序，如果被删除的凋亡刺激。他们的研究表明，DNA修复激活p53诱导细胞凋亡过程中的早期，这种DNA修复可能参与的细胞死亡途径在某些情况下扭转。

细胞凋亡的机制
细胞凋亡的机制是非常复杂和先进的的，涉及energydependent级联分子事件（图3）。迄今为止，研究表明，有两个主要的凋亡途径：外在或死亡受体途径和内在线粒体途径。然而，现在有证据表明，两种途径联系，在一个通路的分子能影响其他（Igney和克拉姆，2002年）。有一个额外的途径，包括T细胞介导的​​细胞毒性和穿孔，granzymedependent杀害的细胞。穿孔素/颗粒酶途径可诱导凋亡通过任颗粒酶B或颗粒酶A.外在，内在，和颗粒酶B途径衔接在同一个终端，或执行途径。这途径是启动caspase - 3的裂解结果DNA断裂，细胞骨架和核蛋白质的降解，交联蛋白质，形成凋亡小体，吞噬细胞的配体的表达受体，并最后被吞噬细胞摄取。颗粒酶的途径激活并行，caspase独立的细胞死亡途径，通过单链DNA损伤（Martinvalet等。2005年）。

生化特征凋亡细胞展览等多项生化修改蛋白裂解，蛋白交联，DNA击穿，和吞噬细胞识别独特的结构病理结果如前描述。 Caspases是广泛表达于大多数细胞不活跃酶原形式，一旦激活常常可以激活其他procaspases，使蛋白酶级联启动。一些procaspases也可以聚集和autoactivate。这种蛋白水解级联，其中之一凋亡可以激活其他caspases的，放大了凋亡信号转导通路，从而迅速导致细胞死亡。

字典窗体底端虽然不同的凋亡程序有不同的性质，这些性质包括认识周边的氨基酸，但他们都有蛋白质的水解活性，还能贴在天冬氨基酸残基蛋白质上。一旦凋亡程序被激活似乎已经是一个不可逆转的死亡。到目前为止，已经发现了十大caspases，分为发起人，关键者或者执行者。其他已经被确认的caspases包括caspase—11据说能调节细胞凋亡和在在败血性休克中起抑制作用，caspases-12能介导特殊内质网的和细胞毒性，通过amyloid-b，caspases-13被认为是牛的基因，还有caspase-14咋胚胎组织能够高表达，在成熟的组织中却没有。

广泛的蛋白教练是另一个细胞凋亡的特征和效率。这是通过表达和激活组织转麦麸氨基酸来实现的。DNA通过Ca+-Mg+依赖的核算内切酶也会发生裂解，导致DNA分解180-200碱基对碎片。一个典型的"DNA阶梯"可通过琼脂凝胶电泳的溴标记法和紫外照射即可显现。
另一个是表达的细胞表面标记，这导致相邻具有吞噬功能的细胞认识，使得对周围的损害达到最小值，这个过程的实现是通过内部脂质双分子层的磷脂酰丝氨酸在外部表达，尽管磷脂丝氨外在的是一个著名的识别为吞噬细胞配体表面上的细胞凋亡，最近研究表面，其他蛋白质也被暴露在表面。这些包括Annexin和Cacreticacin。

Annexin是吞噬细胞绑定的重组蛋白。他们之间的互相作用非常剧烈，特别是在磷脂丝氨酸的残留物上，这个可用于检测细胞凋亡的机制。Cacreticucin是一个与LDLreceptor相关的蛋白质在吞噬细胞上，被人yu磷脂丝氨酸合作作为他的识别信号，胶糖蛋白，血小板反应蛋白-1，可以表现在激活血管内皮细胞的外表面，并同CD36，caspases-3-like的蛋白质和其他的蛋白质诱导凋亡。

Extrinsic Pathway 外在细胞信号传导的开始的细胞程序性凋亡，包括跨膜受体之间的相互作用。这些实际死亡的受体是肿瘤坏死因子的受体家族。TNF家族共有一个相似的富有半胱氨酸的细胞外领域。还有一个位于细胞质内的大约80个氨基酸的领域，这个领域被称为“死亡领域”。这个死亡领域在传递死亡信号从膜外到膜内起到关键作用。到目前为止，best-characherized位点和类似的死亡受体包括TNF-a\FasR.FasL/FasR, TNF-α/TNFR1, Apo3L/DR3, Apo2L/
DR4 and Apo2L/DR5 .

