National Medical Frontiers of China, Mar.2011, Vol.6 No.6中国医疗前沿 2011年3月 第6卷 第6期
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综述与进展
迄今为止，细胞的凋亡过程确切机制尚不完全清楚，但凋亡过程的紊乱可能与许多疾病的发生有直接或间接的关系。细胞凋亡涉及一系列蛋白，如Caspase 家族蛋白、Bcl-2家族蛋白和p53蛋白、survivin。其中Caspase 半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(Cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase)家族，也称为ICE/CED-3家族，是美丽线虫(Caenorhabditis elegans)死亡基因CED-3的同源物。这类蛋白酶与细胞凋亡形态学特征变化(如细胞膜空泡形成、核膜破裂、染色质聚集和边聚及DNA 断裂等)以及一些生化改变关系密切。1 Caspase 的生化特性
从1992年人类第一次纯化Caspase-1克隆并测序其cDNA 至今,Caspase 家族中共有14个成员被克隆出，它们在氨基酸序列、结构及酶的特性上均相似，正常时均以无活性的酶原形式存在。酶原分子由一个N 端前域及一大一小两个亚基组成。酶原分子激活后,大小亚基解离并重新组装为四聚体形式的活性酶两个小亚基单位在中间，两个大亚基单位在外周。每个异二聚体包含一个催化位点。大小亚基的同源性较高，而N 端前域的同源性较低，因此N 端前域成为区别Caspase 家族各成员的重要指标。Caspase 分为三大类：凋亡启动因子(apoptotic initiators)、凋亡执行因子(apoptotic executioners)和炎症介导因子(inflammatory mediators)，构成了级联放大效应。凋亡启动因子在级联反应的上游，包括Caspase-2、Caspase-8、Caspase-9、Caspase-10等,能在其它蛋白辅助下发生自我活化并识别和激活下游的Caspase。如Caspase-8几乎能激活所有凋亡级联反应
下游的Caspase 而诱发凋亡[1,2]。
凋亡执行因子在级联反应的下游，包括Caspase-3、Caspase-6和Caspase-7等，作用于其特异性底物并导致细胞凋亡。如Caspase-3，是Caspase 家族中的最重要的凋亡执行者之一，是细胞凋亡过程中的主要效应因子。它的活化是凋亡进入不可逆阶段的标志[3]。炎症介导因子包括Caspase-l、Caspase-4、Caspase-5和Caspase-1l,介导炎症反应并在死亡受体介导的细胞凋亡途径中起辅助作用。2 Caspase 的激活机制
根据起始激活的Caspase 不同，凋亡激活的途径分为3种。外源性途径始于细胞表面死亡受体。因此也称作死亡受体途径。细胞死亡受体属于肿瘤坏死因子TNF、神经生长因子NGF 超家族，如Fas、TNFR1(TNF receptor-1) 。由于各种细胞凋亡信号的刺激，FasL(Fas ligand)和TNF α作用于相应的受体，使
Caspase家族与细胞凋亡
岳原亦 张扬 张一奇
【摘要】 细胞凋亡是细胞的一种主动发出的基本生物学现象，在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。Caspase 半胱氨酸蛋白酶家族作为细胞凋亡过程中的中心环节和执行者，近年来受到了广泛的关注。现就Caspase 家族的生化特性、激活途径、底物和抑制剂以及与一些凋亡相关疾病的联系进行综述。【关键词】 Caspase；细胞凋亡；疾病doi:10.3969/j.issn.1673-5552.2011.06.0011【中图分类号】R329.2；Q55
【文献标识码】A
【文章编号】1673-5552(2011)06-0025-02
【Keywords】Caspase apoptosis disease
得内源性Fas 相关死亡结构域(Fas associated death domain，
FADD)和Fas 发生直接的作用，生成FasL-Fas-FADD 凋亡复合物而使细胞凋亡。而TNFR 相关死亡结构域(TNFR associated death domain，TRADD)通过与死亡域间的相互作用，与TNFR1直接结合，间接使TNFR1和FADD 相结合形成TNF α-TNFR1-TRADD-FADD 复合物。复合物形成后FADD 的死亡效应区即和Caspase-8酶原或Caspase-10酶原结合，使Caspase 酶原活化为有活性的Caspase。活化的Caspase-8或10激活下游的Caspase-3、6、7，最终导致细胞的凋亡。
内源性细胞凋亡途径始于线粒体，因此也称为线粒体途径。当受到细胞凋亡信号刺激。线粒体释放细胞色素C 至细胞浆中。细胞色素C 与细胞内存在的一种凋亡细胞蛋白酶激活因子(Apoptosis Protease Activating Factor-1，Apaf-1)结合，在dATP 存在的条件下，通过半胱氨酸蛋白酶募集域的作用，Apaf1和Caspase-9酶原结合。使Caspase-9酶原活化，然后激活下游的效应半胱氨酸蛋白酶如Caspase-2、3、6、7、8、10，从而启动细胞凋亡。
内质网相关细胞凋亡是一种新的细胞凋亡途径。内质网与细
胞凋亡相联系表现在两个方面[4]；一是内质网对Ca 2+
的调控，二是内质网应激反应。内质网是细胞内最重要的蛋白质合成折叠的场所，它包含有钙调节分子伴侣，腔内还包含有凋亡蛋白(如
Caspase-12、Bap31和Bcl-2)[5]
。钙调节分子伴侣凋亡蛋白决定了细胞对内质网应激和凋亡的敏感性。很多细胞在凋亡早期会出
现胞质内Ca 2+
浓度迅速持续的升高，一方面可以激活胞质中的钙依赖性蛋白酶(如calpain)，另一方面可以作用于线粒体，影响其通透性的改变，进而促进凋亡。内质网内错误折叠蛋白质聚集就会导致内质网分子伴侣基因表达激活，触发内质网未折叠反应(UPR)。当未折叠蛋白质过度聚集变成有毒性时就会触发细胞凋亡。信号主要通过caspase-12下传。钙离子依赖性蛋白激酶可以直接剪切并激活Caspase-12。另外，内质网应激也可以导致胞质Caspase-7和Bim 向内质网表面移位，激活Caspase-12和级联
反应的发生[6]。
最近有研究表明Caspase-4也参与内质网应激所引起的细胞凋亡反应[7]。
3 Caspase 与凋亡相关疾病的联系
3.1 与肿瘤的联系 肿瘤是一种细胞增殖和分化异常的疾病，同时也是细胞凋亡异常的疾病。大量资料显示，在许多肿瘤细胞的凋亡中发现有Caspase 的活化。目前也已经发现一系列新的与Caspase 有关的诱导凋亡的方法来治疗肿瘤，对大部分肿瘤有实际意义，并可望在恶性肿瘤的治疗方面取得新的突破。
