細(xì)胞凋亡的特征是細(xì)胞由于降解酶，主要是水解酶（蛋白酶與核酸酶）的作用，在近乎正常的細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)趨向死亡。這與壞死時(shí)細(xì)胞質(zhì)膜早期破損不同。在細(xì)胞凋亡過程中，質(zhì)膜脂雙層喪失二側(cè)不對(duì)稱性，磷脂酰絲氨酸暴露于細(xì)胞表面，從而導(dǎo)致被吞噬。
1 線粒體跨膜電位的耗散與細(xì)胞凋亡有密切關(guān)系
近年來陸續(xù)有報(bào)道說明線粒體跨膜電位的耗散早于核酸酶的激活，也早于磷酯酰絲氨酸暴露于細(xì)胞表面。而一旦線粒體跨膜電位耗散，細(xì)胞就會(huì)進(jìn)入不可逆的凋亡過程。線粒體解聯(lián)的呼吸鏈會(huì)產(chǎn)生大量活性氧，氧化線粒體內(nèi)膜上的心磷脂。實(shí)驗(yàn)證明，用解偶聯(lián)劑mClCCP會(huì)導(dǎo)致淋巴細(xì)胞凋亡。而如果能穩(wěn)定線粒體跨膜電位就能防止細(xì)胞凋亡。
2 線粒體通透性轉(zhuǎn)變孔道
在細(xì)胞凋亡過程中線粒體跨膜電位的耗散主要是由于線粒體內(nèi)膜的通透性轉(zhuǎn)變，這是由于生成了動(dòng)態(tài)的由多個(gè)蛋白質(zhì)組成的位于線粒體內(nèi)膜與外膜接觸位點(diǎn)的通透性轉(zhuǎn)變孔道(PT孔道)(圖1)。PT孔道由線粒體各部分的蛋白質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)聯(lián)合構(gòu)成。這包括細(xì)胞液蛋白：己糖激酶，線粒體外膜蛋白：外周苯并二嗪(benzodiazepine)受體與電壓依賴陰離子通道，線粒體膜間間隙蛋白：肌酸激酶，線粒體內(nèi)膜蛋白：ADP-ATP載體，線粒體基質(zhì)蛋白：親環(huán)蛋白D(cyclophilin D)等。凡是能夠?qū)Ｒ蛔饔糜诰€粒體誘導(dǎo)PT孔道生成的物質(zhì)，例如苯并二嗪受體的配基原卟啉IX等都能引起細(xì)胞凋亡。
3 PT孔道的性質(zhì)
通過一些實(shí)驗(yàn)室的研究，以下諸點(diǎn)值得指出：(1)線粒體內(nèi)膜通透性轉(zhuǎn)變既是細(xì)胞凋亡的必須條件，也是它的充足條件。(2)PT孔道打開后導(dǎo)致線粒體許多功能的致命性變化從而啟動(dòng)了死亡途徑。(3)PT孔道作為許多生理效應(yīng)的感受器（二價(jià)陽離子、ATP、ADP、NAD、ΔΨm、pH、巰基與多肽)，整合了電生理、氧化還原與細(xì)胞代謝狀態(tài)的信息。(4)PT孔道的組成成分ADP-ATP載體是能量代謝的重要分子，由于ADP-ATP載體是由一個(gè)基因家族的幾個(gè)成員所編碼，它的表達(dá)有嚴(yán)格的組織專一性。因此，PT孔道在不同細(xì)胞中的調(diào)節(jié)可能稍有不同。(5)PT孔道的作用有自放大的效應(yīng)。PT誘導(dǎo)ΔΨm耗散，而反過來 mClCCP使ΔΨm去極化會(huì)導(dǎo)致PT。一些PT的結(jié)果例如ΔΨm 耗散，活性氧的生成本身也會(huì)導(dǎo)致PT。這就說明PT會(huì)有正反饋， 從而在細(xì)胞凋亡中有自摧毀的作用。反過來，如果能防止ΔΨm的耗散，就能避免氧化還原不平衡、磷酯酰絲氨酸的暴露與蛋白酶和核酸酶的激活。
4 PT孔道的開放與關(guān)閉