定义外在的凋亡阶段的这些连续事件被标上了TNF-a\FasR.和FasL/FasR模型。在这些模型中，有聚类的受体结合相应的三聚物受体。在不同的配体，细胞质的适配器的蛋白质招募具有相应的死亡区域与受体结合。Fas受体与配体导致FAOD 适配器和TNF受体与配体结合最终导致TRADD适配器和招募FADD和RIP.

一旦caspase被激活，凋亡的执行阶段也被启动，死亡受体中介凋亡程序可悲一个叫做C-FLIP，他绑定了FADD和caspase-8，的蛋白质抑制，换个角度说：潜在凋亡规则包括一个叫做TOSO的蛋白质，被证实抑制Fas-indluced T 的凋亡程序通过抑制caspase-8的加工。表1列出了要注意的外在途径缩写和一些常见的蛋白质
。
Perforing Pathway Fcel介导的细胞毒性作用是一变形的IU 在那里CD8+细胞杀死抗原绑定细胞。这些细胞毒性的T细胞能够杀死靶细胞主要通过外部途径，Fasl\FasR作用是CTL-indmedied细胞凋亡的一种方法，然而他们也能发挥出自己细胞毒性作用于肿瘤细胞和带病毒的细胞。凭借一种细胞分泌的途径。包括外生长型的穿孔蛋白释放后细胞浆颗粒通过毛孔而成的靶细胞，丝氨酸蛋白酶的颗粒酶A和颗粒酶B是在颗粒部分最重要的。

颗粒酶B建贴在天冬氨酸蛋白质上，因此激活caspase-10还能贴在其他的物质像ICAD.报道还显示颗粒酶B能利用线粒体途径放大死亡信号，通过特殊裂解和诱导细胞色素c释放，然后颗粒酶B也能激活caspase-3。在这种情况下，上游的信号传导通路将被绕过而直接诱导凋亡程序的执行阶段。

一般认为直接激活线粒体和caspase-3是至关重要的对颗粒酶B的杀伤作用。最近试验显示，作为一个T细胞膨胀I型的辅助T细胞DE 控制机制，这种方法对颗粒酶B的细胞毒性是至关重要的。此外，研究还表明，既不死亡受体也没凋亡受体也涉及到T细胞的凋亡程序。因为阻止他们的配体没有影响到凋亡机制。另一方面，Fas-Fas配体相互作用，具有死亡与的适配器蛋白的都参与了凋亡程序和辅助I型细胞的控制，尽管颗粒酶B没有任何效果。

颗粒酶A在细胞毒的T细胞介导中其重要作用，一旦出现在细胞里颗粒酶A能激活DNA通过DNAse niking NM23-H1，一个肿瘤抑制基因产品。这个DNAseI "监视肿瘤诱导凋亡中有着重要的作用"
。
SET蛋白能一直NM23-H1.颗粒酶A蛋白酶能裂解SET而使NM23-H1不受抑制，最终DNA退化。除此之外，SET还能修复染色质和DNA结构，祖晓恒这个SET的蛋白质是个能够共同保护染色质和DNA结构的区域。因此通过抑制SET，很有可能导致染色质和DNA结构破坏。

Intrinsic Pathway 刺激凋亡内在信号传达途径包括non-receptor-mediated，能够产生一种内部信号作用于细胞内的目标。内在的途径中的各种刺激可能产生消极或积极的影响，消极信号包括：缺乏一定的生长因子、激素和代细胞因子,可以导致失败的抑制,从而引发死亡的程序细胞凋亡的机制。换句话说,有撤军的损失、凋亡抑制因素,和随后的激活细胞凋亡的机制。其他刺激采取积极的方式,包括,但不限于、辐射、毒素、缺氧、热疗、病毒感染和自由基。
所有这些袭击引起的变化，其结果是线粒体内膜内通过转换孔的开放，线粒体凄厉的损失和两大类前凋亡小体的释放这两大类物质是由从膜间隙蛋白质空间进入细胞质的第一组由细胞色素c、Smac /暗黑破坏神、和丝氨酸蛋白酶HtrA2 /尾身。这些蛋白激活凋亡依赖线粒体的路子。细胞色素c的束缚、激活Apaf-1以及procaspase-9形成以一个"凋亡复合体"。