Shinoura等用腺病毒载体将Caspase-3基因导人乳腺癌细胞
作者单位：110003 沈阳，中国医科大学附属盛京医院作者简介：岳原亦(1988-)，女，本科学历。Email：172876681@https://www.doczj.com/doc/606830453.html,
26综述与进展中国医疗前沿 2011年3月 第6卷 第6期National Medical Frontiers of China, Mar.2011, Vol.6 No.6
系MCF-7和胶质神经瘤细胞系U251和U373中，发现单独使用Caspase-3基因时无明显的细胞凋亡变化，联合使用Fas配体(FL)基因或Fas抗体时，细胞的凋亡比两者单独使用时有显著的增加[8]。
新近的研究表明，在获得性药物抗性(acquireddrug resistance，ADR)的MCF-7细胞系中，用腺病毒载体导人Caspase-3基因。此时ADR细胞比转入前的细胞中的Caspase-3蛋白水平和Caspase-3酶活性分别增加2.8倍和3.7倍，同时发现前体Caspase-3的高表达，对细胞无毒性作用并对细胞凋亡水平没有影响，但这时它对药物的敏感性却达到没有ADR存在的细胞的水平，提示Caspase在化疗药物的抗药性中具有重要的作用和应用潜能[9]。
3.2 与缺血-再灌注的联系 多数学者认为，凋亡是心肌缺血及再灌注细胞死亡的一种主要形式。研究表明，应用了Caspase-3选择性抑制剂Z-DEVD-fmk之后，缺血再灌注大鼠心肌3h TUNEL 检测结果显示，Caspase-3抑制剂组心肌TUNEL阳性细胞明显减少[10]。而Caspase-3表达过度的小鼠，即使表型正常，其脑局部缺血再灌注模型也会表现为创伤较大，凋亡细胞增加[11]。
另外，在脑、肺、四肢的缺血再灌注试验中，Caspase也被证明参与了凋亡过程。
3.3 与组织损伤的联系 在组织损伤和炎症过程中，中性粒细胞和其它的滞留细胞均通过凋亡机制，在细胞膜整的情况下被巨噬细胞识别和清除，从而避免继发的炎症反应。在执行细胞凋亡和促进创伤愈合的过程中Caspase发挥重要的作用。目前已证明Caspase与中枢神经损伤、皮肤损伤及其它内脏损伤和炎症反应有关。如Akasaka对瘢痕疙瘩的成纤维细胞研究显示，Caspase-3能减少细胞生存、促进细胞凋亡，最近又发现Caspase-9的激活,细胞色素C的释放可能是体内瘢痕疙瘩的成纤维细胞凋亡的基础[12,13]。
3.4 与PTSD的联系 创伤后应激障碍(posttraumatic stress disorder，PTSD)是指由于异常威胁性或灾难性心理创伤导致延迟出现和长期持续的精神障碍，是应激疾病中最为典型的一种。线粒体细胞色素C可通过对凋亡信号的转导和放大作用调控细胞凋亡，当细胞色素C释放到胞浆后，可通过激活Caspase-3来介导细胞凋亡[14]。已有研究报道，创伤后应激障碍大鼠杏仁核神经元细胞发生凋亡[15]。
实验通过对PTSD大鼠杏仁核COX的检测发现，SPS刺激后7d内，大鼠杏仁核神经元COX活性持续减弱，COXII mRNA的表达于SPS 1d时开始减少，并逐渐减少，至SPS 7d时表达最低，而Caspase-3 mRNA的表达则呈现相反的趋势，呈现逐渐上调的趋势，于SPS 1d时表达出现增加，至SPS 7d时表达最高。由此可见，SPS刺激引起大鼠杏仁核神经元线粒体中的COX的释放，从而导致呼吸酶活性发生改变，线粒体功能受损，其释放也激活凋亡蛋白酶Caspase-3，导致杏仁核神经元细胞凋亡，最终影响杏仁核的功能[16]。
4 结语和展望
作为凋亡机制中重要的效应成分,Caspase家族参与多种与凋亡有关的生理和病理过程。在诸如生长因子撤除、热休克、细胞因子和DNA损伤剂等刺激作用下,细胞内多种凋亡信号传导途径被活化,最终将会聚于Caspase家族蛋白酶这一共同的遗传保守机制。
因此随着对Caspase的结构、特性及其在凋亡中的作用不断深入的了解,将有助于人类对生命奥秘的了解和各种疾病的诊断和最终治疗。参考文献
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(收稿日期：2011-02-16)
(本文编辑：夏凯艳)
细胞自噬与凋亡在心血管疾病方面的研究进展 发表时间：2018-06-22T10:59:28.583Z 来源：《心理医生》2018年14期作者：张文会 [导读] 提供更多途径、更多思路的选取合适的自噬水平，有望为临床综合防治心血管疾病的带来新的研究治疗前景[7]。 （徐州医科大学江苏徐州 221004） 【摘要】随着细胞自噬研究的不断深入，自噬作用于心血管疾病发生、发展过程逐步受到关注，本文主要论述了细胞自噬与凋亡在心血管疾病的研究进展，为临床心血管疾病的综合防治带来新的模式前景参考。 【关键词】细胞自噬；心血管疾病；凋亡 【中图分类号】R54 【文献标识码】A 【文章编号】1007-8231（2018）14-0061-02 细胞自噬即细胞可以破坏自身成分包括细胞器和部分胞质，从粗面内质网无核糖体区域脱落的双层膜状结构将这些成分包裹，形成袋状囊泡并转移给溶酶体进行降解回收，整个过程的完成均在自噬基因的调控下，完成细胞代谢和细胞器的更新[1]。细胞自噬广泛存在于真核生物中，当细胞受到刺激如饥饿或者损伤时，自噬可以快速反应，启动自噬机制，降解受损、衰老细胞器，保护细胞正常的生长代谢。 1.细胞自噬的研究现状 1.1 自噬的过程 首先在一定的诱导信号作用下，细胞接受信号刺激后，先形成较小的膜状机构即自噬前体，而自噬前体可能与通过细胞吞噬的吞噬泡、内体等融合。将胞浆中的细胞器等成分包裹，形成球状自噬体。然后溶酶体和自噬体接触后融合，自噬溶酶体形成。 1.2 自噬的分类及特性 自噬分为3类： 大自噬即自噬； 微自噬：指溶酶体通过主动而直接的方式吞噬细胞质； 分子伴侣介导的自噬：未折叠蛋白可以在一些分子伴侣的协助下通过溶酶体发挥作用。 1.3 自噬与凋亡 自噬和凋亡是机体在漫长的进化过程中发展起来的一种细胞死亡机制，研究表明，自噬和凋亡总是处在细胞生命周期的动态平衡之中。自噬和凋亡在一定的“程序”下调控细胞，两者之间在调控的基因及信号通路等可以发生相互的联系，自噬和凋亡就产生了相应的联系机制，因此研究两者的共同通路对于一些疾病如肿瘤、糖尿病心肌病提供良好的治疗研究前景[2]。 2.自噬与心血管疾病 心肌细胞发生自噬对维持正常心脏功能具有重要作用，近年来很多研究证实，自噬的出现均可以体现在各种心脏疾患上，如心肌病、心力衰竭等，包括各种心血管应激如心肌缺血再灌注等，同时，自噬程度的改变也伴随并影响着这些疾病和应激的进展。因此研究疾病状态下，心肌细胞自噬的发生机制对于阐明心血管疾病的发病机制具有重要的研究意义[3]。 2.1 心肌缺血再灌注与自噬 已有的研究表明，心肌细胞发生自噬往往伴随心肌缺血再灌注，但是具体的发生机制尚需进一步研究。Matsui等[4]认为缺血和再灌注两个阶段，自噬发挥完全相反的作用，前者是保护，后者可能是有害作用。