细胞内"永不消失"死亡波:证实以每分30微米速度自杀

　　来源：奇点网

　　就在过去的24个小时内，你的身体里有500亿个细胞死去了。

　　不过也没什么好担心的，这样的事情每天都在发生。实际上，这种有规律的细胞死亡是生命活动必须的过程，我们把它叫做细胞凋亡。

　　当然了，正常情况下新细胞的分裂和旧细胞的凋亡是平衡的，不过一旦凋亡发生异常，就会产生疾病――如果细胞不死，就会产生癌症；如果细胞死得太多，那么组织和器官就会消失不见了。

　　那么细胞凋亡是怎么样的一个过程呢？

　　哈佛大学研究者在显微镜下亲眼看到，细胞凋亡的发生竟然像是水波纹那样在细胞中扩散，每分钟30微米的速度还真是蛮快的！而且这种传递方式与扩散完全不同，速度并不会变慢，用作者本人的说法就是“永不减速，永不消失”！这篇论文不久前发表在《科学》杂志上。


本文通讯作者James Ferrell（左）和一作Xianrui Cheng（右）

　　细胞凋亡总会有一个起点，那么它是怎么从点扩散到整个细胞的呢？一直以来科学家有两个猜想。

　　第一种是随机扩散，就像是一滴墨滴进清水，它逐渐晕染、变淡，最后消失；第二种则像是森林大火，因为总有新的树木作为燃料，所以火势蔓延不会减缓、甚至会增速，研究者们把这种传递方式叫做触发波（trigger wave）。

　　那么到底是哪种方式呢？

　　因为细胞实在是太小了，很难观察，所以研究者取出了非洲爪蟾的卵细胞内容物，把它们装进透明的细长特氟龙管中，然后用绿色荧光标记与细胞凋亡相关的蛋白，这样当凋亡开始，就可以检测绿色的光带在管中移动的速度了。

　　随后，研究者把特氟龙管的一端浸到含有凋亡激活分子的溶液里，并在显微镜下观察。随后他们看到了令人惊奇的现象，绿色的荧光带像潮水一般稳速前进！



　　说是潮水还有些不准确，毕竟潮水越靠近岸边力量越弱，速度也越慢，可是这道“死亡波动”却保持着平稳的29微米/分钟的速度，前行了好几毫米！

　　作为对照，研究者还用色素标记了普通的自由扩散，结果显示，自由扩散的速度确实是越来越慢的，而且只能前进几百微米就消失了。

　　从这个结果我们也能够猜到，细胞凋亡并不需要持续接触凋亡激活成分，而是在发生之后就能够靠自身的一些机制来维持。

　　研究者继续探索之后，发现细胞内的凋亡网络是很多复杂级联反应综合的结果。比如说，开始凋亡的细胞线粒体受损，其中参与有氧呼吸的细胞色素C渗出到细胞质中，一旦它的浓度达到一定水平，就会激活半胱天冬酶，而半胱天冬酶又会进一步激活其他蛋白导致线粒体膜穿孔，令更多的细胞色素C释放。这就是死亡波动的部分真相了。


细胞凋亡的部分级联反应

　　研究者也直接在细胞内观察到了死亡波动。非洲爪蟾卵细胞个头很大，直径能够达到1.2毫米。虽然细胞并不透明很难观察，但是研究者还是发现，当在某一点注射细胞色素C，细胞凋亡就从这一点开始，以均匀的速度传递到整个细胞。这个过程伴随着自然的色素沉积移动，可以看到一条黑线在细胞表面移动。自然凋亡的细胞表面也存在这样的死亡波动。


单个细胞表面的死亡波



　　其实这种触发波现象不仅仅存在于细胞凋亡，我们了解得最多的电信号在轴突上传导也是类似的机制，其他还有钙离子的胞内外转运、有丝分裂等，可见触发波是广泛存在于生命活动中的。

　　这些发生在细胞中的小小波动，虽然看起来很理论，似乎和临床没什么联系，不过它能够帮助我们了解细胞凋亡的机制，很可能为未来医学研究重要的信息。毕竟很多疾病的治疗，都是要操控细胞的死活，比如治疗癌症是要让癌细胞死亡，治疗神经退行性疾病却希望神经元尽可能多的存活。

　　正如作者之一Ferrell教授所说，提高对细胞死亡的理解是医学的关键，“如果我们想要干预疾病，那么我们就需要了解如何调节细胞凋亡。”