第二组的前体凋亡小体蛋白质，AIF，核算内切酶G，和CAD是从线粒体中释放出来在凋亡的时候，但这已经很晚了，因为这个时候细胞已经致力于死亡。AIF转到细胞核中引起DNA费解为50-300kb的碎片，还有核凝聚。这种早期的核凝聚被称为”I期“缩合。核算内切酶G也转到细胞核中，他能分解染色质使DNA成为碎片。AIF和核算内切酶G有着同样的功能。CAD随后被转到细胞核中的Caspase-3裂解的地方。此时的DNA碎片和核凝聚被称为"2期"缩合。

控制和调节线粒体地阿王是通过Bcl-2家族蛋白质。肿瘤抑制的P53在Bcl-2蛋白质家族中有着至关重要的作用。但Bcl-2的作用机制还没被完全阐明。 Bcl-2家族支配线粒体膜透性、蛋白质可以是前提凋亡小体或凋亡。到目前为止,共有25个基因已经被发现的Bcl-2家族。蛋白质,包括Bcl-2 Bcl-x流行,Bcl-XL,Bcl-XS,Bcl-w、包、袋和一些pro-apoptotic蛋白质,包括Bcl-10、招投标、Bax,是坏的,,,Bik Bim盖帽。 这些蛋白质有特殊意义,因为他们可以确定这些细胞凋亡或中止犯这个过程。认为主要作用机制是细胞色素C线粒体释放改变了膜的通透性。

几个可能的机制进行了研究，但没有一个被确切阐明，线粒体损伤诱导介导的凋亡系统被caspase-8暴露。这是一个内外途径之间的”对话“。Bcl的丝氨酸磷酸化与14-3-3是一个多功能磷酸丝氨酸结合分子的家族成员。当Bcl被磷酸化，他将被14-3-3困住并被非磷酸化。在蛋白质，但一旦没被磷酸化，它将作用线粒体释放细胞色素C。