而PRZYKLENK[5]等研究发现心肌细胞在启动凋亡程序后，同时自噬作用也会明显加强，心肌细胞凋亡发生普遍减少，心肌细胞发挥自身正常的功能在缺血再灌注阶段也因为自噬得到修复和保护。针对保护机制的解释可能是因为在自噬过程中，降解水解关键酶，氧化应激增强，凋亡升高。另外，研究表明再灌注损伤可能诱导心肌细胞自噬，如果缺血阶段通过温和方式进行，这时的自噬很可能具有保护心肌细胞的作用；相反，自噬发生过度激活则会导致细胞死亡。 2.2 心力衰竭与自噬 自噬与心力衰竭的发生联系机制尚不明确，推测可能是由于自噬造成心肌细胞大量丢失促进心力衰竭。另有研究表明，心肌细胞中发生适度的自噬，溶酶体激活对防止心肌病和心力衰竭的发生具有关键保护作用。因此，在心力衰竭过程中，适度的自噬可起到对心肌细胞的保护作用，而过度自噬则会导致心肌细胞丢失、细胞死亡，并可能会使心力衰竭进一步恶化。 2.3 心肌梗死与自噬 研究表明，通过上调Beclinl和激活AMPK表达诱导自噬增强，在心肌细胞发生缺血缺氧时，自噬会对心肌产生保护作用。还有研究指出，在心肌梗死模型中自噬还可以通过内质网应激的上调促进细胞内营养供应，心肌梗死范围不至于过大。这些结果都表明自噬在急性心肌梗死中具有重要的保护作用。因此在急性心肌梗死中，自噬的诱发会通过一些基因的调控和表达保护心肌细胞，避免大范围的心肌细胞的死亡。 2.4 心肌肥厚与自噬 心肌肥厚与自噬的关系研究一直不明朗。研究表明，抑制自噬能够对抗心肌肥厚，改善心肌重塑，提高病患的生存率。有的研究认为促进自噬能够抑制心肌肥厚，抑制自噬作用，心肌肥厚的情况得以改善。如Huang等[6]发现，自噬在被抑制以后，可以阻碍心肌肥厚的发生发展。同时，在病理条件下，通过抑制自噬发生过程中自噬小体的形成阶段，可以有效改善心肌肥厚的发生发展，这些均提示自噬的发生伴随在整个心肌细胞发生病理变化过程中。 3.展望 细胞自噬研究随着不断的深入加之自噬检测技术的迅猛发展，心血管疾病发生、发展过程与自噬相互之间的联系逐步受到关注，深入研究不同疾病状态下自噬的信号通路，包括一些自噬基因的调控研究，尤其是自噬发挥细胞保护或损伤作用的不同分子机制，提供更多途径、更多思路的选取合适的自噬水平，有望为临床综合防治心血管疾病的带来新的研究治疗前景[7]。 【参考文献】 [1] Shibutani ST,Saitoh T,Nowag H,et al.Autophagy?and?autophagy-related proteins in the immune system.Nat Immunol.2015;16(10):1014-24. [2]孙雅婧,郭青龙. 细胞自噬的研究进展[J]. 药学与临床研究,2012,03:236-239. [3] An DJ,GilleRe TG，Hill JA.Cardiomyocyte autophagy：remodeling repairing and reconstructing the hem[J].Curr Hypertens
caspase家族及在细胞凋亡中的作用 admin 注:本文仅是基础知识，目前这方面进展十分快，需要更新更多的知识。如caspase家族目前发现至少14种。这里仅介绍几种常见的成员。目的是让大家了解到caspase家族的概况，以及在细胞凋亡中的作用。 一caspase家族蛋白酶的组成 未活化的caspase家族蛋白酶是以酶原形式存在的，酶原的氨基端有一段被称为“原结构域”(pro-domain)的序列。酶原活化时不但要将原结构域切除，并且要将剩余部分剪切成一大一小两个亚基，分别称为P20和P10，活性酶就是由这两种亚基以(P20/P10) 2 的形式组成的。这种活化反应也是Asp特异的，剪切发生在酶原中保守序列的Asp与其后的氨基酸残基之间，一般是先切下羧基端的小亚基，然后再从大亚基的氨基端切去原结构域。这种剪切可以是酶原及中间活性酶自我催化，也可以是其它ICE家族蛋白酶的作用，还有其它酶类如颗粒酶B 参与。 表5. caspase家族蛋白酶的识别序列及作用底物 蛋白酶名称别名识别序 列 底物 caspase 1ICE YVAD pro-IL-1 , pro-caspase 3, pro-caspase 4 caspase 4TX, ICH-2, ICErel-II pro-caspase 1 caspase 5ICErel-III, TY mICH3 mICH4 caspase 2ICH-1PARP caspase 9ICE-LAP6, Mch6PARP
caspase 3CPP32, Yama, apopain DEVD PARP, DNA-PK, SRE/BP, rho-GDI, KCθ caspase 6Mch2VEID lamin A caspase 7Mch3, ICE-LAP3, CMH-1 DEVD PARP, pro-caspase 6 caspase 8MACH, FLICE, Mch5DEVD pro-caspase3,4,7,9,10 caspase 10Mch4YVAD caspase 11ICH3, FLICE2 CED-3 已命名的caspase家族成员均已克隆成功，它们不但在氨基酸序列上具有同源性，而且在空间结构上也很相似。目前已经获得了caspase-1(ICE)和caspase-3(CPP32)的X线结晶图像，结果显示它们具有相似的空间结构，在P20的C端和P10的N端有200多个氨基酸残基的序列尤为保守，在空间结构上组成相似的β折叠中心和相邻的α螺旋，保守的、对蛋白酶活性有特殊意义的氨基酸残基均位于这一段，并形成特定的结构。不同源的序列主要存在于P20的N 端和P20与P10交界处，这两个部位的氨基酸残基在蛋白酶活化过程中一般被全部或部分切除。 所有的成员都保守性地包含有与底物P 1 Asp作用的氨基酸残基，如在ICE中，它们是催化中心的Cys285，与酶/抑制剂复合物的巯基半缩醛以氢键结合的His237，以及可以稳定反应中间物氧 阴离子的Gly238。另外，Arg179、Arg341、Gln383和Ser347形成容纳P 1 Asp的“口袋”，Ser339靠近 Cys285的巯基，以氢键结合P 1位的酰胺。与P 2 ~P 4 作用的氨基酸残基则变异比较大，这可能是各 个成员识别不同底物的特异性之所在。在活性Cys周围的氨基酸序列也很保守，一般都有Gln-Ala-Cys-Arg-Gly(QACRG)五肽序列，在caspase-8、caspase-10中为QACQG，在caspase-9中是QACGG，这三个成员都有一个氨基酸残基的变异，但这种变异不影响蛋白酶的剪切活性和特异性。