PT孔道有開放與關(guān)閉二種構(gòu)象。PT孔道開放導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。而PT孔道關(guān)閉能防止細(xì)胞凋亡。當(dāng)PT孔道與環(huán)孢菌素A(cyclosporin A)或SH，或米酵菌酸(bongkrek acid)結(jié)合時(shí)PT孔道被關(guān)閉。在PT孔道開放時(shí)線粒體釋放細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因子(AIF)。AIF可能是一種蛋白水解酶，位于線粒體膜間間隙，它能被蛋白酶抑制劑如N-芐氧羰基-纈氨酰-丙氨酰-門冬氨酰氟甲基酮(N-benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp-fluoromethylketone)所抑制。此外從線粒體釋放的細(xì)胞色素C也是一種細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因子。雖然蒼術(shù)苷與米酵菌酸都是ADP-ATP載體的抑制劑，但是它們對(duì)PT孔道的作用并不相同。蒼術(shù)苷促進(jìn)PT通道開放。這可能與二種抑制劑和ADP-ATP載體的結(jié)合部位不同有關(guān)。蒼術(shù)苷只能與ADP-ATP載體的胞液側(cè)結(jié)合而米酵菌酸可與ADP-ATP載體的胞液及基質(zhì)二側(cè)結(jié)合。
5 線粒體在細(xì)胞凋亡作用中的進(jìn)一步證據(jù)
(1)若將純化的正常的線粒體與純化的細(xì)胞核在一起保溫，并不導(dǎo)致細(xì)胞核的變化。但若將誘導(dǎo)生成PT孔道的線粒體與純化的細(xì)胞核一同保溫，細(xì)胞核即開始凋亡變化。(2)細(xì)胞死亡調(diào)節(jié)蛋白不論是抑制死亡的bcl-2家族還是促進(jìn)細(xì)胞死亡的Bax家族均以線粒體作為靶細(xì)胞器。bcl-2蛋白的C端的疏水肽段能插入線粒體外膜。事實(shí)上相當(dāng)量的bcl-2位于線粒體內(nèi)外膜的接觸位點(diǎn)。(3)高表達(dá)bcl-2能防止ΔΨm的耗散，從而導(dǎo)致對(duì)蒼術(shù)苷、原卟啉IX與mClCCP的不敏感與AIF釋放的抑制；反之，高表達(dá)Bax則導(dǎo)致ΔΨm的耗散?！ ?
綜上所述，細(xì)胞凋亡與線粒體的結(jié)構(gòu)與功能有著密切的關(guān)系。如果線粒體有大量PT孔道形成，細(xì)胞ATP濃度很快下降，則在致凋亡的蛋白酶被活化前細(xì)胞就壞死了。而如果PT孔道的誘導(dǎo)生成是一種比較緩和與持續(xù)的狀態(tài)，在細(xì)胞ATP濃度下降前專一的蛋白酶被激活；而另一方面ΔΨm的耗散產(chǎn)生的超氧陰離子則導(dǎo)致細(xì)胞死亡。細(xì)胞凋亡是一把雙刃劍。一方面是機(jī)體發(fā)育的正常過程，另一方面如果細(xì)胞凋亡過速，則會(huì)導(dǎo)致慢性退行性病變；如果細(xì)胞不凋亡就有可能導(dǎo)致癌變或?qū)煹牟幻舾小＿M(jìn)一步研究線粒體在細(xì)胞凋亡中的作用，有助于深入了解細(xì)胞凋亡的機(jī)制與對(duì)疾病的防治。
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本信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)涉及的信號(hào)分子主要包括：
PI3K, Erk1/2, PKC, PKA, p90RSK, AKT. Bad, 14-3-3, FADD, Caspase, Bim, Bmt, Bcl-2, Bax, Bak, tBID, Bcl-xL, Cyto c, HtrA2, Endo G, p53, CaMKII, AIF, ATM, ATR等
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