简答题

分析细胞自噬和细胞凋亡的特点和相互联系。

【正确答案】

细胞自噬是指细胞通过溶酶体与双层膜包裹的细胞自身物质融合, 从而降解细胞自身物质的过程。 自噬体是指细胞中出现的大的双层膜包裹的泡状结构, 其双层膜来自内质网或细胞质中的膜泡, 常包裹着整个的细胞器, 如线粒体、 过氧化物酶体等。
(1) 细胞自噬的特点:
①可以形成膜泡和自噬体, 自噬体与溶酶体融合后又可形成自噬溶酶体, 且内含物被溶酶体中的水解酶消化。
②自噬过程很快, 被诱导后 8min 即可观察到自噬体形成, 2h 后自噬溶酶体基本降解消失。 这有利于细胞快速适应恶劣环境。
③自噬的可诱导特性表现在 2 个方面: 第一是自噬相关蛋白的快速合成, 这是准备阶段; 第二是自噬体的快速大量形成, 这是执行阶段。
④批量降解: 这是与蛋白酶体降解途径的显著区别。
⑤“捕获” 胞浆成分的非特异性: 由于自噬的速度要快、 量要大, 因此特异性不是首先考虑的, 这与自噬的应急特性是相适应的。
⑥自噬的保守性: 由于自噬有利于细胞的存活, 因此无论是物种间、 还是各细胞类型之间(包括肿瘤细胞),自噬都普遍被保留下来。
⑦细胞自噬具有自我“清理” 功能, 不仅能够降解错误折叠的蛋白质多聚物, 还能够降解功能失常的整个线粒体、 过氧化物酶体、 高尔基体等细胞器, 甚至可以清除细胞内的病原体。
⑧细胞自噬不需要吞噬细胞的协助就能进行自我消减, 大大减少了死亡细胞的体积, 因此能够在需要大量细胞死亡的变态过程中发挥作用。
⑨细胞自噬主要有三种形式: 微自噬、 巨自噬和分子伴侣介导的自噬。
(2) 细胞凋亡的特点:
①细胞凋亡是指为维持内环境稳定, 由基因控制的细胞自主的有序死亡的现象, 死亡细胞从周围的组织中脱落并被吞噬, 机体不发生炎症反应, 但涉及一系列基因的激活、 表达以及调控等作用, 它并不是病理条件下自体损伤的一种现象, 而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程, 最终被吞噬细胞吞噬。 细胞凋亡时在细胞、 亚细胞和分子水平上发生了特征性改变。 这些改变包括细胞核的改变、 细胞器的改变、 细胞膜成分的改变和细胞形态的改变等, 其中细胞核的改变最具特征性。
②特点:
a. 形态学变化
第一, 凋亡的起始: 细胞表面特化结构消失, 细胞体积缩小, 细胞间接触消失, 与周围的细胞脱离; 细胞质密度增加, 核质浓缩, 核膜、 核仁破碎, 胞膜有小泡形成, 细胞膜结构仍然完整。
第二, 凋亡小体的形成: 细胞表面产生许多泡状或芽状突起, 随后逐渐分隔, 形成单个的凋亡小体, 细胞内含物不泄漏到细胞外。
第三, 吞噬: 凋亡小体可迅速被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬, 在溶酶体内被消化分解。
b. 细胞凋亡的生物化学变化
DNA 发生有控降解, 片段化的 DNA 片段为 180~200bp 的整倍数; 在细胞凋亡的过程中, 常有新基因的表达和某些生物大分子的合成作为调控因子。
(3) 细胞自噬与细胞凋亡的相互联系:
细胞自噬又称Ⅱ型程序性细胞死亡, 参与了多种疾病的发生和发展。 虽然自噬与凋亡在代谢途径和形态学方面有着显著的区别, 但它们的信号通路却有着千丝万缕的联系, 二者能被多种应激刺激共同激活、 共享多个调节分子, 甚至互相协调转化等。 根据二者调控方式的不同, 可大致将其交互作用归纳为 3 种, 即合作关系、 对抗关系和推动关系。
①合作关系
自噬与凋亡的调控目标都是促进细胞死亡, 通过共同作用、 互补合作, 或替补机制共同引发细胞死亡。 合作方式分为 3 种:
a. 各自同步引发细胞死亡;
b. 一种为主, 另一种为辅;
c. 一方功能缺陷情况下, 另一方替补诱导细胞死亡。
②对抗关系
自噬与凋亡的目标及过程背道而驰。 自噬并不引发细胞死亡, 相反促进细胞存活。
③推动关系
自噬并不直接参与诱导细胞死亡, 而是作为能量供应者保障凋亡顺利进行。 凋亡小体形成的膜出泡过程依赖于 ATP 驱动肌动球蛋白收缩, 如若抑制自噬会阻碍这类 ATP 依赖性凋亡特征发生, 但对其他凋亡反应并无影响。

【答案解析】