1.基本概念及其基本特征
不可逆的細胞損傷最終導致細胞死亡有兩種主要方式，即壞死（necrosis)和凋亡。1972年由Kerr提出的細胞凋亡這一概念用以描述一種在形態(tài)學上區(qū)別于壞死的死亡方式。這是一種高度基因調控的程序性細胞死亡方式，又稱細胞程序性死亡（programmed cell death)。其具有特定形態(tài)學和生物化學特征。細胞主動地運用基因調控程序引起自身死亡，即細胞自殺（cell suicide)。通過細胞凋亡，多細胞有機體清除受損傷的衰老或無用的細胞，而不引起或僅引起極輕微的機體微環(huán)境損傷或炎癥。凋亡對細胞有絲分裂起互補但相反作用，對于維持組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，細胞群動力學平衡、胚胎發(fā)育及成人組織、器官、機體的各種生理功能和病理反應等是必不可少的]。
細胞凋亡具有特定形態(tài)學和生物化學特征：
（1)形態(tài)學特征：凋亡常發(fā)生于單個細胞，其形態(tài)變化分3個階段：第一階段可見凋亡細胞與相鄰細胞分離，細胞皺縮，染色質濃縮，聚集于核膜周圍呈半月形，亦可發(fā)生核斷裂，核仁裂解。第二階段可見細胞表面突出，分成多個膜包繞小體，含有部分核和／或完整的細胞器，稱為凋亡小體（apoptosis bodies)。第三階段，凋亡小體被組織細胞或吞噬細胞吞噬降解。在有內(nèi)皮的腔中如膽管、凋亡小體可以排入腔內(nèi)；在組織培養(yǎng)中，凋亡細胞與鄰近細胞和培養(yǎng)基質相分離。整個凋亡過程在幾小時內(nèi)全部完成。與壞死相比，凋亡的顯著特點是整個過程中漿膜保持完整，減少了細胞成分外漏，因此，沒有或僅有很輕炎癥反應。而壞死是病理因素作用使細胞膜失去完整性而引起細胞溶解，通常波及相鄰細胞，表現(xiàn)為細胞腫脹，細胞器溶解，細胞膜破裂，伴有組織炎癥。由于凋亡過程迅速，凋亡小體較小，因此，在光鏡下不易發(fā)現(xiàn)細胞凋亡。
（2)生物化學特征：細胞凋亡的生物化學特征是DNA斷裂，這種斷裂不是隨機的，它與細胞內(nèi)核酸內(nèi)切酶的激活有關。在內(nèi)切酶作用下，細胞核中的DNA裂解成核小體大小的片段，每個核苷酸片段大約有180～200個堿基對。在瓊脂糖凝膠電泳上出現(xiàn)典型的階梯樣的DNA區(qū)帶。而壞死的細胞，DNA被溶酶體釋放的多種水解酶隨機降解，DNA電泳呈模糊、微弱的蹤跡，不能形成階梯狀，以此可區(qū)別細胞凋亡和壞死。但是核小體斷裂是凋亡的晚期表現(xiàn)，并不普遍存在。
2.細胞凋亡的過程及其分子調節(jié)
每個細胞都有一種固定的內(nèi)在裝置清除主動自殺細胞。凋亡的程序有以下幾個階段：首先是激發(fā)凋亡反應。誘導細胞凋亡的刺激物稱為凋亡原（apogen)，包括內(nèi)源性調節(jié)蛋白和激素，如糖皮質激素、轉化生長因子（TGF－β)、腫瘤壞死因子（TNF－α)，病毒、細菌及其毒性產(chǎn)物，如肝炎病毒、皰疹病毒、革蘭陰性菌內(nèi)毒素脂多糖（LPS)和葡萄球菌毒素（SEB)等；外源性化學物質，如酒精、可卡因、氨基半乳糖等；氧化、缺氧和射線作用等。第二階段包括確定所接受的信號并將其轉導至實施凋亡的裝置。信號傳導途徑有酪氨酸激酶途徑、肌醇磷酸途徑、類固醇受體、細胞因子受體等，不同刺激通過不同的信號途徑使不同分化和成熟程度的細胞產(chǎn)生凋亡。第三階段則執(zhí)行凋亡程序，其涉及一些酶的變化，包括蛋白酶、轉谷氨酞胺酶、內(nèi)切酶等。第四階段為死亡后期，胞膜包裹凋亡小體并發(fā)生表型變化，促進了吞噬細胞對凋亡小體的吞噬作用。
細胞凋亡過程受到如下一些基因及細胞因子的調節(jié)：
（1)Bcl-2 基因家族：Bc1-2基因（B-cell lymphoma／leukaemia-2 gene，B細胞淋巴瘤或白血病基因-2)代表一個基因家族包括Bd-2、bax、Bcl-xl及Bfl-l等。Bcl-2具有抑制細胞凋亡，促進細胞存活的活性，屬抗凋亡蛋白，此類尚有Bcl-xl、Bfl-1，均屬于調亡抑制因子，而Bax、Bak、bad、Bcl-xs等則與Bcl－2蛋白結合，形成異二聚體而使其失活，故可促進細胞凋亡。細胞是否進入凋亡途徑，取決于Bcl-2家族中凋亡原（bax、Bad、Bcl-xs)和抗凋亡原（bcl-2、bc1-xl)之間的復雜的平衡狀態(tài)。
（2)c-myc基因家族：c-myc基因家族包括c-myc、n-myc、1-myc等，過去認為該家族是癌基因家族，近來發(fā)現(xiàn)，c-myc對腫瘤生長具雙重調節(jié)作用，在生長因子存在時，c-myc促進癌細胞的增殖，而生長因子缺乏時，則可調節(jié)癌細胞的凋亡。
（3)P53：P53是一種抑癌基因，其在DNA損傷時被激活而引起細胞凋亡，野生型P53促進凋亡，而突變型P53抑制凋亡。
（4)Fas／Apo-l（CD95)：Fas是人體多種細胞表面的一種膜蛋白，屬神經(jīng)生長因子受體和腫瘤壞死因子受體家族。Fas在許多正常類型細胞和惡性細胞中都有表達。T淋巴細胞、上皮細胞不僅表達Fas，也表達Fas配體，當某一細胞的Fas和另一細胞的Fas配體相結合時，可以導致表達Fas的細胞凋亡。
（5)ICE：白介素-1β轉化酶（interleukin-1β converting enzyme，ICE)是一種蛋白裂解酶，可激活白介素 1β。ICE基因過度表達可導致細胞的凋亡。有人認為ICE基因可能是人的細胞凋亡基因。
此外，腫瘤壞死因子、轉化生長因子均可誘導凋亡。