细胞凋亡和细胞坏死的区别 高考频度：★★★☆☆难易程度：★★☆☆☆ 脑缺氧、心缺血、急性胰腺炎、动脉粥样硬化等疾病都是由细胞坏死引起的。近日，厦门大 学生命科学学院韩家淮教授课题组的一项研究表明，存在于人体内的一种名为RIP3的蛋白 激酶，能够将细胞凋亡转换成细胞坏死，通过调控这种酶的合成，就可以调控细胞的死亡方式。下列有关叙述错误的是 A.从以上分析可知细胞坏死过程中存在基因的选择性表达 B.—些细胞的坏死对人体也有益处，比如被病原体感染的细胞在免疫系统的作用下死亡 C.抑制RIP3的活性，能在一定程度上对急性胰腺炎起治疗、防御的作用 D.在人体的癌细胞中，也可能存在控制RIP3合成的基因 【参考答案】B 【试藍翼祈】由细运碍亡特銮弟鈿迸环芒寸虽该追越白基医逵淫土爰注'A正聽：由越丹熄思繆不出譎縫琢死痔身徳有莖，B 樂唳；抑割该薛的洁席.则毅別条锻坏死，C正碍：艳籍踰胞前全寵惟，号令鑰無占的基因鑫是一縊的尸D正菇’ ■ ”推荐 -------------- ” 1有关细胞凋亡和细胞坏死的叙述正确的是 A.细胞凋亡的速率会因其功能不同而不同 B.被病毒侵染的细胞的清除属于细胞坏死 C.细胞凋亡和细胞坏死都有利于个体的生长发育 D.细胞凋亡和细胞坏死都受环境影响较大，机体难以控制 2.下列关于细胞凋亡和细胞坏死的叙述中，错误的是 A.细胞凋亡是一种自然的生理过程 B.细胞坏死是一种病理性变化
C.被病原体感染的细胞的清除是通过细胞坏死完成的 D.蝌蚪尾的消失，是由基因决定的细胞自动结束生命的过程 3?下列关于细胞凋亡和细胞坏死的叙述中，错误的一项是 A.细胞凋亡是主动的，细胞坏死是被动的 B.细胞凋亡是生理性的，细胞坏死是病理性的 C.细胞凋亡是基因调控的，细胞坏死是外界因素引起的 D.细胞凋亡是急性的，细胞坏死是慢性的 4?细胞凋亡也称为细胞编程性死亡，其大致过程如图所示。下列有关叙述错误的是 A.细胞皱缩、染色质固缩表明细胞处于衰老状态 B.图示过程只发生在胚胎发育过程中 C.吞噬细胞吞噬凋亡小体与细胞膜的流动性密切相关 D.细胞凋亡是由遗传物质控制的，与细胞坏死有明显区别 5?香烟中含有大量的有害物质，如尼古丁等会造成吸烟者肺部细胞的死亡。这种细胞的死亡过程属于 A.生理性死亡 B.正常衰亡 C.细胞坏死 D.细胞凋亡 1.【答案】A 【解析】功能不同的细胞凋亡速率不同，如神经细胞可能一生都不凋亡，口腔上皮细胞 则在短时间内发生凋亡，A正确；被病毒侵染的细胞的清除属于细胞凋亡，B错误；细胞凋亡是指由基因控制的细胞自动结束生命的过程，有利于个体的生长发育；细胞坏死是 1E常细 胞 细胞皱缩细胞励SL吞噬细胞 核染色质分解战多个包袅、呑噬 凋亡小体凋亡小体
细胞凋亡与衰老 （作者:___________单位: ___________邮编: ___________） 【关键词】细胞凋亡；衰老 衰老是指增龄过程中机体出现的多器官渐进性功能减退，其确切机制并不清楚，有多种学说，如自由基学说、端粒学说和细胞凋亡学说等。以啮齿类动物为研究对象，肌肉、脑、心脏等多种衰老组织中均存在细胞凋亡异常〔1〕。细胞凋亡参与多种与衰老相关的病理过程，如骨质疏松、阿尔茨海默病等。目前细胞凋亡在衰老中的作用成为国内外研究热点，本文就二者的最新研究进展作综述。 1 细胞凋亡 细胞凋亡涉及一系列基因的激活、表达及调控，是机体为更好地适应环境采取的主动死亡，其参与许多重要生命活动，如胚胎发育、免疫防御和维持组织稳态等，对维持细胞增殖与死亡的平衡有重要意义。 1.1 细胞凋亡途径 1.1.1 外源性途径又称死亡受体途径，是由膜受体介导的细胞死亡过程。死亡受体是属于肿瘤坏死因子受体超家族的跨膜受体，其中研究较透彻的是Fas/FasL系统。Fas广泛分布于胸腺、肝、心、肾等
组织细胞表面。当Fas与其配体FasL结合后发生多聚化，与胞浆内死亡结构域结合蛋白（FADD）结合，活化胞浆caspase8，再活化凋亡执行者caspase3，水解蛋白质，启动核酸内切酶剪切DNA，造成凋亡。这是发育过程和免疫系统中最主要的凋亡途径。通过该途径可清除发育过程及免疫反应中活化的淋巴细胞。增龄过程中Fas表达呈上升趋势。衰老大鼠胸腺细胞和脾细胞凋亡速度加快，可能造成衰老机体免疫功能下降。 1.1.2 内源性途径以线粒体为核心，又称线粒体途径。该途径凋亡信号来自体内各种应激，如DNA损伤、氧化应激、紫外线、生长因子缺乏等。凋亡信号引起前凋亡蛋白Bax活化，Bax诱导线粒体释放细胞色素c（Cyt c）。进入胞质的Cyt c与凋亡蛋白激活因子（Apaf1）、caspase9前体组成凋亡体，激活caspase9，再活化caspase3引起细胞凋亡。线粒体也可释放凋亡诱导因子(AIF)和内切核酸酶G进入胞浆，二者转移到细胞核，断裂DNA。随着年龄增长，内源性凋亡途径逐渐变得活跃。 1.1.3 内质网应激介导的细胞凋亡内质网(ER)参与蛋白质合成及翻译后加工修饰。当非折叠或错折叠蛋白质在ER内堆积超过处理能力时，引起ER应激。ER应激的一个后果是细胞凋亡。位于ER膜上的Bak、Bax发生构象变化形成多聚体，使Ca2+进入ER，活化caspase12，引起下游级联反应，活化caspase9和caspase3。机体具有应对ER应激的保护措施，如使翻译起始因子eIF2去磷酸化，减少蛋白质合成。但衰老机体应对ER应激能力降低，eIF2磷
(一)caspase家族 Caspases是近年来发现的一组存在于胞质溶胶中的结构上相关的半胱氨酸蛋白酶，它们的一个重要共同点是特异地断开天冬氨酸残基后的肽键。Caspase一词是从Cysteine aspartic acid specific protease 的字头缩写衍生而来，就反映了这个特征，而这种高度的特异性，在蛋白酶中是很少见的。由于这种特异性，使caspase能够高度选择性地切割某些蛋白质，这种切割只发生在少数（通常只有1个）位点上，主要是在结构域间的位点上，切割的结果或是活化某种蛋白，或使某种蛋白失活，但从不完全降解一种蛋白质。 Caspase的研究源于线虫（C. elegans）细胞程序化死亡的研究。线虫在发育过程中，有131个细胞将进入程序化死亡；研究发现有11个基因与PCD 有关，其中ced3和ced4基因是决定细胞凋亡所必需的，ced9基因抑制PCD。线虫细胞程序化死亡的研究促进了其他动物特别是哺乳类动物中细胞凋亡的研究。人们发现哺乳类细胞中存在着Ced3的同源物ICE（interleukin-1b converting enzyme），它催化白介素-1b的活化，即从其前体上将IL-1b 切割下来。在大鼠成纤维细胞中过量表达ICE和Ced3都会引起细胞凋亡，表明了ICE和Ced3在结构和功能上的相似性；然而敲除ICE基因的小鼠其表现型正常，并未发现细胞凋亡发生明显改变。进一步的研究发现，另一个ICE成员，后来被称为apopain，CPP32或Yama的半胱氨酸蛋白酶，催化poly（ADP-ribose）Polymerase（PARP），即聚（ADP-核糖）聚合酶的裂解，结果导致细胞的凋亡，因而认为apopain执行着与线虫中的ced3相同的功能。Apopain被称为是“死亡酶”，而PARP被认为是“死亡底物”。 Apopain/CPP32/Yama是在1995年由两个实验室分别同时报导，时间上只有两周之差。Ced4的哺乳类同源物则迟迟未能发现，直到1997年，才被证明是Apaf-1（即一种细胞凋亡蛋白酶活化因子apoptosis protease activating factor）。而Ced 9的哺乳类对应物则较早地被证明是BCL-2，这一问题将在以后的部分述及。 现已确定至少存在11种caspase： 这些caspases中，caspase 1和caspase 11，以及可能还有caspase 4被认为不直接参与凋亡信号的转导，它们主要参与白介素前体的活化；而caspase 2，caspase 8，caspase 9和caspase 10参与细胞凋亡的起始；参与细胞凋亡执行的则是caspase 3，caspase 6和caspase 7，其中caspase 3和7具有相近的底物和抑制剂特异性，它们降解PARP，DFF-45（DNA fragmentation factor-45），导致DNA修复的抑制并启动DNA的降解。而