它被困在14-3-3和被扣押在细胞质中，一旦B部分磷酸化，它将会转运到线粒体来释放细胞色素c，bad也可以和Bc1-X1或者Bc1-2聚合来中和他们的保护作用和促进细胞死亡。当没有被bad隔离，Bc1-X1和Bc1-2都会抑制细胞色素c从线粒体释放，虽然这个机制还不明确。报告表明Bcl和Bcl-XL的抑制凋亡，主要通过控制凋亡蛋白酶的激活。一个额外的蛋白质：“埃文”似乎结合了Bcl-X1和Apaf-1，从而防止procaspase-9的激活。有证据表明：过度表达Bc1-X1或者Bc1-2中的任一个，将会下调另一个。表达这两种蛋白质之间的相互调节。
Puma（彪马）和Noxa（病因） 是Bc12家庭也参与pro（蛋白质）细胞凋亡的两个成员。
Puma在p53（肿瘤抑制蛋白）导细胞凋亡中起重要作用。结果表明：在体外，Puma的过度表达会伴有增加BAX的表达，BAX构建改变，易位到线粒体。细胞色度c的释放和减少在线粒体膜电位。Noxa也对p53的诱导凋亡起调节作用。研究表明这种蛋白质可以定位到线粒体还可以与抗凋亡Bcl-2家族互动。从而激活凋亡-9.
由于Puma和Noxa都是由p53产生，他们可能会调节由遗传毒性或癌基因的激活引起的损害的细胞凋亡。
Myc癌基因，也曾报道可能通过对p53的依赖和独立的机制凋亡共同作用凋亡。
进一步阐明这些途径应该对肿瘤的发生和治疗有重要的影响，表三列出主要的带有常用缩写的内在通路蛋白，还有每个蛋白质的一些备用用名。
执行途径
外在和内在的途径都在执行阶段结束。这一外在和内在途径都结束点的执行阶段,考虑细胞凋亡最后的路径的机制。正是半胱氨酸酶的激活使得这阶段
细胞凋亡的发生。执行caspases(凋亡蛋白酶)激活细胞质的核酸内切酶，包括胞核材料、核和降解酶,细胞骨架蛋白。Caspase（半胱天冬酶）-3,caspase-6,caspase-7的功能可以形象的称为效应器或者“刽子手 ”凋亡蛋白酶，裂解成很多不尽相同的物质，包括cytokeratins（细胞角蛋白） PARP（二磷酸腺苷多聚酶）,原生质膜细胞骨架蛋白时,等离子体膜，细胞核蛋白NuMA,其他等等.他们最终的形态及
生化改变在细胞凋亡中看到。
Caspase-3被认为是最重要的刽子手,还通过引剂aspase-8,caspase-9,或caspase-10)。 被激活，尤其Caspase-3能特意激活endonuclease（核酸内切酶） CAD（辅助）。 在增殖的细胞中CAD被它的抑制剂ICAD杂化。 在细胞凋亡中、活性caspase-3调节ICAD释放CAD， 然后使得染色体DNA溶解减少，并且使得核染色质浓缩。Caspase-3也会诱导细胞骨架重组和细胞分化在凋亡小体中。Gelsolin（凝容胶蛋白）,肌动蛋白结合蛋白,已被确定为一种关键
的caspase-3基片的激活物。
Gelsolin通常作为被肌动蛋白聚合的核心，,在执行连接和信号转导的时候，也会被
Phosphatidylinositol（磷脂酰肌醇） biphosphate肌组织束缚。
Caspase-3会裂解gelsolin及其碎片,反过来
通过钙独立的方式裂解肌动蛋白碎片。这个导致了细胞骨架,细胞内运输、细胞分裂,及信号转导的破坏。
细胞凋亡的最终结局是被吞噬细胞吞噬。磷脂
不对称与外化的表面上的phosphatidylserine（磷脂酰丝氨酸）以及他们的
碎片是本阶段的标志。虽然phosphatidylserine
向外移位的机理在细胞凋亡中还不明了,但它与
活化的氨磷脂转化酶的损失和各阶段磷脂质非特异触发有关。研究表明,fas(脂肪酶合成酶)，caspase-8,
和caspase-3参与了紧张变形的红细胞外膜上的磷脂酰丝氨酸的调节，然而非半胱天冬酶依赖型的磷脂酰丝氨酸暴露主要发生在早期的T淋巴细胞的凋亡中。
凋亡细胞外部的小叶的phosphotidylserine出现后能促进噬菌体对Noninflammatory的吞噬识别,以及早期吞噬和处理。早期高效的无细胞成分的吞噬过程不会导致,炎症反应。表4列出了在执行途径中主要的蛋白质的缩写和常用术语。
生理性凋亡
细胞凋亡的作用如同细胞有丝分裂那样重要，演示了一个互补的作用。但与有规律的各种细胞群的有丝分裂和增殖恰恰相反。据估计,为保持内境稳态，人体大约每一天要产生100亿个细胞来平衡凋亡的细胞。这一数字会大大增加,当凋亡发生在生长，老化，疾病的时期。细胞凋亡在不同的发育阶段都是非常重要的。例如，神经系统和免疫系统都是由大量的细胞构成的，这些
初期的大量细胞将会填补那些不能进行突触连接的或者不能产生特异性抗原的细胞。
凋亡在身体摆脱病原体入侵方面是必要的，
并且还是伤口愈合期间发挥重要的作用，他能消除炎症细胞，促进肉芽组织老化形成癍组织。伤口愈合时期细胞凋亡异常能导致病理性的愈合，如过度的纤维化，形成瘢痕组织，在成熟中央淋巴器官 (骨髓和胸腺)或在周围组织中，细胞凋亡在活化的或者自动侵略
性的免疫细胞方面是必要的。
此外,细胞凋亡是成人重塑中心，如卵泡闭锁，
postovulatory毛囊，post-weaning（断奶）乳腺回归,举几个
事例。除此之外，随着器官的生长，有些细胞开始迅速恶化并通过细胞凋亡消除。有一种理论认为氧分压在成年诱发型细胞凋亡的病理生理过程中起着重要的作用，通过积累起来的自由基损伤线粒体DNA。很明显,由于凋亡太少或太多的细胞死亡都可以导致疾病的发生，所以凋亡机制必须严格管制。病理包括发育缺陷、自身免疫性疾病、神经性退化,或癌症。
病理细胞凋亡
细胞死亡的异常是疾病发生的重要原因，如癌症、自身免疫性内科、艾滋病、缺血综合症,神经衰退性疾病如帕金森氏病、阿尔茨海默病,杭丁顿氏症,和肌萎缩侧索硬化。某些情况下表现凋亡不足，有些情况下表现凋亡过度。
癌症是一个很好的例子，正常细胞的调控机制不正常，要么是因为细胞过度增生，要么细胞急剧减少，事实上，肿瘤期间抑制凋亡被认为在癌症的发展过程中发挥了关键的作用，有多种分子机制是通过用肿瘤细胞来抑制细胞凋亡的。
肿瘤细胞可以通过表达抗凋亡蛋白如Bcl-2，或者通过下调水平，或者促细胞凋亡突变蛋白如柏林顿来获得对细胞凋亡的抵抗力，Bcl-2，Bax的表达是通过P53肿瘤抑制基因的控制，某些形式的人类B细胞淋巴瘤过度表达Bcl-2，这是癌症细胞不死亡的最有力的证明。另外一种抑制肿瘤细胞的凋亡的方式包括逃避免疫监视。
某些免疫细胞(T细胞与自然杀伤细胞)，通过穿孔蛋白颗粒酶通路或者死亡受体通路来摧毁肿瘤细胞。为了逃避免疫摧毁，一肿瘤细胞通过T细胞产生的乙型跨膜糖蛋白来减少死亡受体通路的应答。这已经被证实在各种方式下发生包括肿瘤细胞上的脂肪酸合成酶受体不规则的变形，其他的机制包括无机能脂肪酸合成酶受体的表达。分泌高效的可溶性的FAS（脂肪酸合成酶），使之与FAS配合基隔离，或者在肿瘤细胞表面表达FAS配合基。事实上，一些肿瘤细胞具有调节FAS配合基的能力，我们称为“反击”它可以导致细胞凋亡中，活化的肿瘤侵润淋巴球的消耗。
各种细胞信号的传导途径的改变可以导致细胞凋亡的失调并且致癌，P53肿瘤抑制基因是一个转录因子，它可以调节细胞周期并且是人类肿瘤发生最广泛的突变基因，P53的重要作用是显而易见的，事实上，它是突变超过50%的所有人类癌症基因，P53可以激活DNA修复蛋白，当DNA遭到破坏时，可以维持细胞周期在G1/S作为DNA损伤的识别，在DNA出现不可逆转损害的时候可以触发凋亡，当系统出现在错误的时候肿瘤可发生。P53基因损伤，那么肿瘤抑制作用严重降低，P53基因可被辐射，各种化学物品和病毒（如人类乳头状病毒）激活。仅仅只遗传了一种功能复制基因的人很有可能患李佛美尼症候群，其特征是肿瘤发生在早期成人期。
失调的毛细血管扩张突变基因被证明涉及肿瘤，通过异步传输模式信号通路，ATM基因编码的蛋白激酶起了肿瘤抑制作用，ATM活化，是通过电离辐射损伤DNA，刺激DNA修复和阻断细胞周期过程而实现的，有一种机制，它的发生是P5肿瘤抑制蛋白的ATM依赖磷酸化。

