在微生物与宿主细胞的相互作用过程中,细胞程序性死亡(Programmed Cell Death, PCD)是宿主一种重要的防御手段,了解宿主细胞的程序性死亡类型及其分子机制在应用微生物防治害虫等研究中具有重要的意义。程序性细胞死亡的类型除了经典的细胞凋亡(Apoptosis)外,近年细胞自噬程序性死亡(Autophagic cell death)的研究也颇受关注。此外,还有人提出了类凋亡(Paraptosis)、有丝分裂灾变(Mitotic catastrophe)等新的细胞程序性死亡类型。在先前的实验中,我们发现采用放线菌来源的雷帕霉素模拟氨基酸饥饿处理两种鳞翅目昆虫细胞,细胞死亡的实验结果差别很大。处理的家蚕离体细胞(Bmn-e细胞)在12h后就能观察到明显的细胞自噬和细胞凋亡现象；而饥饿处理斜纹夜蛾离体细胞SL则需要48h以上才能观察到明显的变化,而这种变化也与Bmn-e细胞显著不同。这表明SL细胞可能对氨基酸饥饿处理有较强的耐受性,细胞程序性死亡的类型与Bme细胞的相比,可能存在一些差异。为了深入探讨氨基酸饥饿对SL细胞的影响,也为了避免雷帕霉素除抑制Tor激酶外对SL细胞可能的毒性影响,本实验进一步采用直接剥夺氨基酸法处理SL细胞,应用活体染色、细胞化学、酶学分析、流式细胞术和DNA凝胶电泳等多种技术定性和初步定量研究了处理细胞的PCD类型,并试图探寻SL细胞耐氨基酸饥饿可能的初步机制,为微生物防治害虫理论的发展提供参考。实验结果表明：饥饿早期,细胞内的溶酶体数量增多,体积增大,线粒体数量减少,表明细胞的自噬水平开始显著上升。电镜观察也表明：饥饿后,部分SL细胞内出现了大量的簇状核糖体颗粒和较多的自噬溶酶体。72-96h,死亡细胞逐渐增多,96h后细胞的死亡率才达到45-55%。但是只有少数细胞出现染色质碎裂,凋亡小体数量较少,caspase-3的活性上升,但是远低于放线菌素D诱导组,这表明细胞凋亡只是饥饿细胞发生的多种类型的程序性死亡方式之一。但是流式细胞术分析表明,在饥饿的后期,细胞膜上磷脂酰丝氨酸外翻的细胞可达到38%,而caspase活性远低于放线菌素D诱导的凋亡细胞,表明饥饿后期部分细胞具有类凋亡的特征。因此,在饥饿条件下,斜纹夜蛾细胞发生了细胞自噬、细胞凋亡和类凋亡等多种类型的细胞程序性死亡。在哺乳动物细胞凋亡过程中,细胞色素c (cytochrome c, cyto c)具有重要的作用,在昆虫细胞凋亡过程中的作用则需要深入研究。本实验室先前的学生在早期的研究中发现,病毒或紫外线诱导SL细胞凋亡的过程中能够检测到cyto c的释放,应用环孢菌素A阻碍线粒体外膜上通透性转换孔的形成也可以抑制SL细胞的诱导性凋亡,马心线粒体细胞色素c能够诱导斜纹夜蛾无细胞体系的凋亡。本文进一步就cyto c对多种无细胞体系(哺乳动物细胞和昆虫细胞)凋亡的诱导进行了初步的比较研究,结果表明马心线粒体细胞色素c诱导哺乳动物细胞无细胞体系中caspase-3的活化的条件不同于昆虫细胞无细胞体系活化所需的条件。上述这些实验结果为昆虫细胞程序性死亡以及病原微生物与昆虫宿主细胞的相互作用的研究提供了一定的参考。