中国康复医学杂志，２００５年，第２０卷，第１１期ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎＭｅｄｉｃｉｎｅ，Ｎｏｖ．２００５，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１１ ?综述?细胞凋亡与心脑血管疾病的关系 徐波１向青１，２ 细胞凋亡是一种不同于细胞坏死的生理性死亡方式，对生物机体的正常发育及自身稳定具有极其重要的作用。细胞凋亡功能的失控，抑制或增加，均会引起机体平衡失调，导致疾病，如与凋亡抑制有关的疾病：肿瘤、自身免疫性疾病等；与凋亡增加有关的疾病：神经系统脑缺血缺氧性疾病、老年性痴呆症、心肌梗死、心力衰竭、动脉粥样硬化等，其中心脑血管疾病是危害人类健康最主要的原因。因此，了解细胞凋亡途径及其调控因素，研究细胞凋亡与疾病发生、发展的关系，以细胞凋亡为切入点，探讨细胞凋亡相关疾病的预防措施及康复治疗方法成为近年来人们关注的热点之一。 １细胞凋亡 细胞凋亡是由细胞内在机制引起，可由某些因素诱导但不是坏死性的改变，是保持完整膜结构的细胞固缩，染色质浓缩并边集，由膜结构包裹部分细胞核和细胞质形成凋亡小体，凋亡细胞多为分散的个体细胞，琼脂糖凝胶电泳常呈现特征的ＤＮＡ梯形条带，整个过程无炎症反应［１］。 ２细胞凋亡途径 细胞凋亡过程大致可分为３个阶段：诱导期（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎｐｈａｓｅ）、效应期（ｅｆｆｅｃｔｏｒｐｈａｓｅ）和降解期（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｐｈａｓｅ）。各种不同的内、外界刺激经相应受体，通过效应分子相互作用，引起ｃａｓｐａｓｅ家族的级联反应，降解各种细胞内底物，使细胞呈凋亡状态［２］。 目前认为主要的凋亡途径有以下两种：①死亡受体信号传导途径：死亡受体是细胞膜表面的某些蛋白质，通过与携带凋亡信号的特异性配基结合，迅速将凋亡信号转导至细胞内，引起细胞凋亡。②线粒体—细胞色素Ｃ凋亡信号传导途径：线粒体是细胞中产生能量的细胞器。Ｊａｃｏｂｓｏｎ等［３］发现：有核细胞去核后，胞质体仍可被诱导凋亡；进而，线粒体在有核细胞凋亡中的作用也得到证实。目前普遍认为：细胞凋亡过程中许多重要事件的发生都与线粒体形态与功能的改变密切相关，是凋亡的执行者，其诱导的凋亡具有相对的独立性。 ３细胞凋亡的相关基因及影响因素 细胞凋亡是机体在生长、发育和受到外来刺激时，为保持机体内环境平衡的一种自我调节机制。细胞凋亡过程受到一系列细胞内相关基因的调节与控制，如癌基因ｃ－ｍｙｃ、抑癌基ｐ５３、死亡基因ｂｃｌ－２家族、Ｆａｓ／ＦａｓＬ、转录因子ＮＦ－κＢ及细胞因子ＩＦＮ等。 ４细胞凋亡与相关的心血管系统疾病 近年来，越来越多的研究证明：细胞凋亡参与了心血管系统疾病的病理过程。在动脉粥样硬化、心肌梗死、心力衰竭等疾病中，分别发现有血管平滑肌细胞及心肌细胞的凋亡。４．１细胞凋亡与动脉粥样硬化 动脉粥样硬化斑块的发生、发展取决于细胞凋亡与细胞增殖的相对平衡［４］。Ｈａｎ等［５］对动脉粥样硬化患者的冠状动脉粥样硬化斑块进行观察，发现斑块内有血管平滑肌细胞的凋亡。研究表明：在动脉粥样硬化发生过程中活化的巨噬细胞和Ｔ淋巴细胞产生的淋巴因子，能使Ｆａｓ表达上调，促进血管平滑肌细胞的凋亡，且凋亡的发生与ｂｃｌ－２基因表达的下调有关［６－７］。凋亡的血管平滑肌细胞不仅具有产生凝血酶的能力，还能够增加动脉粥样硬化斑块局部凝血酶的活性，直接形成血栓，进而促进动脉粥样硬化的发生过程［８］。因此，进一步深入研究血管平滑肌细胞凋亡对动脉粥样硬化发生及发展的影响，可能为动脉粥样硬化的治疗与预防提供新途径。４．２细胞凋亡与心肌梗死 心肌梗死既有心肌细胞坏死，也有心肌细胞凋亡，其中心肌细胞凋亡是心肌梗死的重要方式。Ｋａｊｓｔｕｒａ等［９］发现：细胞坏死和细胞凋亡在急性心梗中的作用是相互独立的，细胞凋亡是扩大心肌梗死范围的独立因子，心肌梗死的大小更多地取决于细胞凋亡的程度。心肌细胞凋亡有如下特征：心肌损伤早期的主要形式是细胞凋亡，随后细胞死亡逐渐增加；梗死灶中心及边缘均有凋亡发生，梗死中心的凋亡细胞相对密集，梗死灶边缘的凋亡细胞多分散出现。研究还发现：心肌梗死的心肌细胞凋亡伴有Ｂｃｌ－２表达降低及Ｂａｘ表达增加。针对上述特点：尽早恢复心肌灌注，避免发生心肌细胞凋亡，阻断心肌细胞凋亡成为治疗心肌梗死的重要策略。 ４．３细胞凋亡与心力衰竭 近期研究结果显示Ｆａｓ活化作用参与了心肌炎和缺血性再灌注损伤主要病理学的发生，其表现为心律失常和机械性功能障碍。尽管心肌细胞有Ｆａｓ表达，但在心肌含氧量正常情况下，有抵制Ｆａｓ介导凋亡的作用，而在心肌细胞缺氧的情况下，Ｆａｓ被激活，诱导心肌细胞凋亡，其途径是通过激活酸性磷脂酶Ｃ等一系列级联反应，使胞浆内Ｃａ２＋浓度升高，直接激活依赖Ｃａ２＋／Ｍｇ２＋的内源性核酸酶，导致ＤＮＡ断裂，染色质固缩，最终导致细胞凋亡，引起心力衰竭［１０］。 利用Ｐ３５基因抑制Ｃａｓｐａｓｅｓ的活性和ＤＮＡ组氨酸的构成，能改善心脏的收缩状况，同时延缓心肌衰竭；而将有活性的Ｃａｓｐａｓｅｓ３显微注射到完整的肌细胞的细胞质内，诱导肌纤维组织的破坏，并减少细胞的收缩力，导致细胞凋亡［１１］。 １北京中日友好医院临床医学研究所生化分子生物学研究室，１０００２９ ２通讯作者：向青（北京中日友好医院临床医学研究所生化分子生物学研究室，１０００２９） 作者简介：徐波，女，主管技师 收稿日期：２００５－０５－２６ ８７５