（11到13页的）

如前所述,p53作为一个DNA损伤检查点分子，如果信号传导停滞，不可以传导至DNA损伤修复的检查点，则细胞就会因为损无法被修复而凋亡。该系统也可被一系列的机制灭活，包括机体遗传的或渐成的一些改变,和致癌病毒蛋白质的表达，比如HPV,导致肿瘤发生 (Bolt et al.,,2005)。其他的细胞信号通路也可以参与在肿瘤的发展过程中。例如, 肿瘤细胞在phosphatidylinositol 3-kinase /蛋白激酶b生化途径的影响下，会使他们变得独立于生存的信号。除了调控细胞的凋亡,这条生化途径还会调节其他细胞程序或过程，比如细胞增殖、生长及细胞骨架重排(Vivanco and Sawyers, 2002)。

除了癌症细胞凋亡,太少的凋亡也会导致疾病，如自身免疫性淋巴组织综合征(Worth et al., 2006)。这发生在有auto-aggressive T细胞的凋亡不足的地方,导致多种自身免疫性疾病。一个B细胞的过度增殖同样会发生这种情况,导致多余的免疫球蛋白生产,导致自体免疫疾病。一些常见的此类疾病,包括免疫介导性的溶血性贫血，免疫介导血小板减少、自身免疫性中性粒细胞减少症。不同类型的条件是由于不同的突变。1A型结果来自Fas受体死亡区域的突变,1B型结果来自Fas配合基的突变，2型结果来自caspase-10的突变，因而导致其活性降低。

