细胞死亡大盘点--细胞凋亡

人体内的细胞总是处于不断更新的过程中，这个过程也伴有原有细胞的死亡，其中一部分细胞通过自然衰老途径死亡，还有一些细胞是通过非衰老途径死亡。细胞死亡方式多种多样，如细胞凋亡、细胞自噬、细胞焦亡、铜死亡、铁死亡等。

今天以细胞凋亡开始，为大家做一个细胞死亡方式的盘点，帮助大家更加全面地理解细胞死亡方式。

细胞凋亡

细胞凋亡（Apoptosis）又称程序性细胞死亡或细胞自杀，是细胞在基因控制下主动死亡的过程。细胞凋亡不会释放细胞内容物到周围环境中，因此与细胞坏死有明显的区别。

细胞凋亡普遍存在于生物界，既在正常生理状态下发生，也在病理状态下发生。它在胚胎发育及形态发生、组织内正常细胞群的稳定、机体的防御及免疫反应中起着重要的作用，因此也是近年来生物医学研究的热点。

图1.细胞凋亡过程

细胞凋亡的特征

在细胞凋亡过程中，会产生许多种标志性的生理现象。随着凋亡程度的进一步加深，产生的生理现象也各有不同。

早凋时期：细胞膜结构发生改变，细胞膜磷脂酰丝氨酸（PS）外翻、Bcl-2等凋亡相关蛋白激活、胞内Caspase酶激活、线粒体膜电势崩溃等。

凋亡中期：亚G1期细胞群增加。

晚凋时期：细胞核皱缩、DNA片段化、细胞膜出芽，形成凋亡小体。

图2.细胞凋亡发生过程特征示意图

细胞凋亡的常见检测方式

以细胞凋亡过程中产生的不同生理变化为依据，可采用不同的检测方法来进行细胞凋亡的检测。

01 显微镜观察

显微镜下可观察到细胞凋亡的形态学变化，可通过HE染色、吖啶橙染色、台盼蓝染色通过光学显微镜或者荧光显微镜进行观察，通过颜色或者胞核胞质状态检测细胞凋亡。

图3.电子显微镜观察Jurkat细胞凋亡过程中核染色质的形态学改变（图源网络）

02 Annexin V检测细胞膜PS外翻

细胞发生早期凋亡时，细胞膜上的PS外翻。AnnexinV是一种蛋白，可与PS进行结合。当细胞发生凋亡时，可利用连接荧光染料的Annexin V与外翻的PS结合，通过检测荧光基团的信号判定凋亡发生情况。

03 检测凋亡过程中激活的蛋白

在细胞膜失去对称性后，细胞内的某些凋亡相关蛋白被激活，如Bcl-2、BAX、FASL/TNFSF6、TNF-α 等，可通过ELISA等方法测定细胞内被激活的蛋白，以判断细胞是否处于凋亡状态。

04 Caspase酶活性检测

细胞凋亡早期，存在于细胞质内的Caspase被激活，从而引发一系列凋亡相关级联反应，可通过检测Caspase的活力来判定细胞凋亡情况。

05 JC-1检测线粒体膜电位变化

正常细胞线粒体膜电位较高，JC-1可聚集发出红色荧光；当细胞发生凋亡时，线粒体膜电位降低，JC-1无法聚集，便以绿色单体存在。可通过检测线粒体膜电位变化来判断凋亡发生情况。

06 TUNEL检测DNA断裂情况

细胞凋亡晚期，DNA片段化，断裂的DNA暴露出的3’-OH可以被末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）催化，与荧光素标记的dUTP结合。可通过TUNEL试剂盒检测DNA是否发生片段化，判定细胞凋亡。

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