细胞坏死necrosis、细胞凋亡apoptosis、 细胞程序性死亡programmed cell death(PCD) 死亡是生命的普遍现象，但细胞死亡并非与机体死亡同步，在正常的组织中，经常发生“正常”的细胞死亡，它是维持组织机能和形态所必需的；细胞死亡的方式通常有3种：即①细胞坏死（necrosis）。②细胞凋亡（apoptosis）。③细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）。 Ⅰ.细胞坏死 细胞坏死是细胞受到化学因素（如强酸、强碱、有毒物质）、物理因素（如热、辐射）和生物因素（如病原体）等环境因素的伤害，引起细胞死亡的现象。坏死细胞的形态改变主要是由下列2种病理过程引起的，即酶性消化和蛋白变性；参与此过程的酶，如来源于死亡细胞本身的溶酶体，则称为细胞自溶（autolysis）；若来源于浸润坏死组织内白细胞溶酶体，则为异溶（heterolysis）。 细胞坏死初期，胞质内线粒体和内质网肿胀、崩解，结构脂滴游离、空泡化，蛋白质颗粒增多，核发生固缩或断裂。随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂，以及嗜碱性核蛋白的降解，细胞质呈现强嗜酸 性，故坏死组织或细胞在苏木精 /伊红染色切片中，胞质呈均一 的深伊红色，原有的微细结构消 失。在含水量高的细胞，可因胞 质内水泡不断增大，并发生溶 解，导致细胞结构完全消失，最 后细胞膜和细胞器破裂，DNA 降解，细胞内容物流出，引起周 围组织炎症反应（图1）。 图1细胞坏死与凋亡的形态区别
Ⅱ.细胞凋亡 细胞凋亡（cell apoptosis）是借用古希腊语，表示细胞象秋天的树叶一样凋落的死亡方式，1972年Kerr最先提出这一概念，他发现结扎大鼠肝的左、中叶门静脉后，其周围细胞发生缺血性坏死，但由肝动脉供应区的实质细胞仍存活，只是范围逐渐缩小，其间一些细胞不断转变成细胞质小块，不伴有炎症，后在正常鼠肝中也偶然见到这一现象。 凋亡是一个形态学概念，是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡现象，不是一件被动的过程，而是主动过程，是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程，涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用。 凋亡细胞的主要特征见表1，共有：①染色质聚集、分块、位于核膜上，胞质凝缩，最后核断裂，细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体（图1、2）；②凋亡小体内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色体，可被邻近细胞吞噬消化，因始终有膜封闭，没有内溶物释放，故不会引起炎症；③凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质，但是在坏死细胞中ATP和蛋白质合成受阻或终止；④核酸内切酶活化，导致染色质DNA在核小体连接部位断裂，形成约200bp整数倍的核酸片段，凝胶电泳图谱呈梯状；⑤凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死是病理性变化。 表1细胞凋亡和细胞坏死的区别 区别点细胞凋亡细胞坏死 起因生理或病理性病理性变化或剧烈损伤 范围单个散在细胞大片组织或成群细胞 细胞膜保持完整，一直到形成凋亡小体破损 染色质凝聚在核膜下呈半月状呈絮状 细胞器无明显变化肿胀、内质网崩解 细胞体积固缩变小肿胀变大 凋亡小体有，被邻近细胞或巨噬细胞吞噬无，细胞自溶，残余碎片被 巨噬细胞吞噬 基因组DNA 有控降解，电泳图谱呈梯状随机降解，电泳图谱呈涂抹 状 蛋白质合成有无 调节过程受基因调控被动进行 炎症反应无，不释放细胞内容物有，释放内容物。
第六章细胞的生命历程 第3节细胞的衰老和凋亡教学设计 一、教材分析 细胞像生物体一样也要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程，所以细胞的分裂、分化、衰老、死亡是生命的必然。那么个体衰老与细胞衰老的关系呢？细胞衰老有哪些表现呢？细胞衰老的原因是什么？细胞的衰老和凋亡是生命活动中必不可少的过程，衰老和凋亡有什么关系？这一连串的问题构成本节内容的主线。对于细胞衰老和凋亡的学习，能使学生对细胞的整个生命过程有个完整的认识。同时细胞衰亡机制的研究与生物科技的发展息息相关。对细胞衰 亡知识的学习，有助于培养学生的科学兴趣，培养学生的创新意识。 二、教学目标 1.知识与技能 (1)个体衰老与细胞衰老的关系。 (2)描述细胞的衰老的特征和原因。 (3)简述细胞凋亡的含义及与细胞坏死的区别。 2.过程与方法 (1)培养学生联系实际灵活应用知识的能力。 (2)学会进行与社会老龄化相关问题的分析。 3?情感态度与价值观 (1)探讨细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系，关注老年人健康状况和生活状况
(2)通过有关衰老问题的讨论，树立科学的发展观。 三、教学重点难点 学习重点：1?细胞衰老的概念及特征。2?细胞凋亡的含义。 学习难点：细胞衰老与细胞凋亡的区别和联系。 四、学情分析 学生已经学习了细胞的增殖、分化的内容，对本节的内容已经有了初步的认识和理解，明确了细胞的分化、衰老和凋亡是一个自然的生命过程。本节的内容接近现实生活，可利用现实生活中的例子加以说明，培养学生知识的应用能力和知识的迁移能力。 五、课型：新授课教学方法：教学基本环节：情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→布置作业及预习 六、课前准备布置学生在课前预习细胞衰老与凋亡内容。教师制作课件。 七、课时安排：1课时 八、教学过程 【情景导入、展示目标】 教师展示刘德华的电影一一童梦奇缘的剧照：谁曾经没有幻想过一夜长大？谁又在垂暮之年没有产生过如果生命可以重来的念头？但是如果真的有那么一种方式，可以让你体验一下一夜长大的感觉，你会为此付出青春的代价嘛？ 问题1:人的一生必然要经历哪些生命历程：出生→生长→成熟→繁殖→→的生命历程。(学生思考回答)
细胞凋亡与心血管疾病关系的研究(作者：__________ 单位：___________ 邮编：___________ ) 【关键词】细胞凋亡；心血管疾病；病理学 从细胞形态、超微结构和生化变化等特征来分析，细胞有坏死(necrosis)和凋亡(apoptosis) 2 种死亡形式［1］，坏死是细胞受到伤害时，细胞肿大、胀裂，胞内物质溢出，导致细胞周围组织发生炎症的病理生理改变；而凋亡是与细胞增殖相平衡的维持正常组织形态、体积和功能的主动自杀过程，无炎症改变。目前，细胞凋亡与疾病发生、发展、转归的研究是医学研究的热点之一，通过对凋亡的研究发现很多疾病都与细胞凋亡有着密切的联系。本文对凋亡与心血管 疾病关系的研究简要概述。 1凋亡概述 凋亡是在基因调控下发生的主动、有序的细胞死亡，大多数发生在生理情况下，某些病理性刺激也可影响凋亡的发生，其形态学特征表现为染色质浓缩、边集(margination)，进而形成月牙形核、细胞膜出芽、胞质进行性浓缩、细胞骨架改变、凋亡小体(apoptosis body) 形成等［1］。生物化学特征性改变尤以DNA片段化断裂及蛋白质的降解为特