过度凋亡也可能是某些疾病状态下的一个特征，如自身免疫性疾病，神经退化疾病和局部缺血的伤害。 自身免疫性缺陷综合症(艾滋病)是自身免疫性疾病的一个例子,是由于感染了人类免疫缺陷病毒(HIV)所致。(Li et al., 1995)。该病毒感染CD4 + T细胞并绑定到CD4受体。这种病毒也随之进入T细胞内化的地方,这里的HIV病毒蛋白质被认为可以增加Fas受体的表达,导致过度的T细胞凋亡。

阿尔茨海默氏症是一种神经退化性的状态,被认为是由于某种特定蛋白质的突变导致,如APP(淀粉样前体蛋白)和Presenilins(早老蛋白) 。早老蛋白被认为参与APP生成β淀粉样蛋白的过程这种状况被认为和β淀粉样蛋白在细胞外的沉积有关，称为β淀粉样蛋白斑块。当在大量的聚集斑块被发现，β淀粉样蛋白被认为可以毒害神经。通过氧化应激或引发神经元和神经胶质的Fas配体的表达方式增加，β淀粉样蛋白被认为可以减少细胞凋亡。它也可能活化小胶质细胞,这将会引起TNFα的分泌TNF-R1的激活,导致细胞凋亡(Ethell和Buhler,2003)。

过度凋亡也被认为在广泛的局部缺血伤害中扮演着重要的角色。一个例子是由于血液供应不足而引起心肌缺血,导致
氧气的供应不足,随后导致心肌细胞死亡。虽然坏死发生时,过度表达的BAX在缺血心肌组织中被发现。旨在减少凋亡的治疗在减少组织损坏的程度方面也展示出一些成功(Hochhauser et al., 2003)。有一个猜想是, 缺血所产生的伤害能启动细胞凋亡，但是如果缺血发生时间太长,就会发生坏死。如果能源生产恢复,如再灌注,凋亡级联反应发起，缺血可继续进(Hochhauser et al., 2003)。虽然细胞凋亡的程度都是徒劳的。在心肌缺血中还有待澄清, 但对于这种细胞死亡的模式，有很明显的支持作用

抑制凋亡
有许多病理条件下的过量凋亡特征(神经退行性变
疾病、艾滋病、缺血等)，可能得益于人工抑制细胞凋亡的机制。
我们对于进化的理解,新的目标的鉴定和利用（病理学杂志。作者的手稿,可在2007年12月6日PMC。作者的手稿NIH-PA NIH-PA作者NIH-PA手稿。）仍然是一个相当大的关注的焦点(尼科尔森,2000)。一小单子有潜力阻止凋亡的方法，包括刺激IAP(凋亡蛋白抑制剂)蛋白家族、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶抑制蛋白, 抑制PARP(聚[ADP-ribose]聚合),刺激PKB /蛋白激酶B (蛋白激酶B)途径以及抑制Bcl-2蛋白质。

IAP蛋白质家族或许是细胞凋亡的最重要的调控者，鉴于
他们可以同时控制体内和体外的生化途径(Deveraux and Reed, 1999)。八种人类的IAP蛋白质现在已经被确认，虽然 XIAP（哺乳动物凋亡蛋白抑制剂)和生存素已被人们所熟知 (Silke et al.,2002; Colnaghi et al., 2006)。 到目前为止,IAP蛋白家族成员已经开始用于治疗中风、脊髓损伤、多发性硬化症，
还有癌症。人工合成的特异性降低的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶抑制剂z-VAD-fmk在大鼠和小鼠心肌梗塞的实验中被证明，可以减少心肌再灌注损伤的严重程度 (Mocanu et al., 2000)。 知道半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶活性抑制剂的具体作用机制或许可以带来益处。ICE(Interleukin-1 beta-converting酶),也被称为半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶,是一个半胱氨酸蛋白酶，出现在凋亡细胞内的蛋白质降解时(利文斯顿,1997)。ICE抑制剂已经发展到用于治疗类风湿性关节炎和其他炎症性疾病，通过减少白细胞介素1β(Le and Abbenante, 2005.)。

由于PARP-1的双重作用,在两个DNA修复、细胞凋亡、药理用的
PARP-1抑制剂，可以削弱炎症细胞和器官的缺血性损伤，或者可能能够提高细胞毒性的抗肿瘤药物（Graziani and Szabo, 2005).最近的研究表明,PARP-1基因敲除小鼠PARP-1抑制剂的使用是一种有效的治疗相关的损伤心肌缺血、缺血再灌注伤害(Zhou et al., 2006)。输注胰岛素样生长factor-1(IGF-1),促进PKB /蛋白激酶b等信号的传导,促进细胞的存活,结果对动物性的心肌缺血是有益的(Fujio et al., 2000).

