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骨骼肌细胞的程序性死亡-凋亡

 运动机能形态学 2022-08-10 发布于北京

       骨骼肌细胞为线杆状纤维结构(故称为肌纤维),细胞内有几十个甚至几百个细胞核,肌核位于肌膜下,呈扁卵圆形或长形,核仁可见。肌浆中的主要收缩成分是肌原纤维,呈线状平行且规则排列,构成横纹的结构特征。机体内不同细胞受基因调控拥有其属于自身的生命周期,所以也就有了细胞死亡这一概念。


细胞死亡是细胞内特有的生化途径,主要是细胞凋亡(apoptosis)、坏死(necroptosis) 和焦亡(又称细胞炎性坏死,一种新发现的细胞死亡方式)三种细胞的死亡形式,这三种形式在维持细胞内环境的稳态中均发挥了重要作用。其中细胞凋亡的形态学特征主要是:细胞皱缩、染色质浓聚、核固缩和最终细胞的碎裂,其中以细胞核变化最为明显。

骨骼肌细胞凋亡机制

       目前一般认为,细胞凋亡发生的机制是蛋白溶解系统活化,半胱氨酰天冬酸特异性蛋白在激活过程中产生凋亡蛋白酶,即特异的caspase。正常细胞中caspase处于非活化的酶原状态,凋亡程序一旦开始,caspase被活化后,发生凋亡蛋白酶的层叠级联反应。

       凋亡蛋白酶级联激活机制首先激活启动细胞核内凋亡蛋白酶的分子热运动,再由分子热运动激活相邻的蛋白细胞,最后由分子热运动引起凋亡蛋白酶级联效应,导致凋亡蛋白酶局部浓度的升高,进而驱动凋亡蛋白酶原分子之间的动力消失,造成细胞生化的凋亡,而出现分子热运动消失,进而导致细胞凋亡。

骨骼肌细胞凋亡形态学变化过程

  1. 凋亡开始时,细胞表面的特化结构(如微绒毛、细胞突起及细胞表面的褶皱)消失,但细胞膜依然完整,没有失去选择通透性;线粒体大体保持完整,但是偶尔也见到线粒体变大,嵴增多;内质网囊腔膨胀扩大;细胞骨架的结构有时变得致密和紊乱;染色质浓缩分布在核膜周围或一侧,呈眼球状。

  2. 形成凋亡小体。

  3. 凋亡小体形成后,被巨噬细胞或者邻近的细胞吞噬消化,此过程不影响其他细胞的生理功能,也不引起周围细胞的炎症反应。

3 细胞凋亡的信号通路:

细胞凋亡的信号通路主要由细胞膜上的死亡受体和细胞内线粒体介导的。

3.1 死亡受体介导的信号通路

       细胞凋亡的过程首先为信号传递过程,众多诱导凋亡因子进入细胞内需经过信号传递阶段, 接受凋亡信号的受体位于细胞表面,进入细胞内的途径主要是受体介导,接受凋亡信号的受体位于细胞表面,称为死亡受体(DR),包括肿瘤坏死因子受体、CD95和DR系列。DR位于细胞膜和胞质两区域,前者传导死亡信号,后者称死亡区域,它参与激发蛋白酶系列和细胞凋亡调节机制。其中,配体FasL与死亡受体Fas结合后诱导Fas胞质区内的死亡结构域结合Fas结合蛋白(FADD)、FADD再以其氨基端的死亡效应结构域结合caspase8前体,形成Fas-fadd-caspase8前体组成的死亡诱导复合物(DISC),激活 caspase8。活化的caspase8可以进步激活执行死亡功能的效应蛋白 caspase3,6,7等,导致细胞凋亡。

3.2 线粒体介导的信号通路

       Bcl家族中的蛋白,如bcl-2、bax、bcl-XL等都定位于线粒体膜上,bcl-2通过阻止细胞色素(cytC)从线粒体释放来抑制凋亡,而bax则通过与线粒体上的膜通道结合,促使cytC的释放而促进凋亡。进入胞质的cytC可以与Apaf-1一起与caspase9的前体结合,从而导致caspase-9的活化,后者可以激活caspase3,引起细胞凋亡。 

  • 此外,研究发现內质网和溶酶体在细胞凋亡中也起重要作用。

参考文献:

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