点，凋亡发作时，细胞内外的凋亡诱导因素通过一系列细胞内信号转导环节激活内源性核酸内切酶使DNA碎裂成180?200 bp或其整数倍的片段，琼脂凝胶电泳时表现出典型的DNA梯状带(DNAIadder patern)［2］。细胞凋亡往往需要新的基因转录和蛋白质合成，是个耗能的过程，需要ATP的参与。 细胞凋亡过程有凋亡信号传导、凋亡基因激活、凋亡的执行、凋亡细胞的清除4个阶段和死亡受体、线粒体2个途径。细胞凋亡是一种不同于细胞坏死的生理死亡过程，在机体生命活动过程中调控着细胞增殖与更新间的平衡，维持组织器官正常生理功能及细胞数量的相对稳定［3］。 2凋亡在心脏中的主要信号转导途径 心肌细胞凋亡涉及5种主要的信号转导通路：(1)氧化还原系统 (通过氧自由基和NO/ONO激活);(2)细胞因子受体中的FadTNFa受体操纵(通过死亡区域与几条胞内信号通路联系)；(3)半胱天冬氨酸激 酶-半胱氨酸蛋白激酶家族操纵(受体起始信号或线粒体相关的细胞色素C 激活的级联反应中)；(4)配体、激动剂诱导的G蛋白偶联受体(CPcR)依赖的刺激，女口AT H和它的受体信号系统G caq和新颖的和Caq相关的CPcR S路［4］。其共同作用原理为：单个前凋亡刺激可能导致凋亡单个或多条通路的激活；凋亡信号通路的最后共同通路都包括许多细胞结构功能核蛋白的分解、转录的调节和细胞循环的调节；调节凋亡过程的检查点也在心肌细胞中出现，Bel拟2家族蛋白和Bax 相
Caspase家族 Caspases是近年来发现的一组存在于胞质溶胶中的结构上相关的半胱氨酸蛋白酶，它们的一个重要共同点是特异地断开天冬氨酸残基后的肽键。Caspase一词是从Cysteine aspartic acid specific protease 的字头缩写衍生而来，就反映了这个特征，而这种高度的特异性，在蛋白酶中是很少见的。 由于这种特异性，使caspase能够高度选择性地切割某些蛋白质，这种切割只发生在少数（通常只有1个）位点上，主要是在结构域间的位点上，切割的结果或是活化某种蛋白，或使某种蛋白失活，但从不完全降解一种蛋白质。 Caspase的研究源于线虫（C. elegans）细胞程序化死亡的研究。线虫在发育过程中，有131个细胞将进入程序化死亡；研究发现有11个基因与PCD有关，其中ced3和ced4基因是决定细胞凋亡所必需的，ced9基因抑制PCD。线虫细胞程序化死亡的研究促进了其他动物特别是哺乳类动物中细胞凋亡的研究。人们发现哺乳类细胞中存在着Ced3的同源物ICE （interleukin-1b converting enzyme），它催化白介素-1b的活化，即从其前体上将IL-1b切割下来。在大鼠成纤维细胞中过量表达ICE和Ced3都会引起细胞凋亡，表明了ICE和Ced3在结构和功能上的相似性；然而敲除ICE基因的小鼠其表现型正常，并未发现细胞凋亡发生明显改变。进一步的研究发现，另一个ICE成员，后来被称为apopain，CPP32或Yama的半胱氨酸蛋白酶，催化poly（ADP-ribose）Polymerase（PARP），即聚（ADP-核糖）聚合酶的裂解，结果导致细胞的凋亡，因而认为apopain执行着与线虫中的ced3相同的功能。Apopain被称为是“死亡酶”，而PARP被认为是“死亡底物”。 Apopain/CPP32/Yama是在1995年由两个实验室分别同时报导，时间上只有两周之差。Ced4的哺乳类同源物则迟迟未能发现，直到1997年，才被证明是Apaf-1（即一种细胞凋亡蛋白酶活化因子apoptosis protease activating factor）。而Ced 9的哺乳类对应物则较早地被证明是BCL-2，这一问题将在以后的部分述及。 现已确定至少存在11种caspase： 这些caspases中，caspase 1和caspase 11，以及可能还有caspase 4被认为不直接参与凋亡信号的转导，它们主要参与白介素前体的活化；而caspase 2，caspase 8，caspase 9和caspase 10参与细胞凋亡的起始；参与细胞凋亡执行的则是caspase 3，caspase 6和caspase 7，其中caspase
Caspases are a family of cysteine proteases that act in concert in a cascade triggered by apoptosis signaling. The culmination of this cascade is the cleavage of a number of proteins in the cell, followed by cell disassembly, cell death, and, ultimately, the phagocytosis and removal of the cell debris. The Caspase cascade is activated by two distinct routes: one from cell surface and the other from mitochondria (Ref.1). The pathway leading to Caspase activation varies according to the apoptotic stimulus. Initiator Caspases (including 8, 9, 10 and 12) are closely coupled to pro-apototic signals. Pro-apoptotic stimuli include the FasL (Fas Ligand), TNF (Tumor Necrosis Factor), Granzyme-B, GRB (Growth Factor Receptor-Bound Protein), DNA damage, Ca2+ (Calcium) channels and ER (Endoplasmic Reticulum) stress. Once activated, these Caspases cleave and activate downstream effector Caspases (including 3, 6 and 7). Caspase8 cleaves BID (BH3 Interacting Death Domain). tBID (Truncated BID) disrupts the outer mitochondrial membrane to cause release of the pro-apoptotic factors CytoC (Cytochrome-C) which is crucial for activating