其他的关于转基因模型和全球脑缺血、心肌缺血的研究表明
这种抑制BAX的表达和（或）功能可以防止细胞色素c的释放
,抑制线粒体膜电位的减少,保护细胞与凋亡(Hochhauser et al., 2003; Hetz et al., 2005) 这里提到的潜在的治疗，仅仅代表一些过去的形式和目前的研究成果和领域。随着细胞凋亡的分子和生化复杂性的继续发展,
新的治疗策略也将继续发展。

颗粒细胞凋亡
发生的凋亡是通过一个复杂的信号级联反应,有着多种管制系统,有许多机遇来评价与之有关的蛋白质的活性。因为此次串联反应的激活剂,影响因素和监管机构的能够被证明,可以设计大数目的细胞凋亡的检测来检测细胞凋亡。然而细胞凋亡和坏死的许多的特点可重叠,因此使用两个或两个以上的不同检测来证实细胞的死亡是通过细胞凋亡至关重要。一个分析可能发现早(启动)凋亡的事件，而不同的目标检测或许可以发现稍后(执行)事件。这第二个检测法,用于确定凋亡,一般都是基于一个不同的原则。多路复用,就是能够聚集超过一个数据集的同一样品,另一个方法是,使细胞凋亡检测变得越来越流行。有大量的可获得的数据,但每一个可用的分析化验都各有其优缺点。可以接受一个应用程序,对于其它程序则不适用(Watanabe et al., 2002; Otsuki et al., 2003)。因此,在研究细胞凋亡的机制的方法的选择时，在细胞、组织或器官,理解优缺点分析是至关重要的。

理解每个细胞死亡的动力学模型体系是十分关键的。某些蛋白质,如caspases,只有在突变时才会表达。接受体外培养的凋亡细胞最终会进行二次坏死。在任何一个系统中凋亡细胞都会死亡，且消失相对快速。从开始发生凋亡到完成此过程可以快到
2 - 3个小时。因此, 检测做得太早或是太晚会导致一些错误的负面的消息。此外,细胞凋亡可发生在低频的或器官、组织
与文化背景的特定的某地点。在这种情况下, 大部分地区快速调查的能力是很有用的。一般来说,如果详细的信息的机制,是理想的细胞死亡,持续时间的毒素暴露,测试化合物的浓度,选择测定端点变得举足轻重。
详细描述所有的检测方法和颗粒细胞凋亡是超越
这篇文章的范围。然而,最常见的一些使用检测方法这里将被提及并简要描述。基于细胞凋亡测定等方法,可分为六大
组织和一个子集可,每组进行了简要论述。
1。Cytomorphological改变
2。DNA碎片
3。检测,贴近还基质、监管机构和抑制剂
4。膜改变
5。检测细胞凋亡的整个坐骑6。线粒体分析

Cytomorphological改变，hematoxylin的评价和eosin-stained组织部分与光学显微镜都是不一样的，允许细胞凋亡的可视化尽管一凋亡细胞能被检测到。这种方法与其他方法,确认可能是必要的。因为形态细胞凋亡是快速的。片段可以很快被吞噬。在某些组织细胞凋亡可能发生之前，phagocytized可观,组织学明显。另外,这个方法只能检测事件的后期,所以细胞凋亡在早期阶段不会被检测到。

光学显微镜下，蓝色或亚甲蓝染色可作为强烈的细胞凋亡评价标准。这种方法取决发生在细胞凋亡机制时，核和胞质的凝结
。组织和细胞的细节都保存在该技术调查地区的大型组织的独特优势中。然而,凋亡小体不自动探测与健康细胞密度大颗粒胞被误认为是细胞凋亡或碎片。此外,在处理过程中丧失antigenicity这样immunohistological或