细胞凋亡的概念来源及其研究进展

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1、细胞凋亡的概念来源及其研究进展方晓阳盛伟(中国科学技术大学科技史与科技考古系,合肥230026)摘要:细胞凋亡(apoptosis)是近年来生物学领域中的最新课题之一,也是关于细胞死亡的一个新概念,从它产生之日起,就在生物学和医学领域产生了重要影响并占有重要地位。随着科技的进步和时间的推移,细胞凋亡的研究不仅在理论方面取得较大成就,而且为肿瘤等病症的治疗开创了良好的应用前景。本文对其概念的来源及其研究进程予以探讨。关键词:细胞凋亡;来源;演化中图分类号:Q291到目前为此,人们已知道细胞的死亡起码有两种方式,即细胞坏死与细胞生理性死亡。细胞坏死是早已

2、被认识到的一种细胞死亡方式,而细胞生理性死亡则是近年逐渐被认识的一种细胞死亡方式。细胞生理性死亡又称细胞正常死亡,通常可分为程序化细胞死亡和细胞凋亡。它具有重要的生物学意义和临床意义,目前正成为生物学和医学领域内的研究热点之一。一、细胞凋亡概念的提出及其定义对于细胞正常死亡的研究最早可以追溯到1842年,当时Vogt在研究蝌蚪发育时就发现一种不同于细胞坏死的细胞死亡现象。1885年,Flemming在研究卵巢滤泡细胞时再一次发现了这种有异于细胞坏死的细胞死亡现象,并第一次指出这种细胞死亡是生物体生理机能的一部分。经研究,1887年,他将自己发现的细胞

3、死亡命名为染色质溶解(chro2matolysis)死亡,并对该种死亡现象作了精彩的形态学描述。然而当时人们并没有认识到Flemming发现的重要性,更可惜的是连Flemming后来也放弃了自己的研究。1914年,德国科学家Gr¨aper在一篇关于线粒体的论文中再一次提到Flemming发现,但依然没有引起重视[1]。1965年,发育生物学家Lock2shin等在研究蛾的变态发育过程中发现,随着成龄蛾的出现,其幼虫的死亡是一种发育调节性死亡,它与细胞坏死有着本质的区别,该种死亡不引起炎症,是多细胞生物为调控机体发育,维护内环境稳定,由基因控制的细胞自

4、动死亡过程,他们称之为程序化细胞死亡(programmedcelldeath,PCD),这是程序化细胞死亡概念的首次出现[2]。细胞凋亡理论的再次提出是在1971年,当时澳大利亚生物学家Kerr在博士论文研究期间,发现了一种与细胞坏死有明显不同的细胞死亡,当时他将之命名为“皱缩坏死”(shrinkagenecrosis)。1972年,Kerr等在电镜下再次观察到了在死亡细胞中有与坏死细胞不同的细胞死亡现象,他们发现有些细胞死亡时,并不表现出细胞膨胀和细胞崩溃等细胞坏死典型性状,而是只出现细胞核浓缩、细胞自身DNA发生断裂等现象[3]。Kerr等人认

5、为,这些细胞的死亡和细胞坏死不同,并由此推断其死亡机理和生理机理也不一样,故考虑有可能是因为自身基因程序启动引起的主动性自身破坏过程,为此,他们将细胞的这种死亡命名为“细胞凋亡”,并首次将细胞凋亡的概念引入到生物界。Kerr等人之所以这样命名,首先是根据其形态学特征,其次是在Aberdeen大学的古典希腊文教授Cor2mack的建议下而采取的。细胞凋亡(apoptosis)一词来源于希腊的希波哥拉得词语,原意指秋天树叶的凋落以及花瓣的散落,其语源是apo(off,离去之意)和ptosis(falling,凋落之意)。有与细胞减数分裂(mi2tosis

6、)相对应的意味[4]。细胞凋亡与生物学和医学关系密切,是现代科研领域中重大课题之一与研究热点之一,虽然细胞凋亡的定义和标准与最初的概念已有很大不同,但仍然存在一些模糊不清的地方。例如,程序化细胞死亡和细胞凋亡虽同属于细胞的生理性死亡,但两者之间还是有区别的。笔者在整理近几十年有关细胞凋亡的文献时发现,许多人在文章的开头喜欢用收稿日期:2002212212这样一些词语“:细胞凋亡即程序化细胞死亡”“,细胞凋亡又称程序化细胞死亡”等[5]。似乎细胞凋亡·122·《生命的化学》2003年23卷2期●CurrentTopicCHEMISTRYOFLI

7、FE2003,23(2)与程序化细胞死亡只是同一事物的不同描述而已。另外,全国自然科学名词审定委员会也曾将此两名词翻译成编程性细胞死亡,但事实上两者之间无论是在概念上还是在所涉及的生物学事件上都是有差异的。从细胞生物学角度来看,程序性细胞死亡为功能性术语,它是用来说明在多细胞组织中,细胞对特定生理性刺激所产生的反应,这种死亡和细胞的分裂、增生、分化同样是细胞正常生命过程的组成部分。近些年来,学术界多将细胞内由特定基因的程序性表达所介导的细胞死亡归于程序化细胞死亡。而细胞凋亡为描述性术语,特指伴有细胞形态学特异变化(核浓缩、染色体断裂和胞体缩小以及凋亡

8、小体出现等)的一种死亡方式。虽然在多数情况下程序化细胞死亡采用凋亡方式,但并不是所有的程序化细胞死亡都采用这