四、主要变化
（一)形态学变化
1.细胞膜的变化 ①微绒毛、细胞突起和细胞表面皱褶消失；②胞膜迅速发生空泡化（blebbing)，内质网不断扩张并与胞膜融合，形成胞膜表面的芽状突起，成为出芽(budding)。
2.细胞质的变化 ①胞质浓缩：由于胞质脱水而导致细胞皱缩、致密及固缩(condensation),是细胞凋亡形态学变化的一大特征；②细胞器变化：线粒体变大，嵴增多，线粒体空泡化。内质网腔扩大并在凋亡细胞形成自噬体过程中提供包裹膜。其他多数细胞器完整保存，变得致密。
3.细胞核的变化 核内染色质浓缩，形成染色质块，并聚集在核膜的边缘，呈新月形、马蹄形或舟状分布，称为染色质边聚(margination)；或聚集在核中央，称为染色质中聚。随着染色质进一步聚集，核纤维层断裂消失，核膜在核膜孔处断裂，两断端向包裹将聚集的染色质块分割，形成若干个核碎片（核残块)。
4．凋亡小体形成 胞膜皱缩内陷，分割包裹胞质，内含DNA物质及细胞器，形成泡状小体称为凋亡小体(apoptosis body)，这是凋亡细胞特征性的形态学改变。凋亡小体呈圆形、椭圆形或不规则状，小体内的成分主要是胞质、细胞器和核碎片。
5．吞噬 凋亡小体形成后，邻近细胞(巨噬细胞)识别其膜外新的生物大分子磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine)并吞噬和消化。整个凋亡过程没有细胞内容物的外漏，因而不伴有局部的炎症反应，也无纤维化现象(图8—2)。
6．继发性坏死(secondary necrosis) 在体外实验诱导细胞凋亡时，由于没有巨噬细胞吞噬凋亡小体医学全在线，凋亡小体会发生继发性坏死。
(二)生化改变
1. 凋亡启动因子 在细胞凋亡期间尽管线粒体超微结构基本正常，但其功能已发生显著改变。各种致凋亡因素使线粒体内膜的跨膜电位降低、线粒体呼吸链受损、ATP生成减少、细胞活性氧(reactive oxygen species，ROS)产生增多、线粒体通透性转换孔(permeability transitionpore，PTP)开放和线粒体膜通透性增高，导致线粒体内的细胞色素C(cytochrome c，Cyto—C)、凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor，AIF)、凋亡蛋白酶激活因子(apoptotic protease activating factor，Apaf)等凋亡启动因子释放入胞质，对凋亡的发展起重要作用。
2．凋亡蛋白酶 凋亡蛋白酶(caspase，是cysteine—containing aspartate—specific protease的缩写)有两个特征：①都是含有半胱氨酸的蛋白酶；②作用部位都在天冬氨酸残基后的位点。凋亡蛋白酶前体(procaspase)可被切割为大约20kD和10 kD的两个片断及一个N端前区(prodomain)。至今已发现14种caspases，依据结构和功能的不同可分为三类：①起始凋亡蛋白酶(initiator caspases)：包括具有长N端前区的caspase—2，8，9，10，能对细胞凋亡的信号作出反应，启动细胞的自杀过程；②效应凋亡蛋白酶(effector caspases)：包括具有短N端前区的caspase—3，6，7，是细胞凋亡过程中的执行者，能水解特定蛋白底物；③与炎症有关的凋亡蛋白酶：包括caspase—1，4，5，11，12，13，14。已确定的caspase作用底物有60多个，主要有：①凋亡蛋白酶激活的DNA酶抑制物(inhibitor of caspase—activated deoxyribonuclease，ICAD)：www.med126.com/zhicheng/caspases水解ICAD，使凋亡蛋白酶激活的DNA酶(caspases—activated deoxyribonuclease，CAD)处于活性状态并使DNA片段化；②核纤层(lamina)蛋白：被caspases分解后导致核裂解；③细胞骨架蛋白：caspases水解细胞的骨架蛋白，导致细胞解体，形成凋亡小体；④其他caspases：在凋亡级联反应(cascade)中，某些caspases可水解其他caspases，如caspase—9可使caspase—3前体水解形成具有分解蛋白质活性的easpase—3；⑤灭活细胞凋亡的抑制物(如Bcl—2)，这不仅消除了Bcl—2蛋白的抗细胞凋亡作用，而且Bcl—2水解片段也有促细胞凋亡的作用。总之，caspases在细胞凋亡的启动和完成中起重要作用，是细胞凋亡的执行者，决定了细胞凋亡的形态改变和生物化学改变。
3. 内源性核酸内切酶与DNA片段化 细胞凋亡过程中执行染色质DNA切割任务的是内源性核酸内切酶，有Ca2+／Mg2+非依赖性核酸内切酶和Ca2+／Mg2+依赖性核酸内切酶。后者以无活性的形式存在于细胞核内，其激活需Ca2+／Mg2+等2价金属离子的存在。凋亡蛋白酶激活的DNA酶(CAD)就是一种细胞内源性核酸内切酶。正常情况下，CAD与ICAD结合成无活性的二聚体，位于胞质中，当ICAD被caspase水解后，CAD与ICAD分离而被激活，从而进入细胞核，导致DNA的降解。
凋亡细胞双链DNA发生两种类型的断裂：①首先是形成高分子量的DNA片段，50kb和(或)
300kb，可能由染色质中的DNA断裂形成；②其次，内源性核酸内切酶作用于DNA双链的核小体(nucleosome)连接部，形成180-200bP或其整倍数的片段，在琼脂糖凝胶电泳中呈“梯”状(ladder pattern)条带，这是判断凋亡发生的客观指标之一（图8-3)。