pro-Caspase9. CytoC that is released from the intermembrane space binds to APAF1 (Apoptotic Protease Activating Factor-1), which recruits Caspase9 and in turn can proteolytically activate Caspase3. SMAC (Second Mitochondria-Derived Activator of Caspase)/DIABLO is also released from the mitochondria along with CytoC during apoptosis, and it functions to promote caspase activation by inhibiting IAP (Inhibitor of Apoptosis) family proteins. ER stress leads to the Ca2+-mediated activation of Caspase12 (Ref.2). Fas and the TNFR (TNF Receptor) activate Caspases8 and 10. Cell death caused by activation of the TNFR or Fas receptors is brought about by the recruitment of the adaptor protein FADD (Fas Associated Death Domain). In the case of the TNFR1, FADD recruitment requires prior binding of TRADD (TNFR-Associated Death Domain Protein). FADD in turn recruits ProCaspase8. The TNFR1 receptor can also mediate activation of Caspase2 via the recruitment of a death-inducing signaling complex. In this case RIP (Receptor-Interacting Protein) acts as an adaptor for the recruitment of RAIDD (RIP-Associated ICH-1/CED-3-homologous protein with a Death Domain), which subsequently binds to ProCaspase2. TNFR also activates Caspase3, 6,7 via TRADD, TRAF2 (TNF Receptor-Associated Factor-2) and RICK (RIP-like Interacting Clarp Kinase). TNF not only induces apoptosis by activating Caspase8 and 10, but can also inhibit apoptosis signaling via NF-KappaB (Nuclear Factor-KappaB), which induces the expression of IAP, an inhibitor of Caspases3, 7 and 9 (Ref.3). GRB (Growth Factor Receptor-Bound Protein), Granzyme B and perforin proteins released by cytotoxic T-Cells induce apoptosis in target cells, forming transmembrane pores, and triggering apoptosis, perhaps through cleavage of Caspases, although Caspase-independent mechanisms of Granzyme-B mediated apoptosis have been suggested (Ref.4). After activation, down stream Caspases cleave cytoskeletal and nuclear proteins (structural, signaling proteins or kinases) like PARP (Poly ADP-Ribose Polymerase), DNA-PK (DNA-Dependent Protein Kinase), Rb (Retino Blastoma Tumor Supressor Protein), PAK1 (p21-Activated Kinase-1), GDID4, Fodrin, Lamin-A, Lamin-B1, Lamin-B2, thus inducing apoptosis. Caspase3 cleaves ICAD (Inhibitor of CAD) to free CAD (Caspase-Activated DNase) to cause DNA fragmentation. The events culminating in Caspase activation and the subsequent disassembly of the cell are the subject of intense study because of their role in many neurodegenerative disorders such as Parkinson's and Alzheimer’s diseases, autoimmune disorders, and tumorigenesis. References: 1. Srinivasula SM,Ahmad M,Fernandes-Alnemri T,Alnemri ES. Autoactivation of procaspase-9 by Apaf-1-mediated oligomerization. Mol Cell. 1998 Jun;1(7):949-57. 2. Pirnia F,Schneider E,Betticher DC,Borner MM. Mitomycin C induces apoptosis and caspase-8 and -9 processing through a caspase-3 and Fas-independent pathway. Cell Death Differ. 2002 Sep;9(9):905-14.