线粒体在细胞凋亡中的作用越来越受到关注，在凋亡过程中，首先线粒体通过氧化磷酸化过程提供细胞凋亡所需的能量ATP，其次在细胞形态尚未发生改变时，细胞内线粒体已发生了一系列重大变化，如线粒体膜上凋亡相关蛋白的表达量及线粒体膜通透性发生改变，导致线粒体跨膜电位降低，释放细胞色素c 等凋亡特异性酶激活物，最终决定细胞是否凋亡。因此，线粒体被认为是细胞凋亡的调节器。
Bcl-2 家族蛋白根据功能一般被分成两大类。第一类抑制凋亡基因如Bcl-2、Mcl-1 和Bcl-xl 等，第二类促进凋亡如Bax、Bak 和Bim 等。促凋亡蛋白Bax 和Bak 等对线粒体外膜具有透化作用，并对凋亡因子（如细胞色素c、smac/Diablo）的释放起到促进作用，而抗凋亡蛋白Bcl-2 和Bcl-xl，可以抑制Bax 以及Bak 引起的细胞色素c 从分离的线粒体中释放，因此可以通过检测促凋亡蛋白和抑制凋亡蛋白的表达来判断细胞凋亡是否与线粒体受损有关。
我们课题组前期研究显示，Wnt3a 抑制了BCG 感染或未感染的巨噬细胞抗凋亡蛋白Bcl-xl mRNA 的表达水平，这表明BCG 感染及Wnt 信号激活等处理与对照相比均有不同程度的凋亡发生。但是，Wnt3a 并没有下调BCG感染后巨噬细胞的Bcl-2 的mRNA 水平，这表明激活Wnt 经典信号对巨噬细胞的凋亡诱导可能主要通过下调Bcl-xl 的表达而导致细胞色素C 的释放。通过检测促凋亡蛋白Bax、抗凋亡蛋白Mcl-1 的表达水平，结果显示Wnt3a 单独及结合BCG 感染可以上调促凋亡蛋白Bax 的mRNA 和蛋白表达水平，DKK1 则抑制了Wnt3a 的效果，而Wnt3a 抑制抗凋亡蛋白Mcl-1 的表达，表明激活Wnt 经典信号通路可促进巨噬细胞促凋亡蛋白的表达，同时下调抗凋亡蛋白Mcl-1 的表达，从而增加线粒体膜通透性，使线粒体释放细胞色素C 到细胞质中，因此诱导巨噬细胞凋亡。相对于Wnt3a 处理BCG 感染后的巨噬细胞的促凋亡蛋白Bax 微弱上调，BCG 处理抗凋亡蛋白表达水平显著高于对照，表明BCG 感染也能够在一定程度上诱导巨噬细胞凋亡，但是其诱导的凋亡可能有其他途径参与，因为线粒体膜损伤并不是细胞凋亡的主要途径。
Caspases 是近年来发现的一组存在于细胞质中的结构上和功能上相关的半胱氨酸蛋白酶，它们有一个重要特点是特异地切断半胱氨酸残基后的肽键。Caspases 家族中，caspase-2、caspase-8 和caspase-9 参与凋亡的起始，参与凋亡执行的是caspase-3 和caspase-7 等，它们具有相似的底物和抑制剂特异性，通过降解DEF-45（DNA fragmentation factor）和PARP，导致DNA修复的抑制并启动DNA 的降解。因此caspases 家族成员的活性及表达高低可以反映凋亡的进程。据我们研究显示，激活Wnt 经典信号通路可有效增强caspase-3 的活性，而DKK1 抑制了Wnt3a 的这种激活效果。进一步通过Western 验证，BCG 感染后巨噬细胞的cleaved- caspase-3 的表达量微弱上调，而Wnt3a 单独及协同BCG 处理后的巨噬细胞pro-caspase-3 和cleavedcaspase-3 的表达量均远高于对照。由此可见，激活Wnt 经典信号通路后可上调caspase-3 的表达量，同时增强该酶的活性。
目前常用的检测线粒体膜电位变化的最新手段是JC-1 染色流式细胞仪检测的方法。JC-1 能特异性地与线粒体内膜结合，只在线粒体膜电位崩解时才释放出来，其在正常细胞内聚集在线粒体内，形成多聚体，在图5-3A 中设定为R2；但在凋亡细胞内，由于线粒体膜被破坏，JC-1 不能聚集到线粒体内，以单体的形式存在于胞质，在图5-3A 中设定为R3。因此，荧光强度的变化可以反映线粒体膜电位的变化，通过用R3 与R2 的比值来表示线粒体膜电位下降的幅度，R3/R2 比值越大，表示细胞线粒体膜电位下降越多，凋亡细胞比例越高。(www.xing528.com)
由图5-3 可知，与对照相比，激活Wnt 经典信号后BCG 感染和未感染的RAW264.7 线粒体膜电位均显著降低，这表明激活Wnt 经典信号可导致小鼠巨噬细胞系RAW264.7 线粒体膜破坏，JC-1 不能聚集到线粒体内而流出到细胞质内，使R3 荧光强度增强，因此JC-1 单体与多聚体的比值高于对照。而单独BCG 感染的巨噬细胞线粒体膜电位也小幅度下降，由此可见，BCG 也有部分细胞表现出凋亡特性，这与BCG 感染后巨噬细胞凋亡率上升的结果是一致的。
图5-3 Wnt /β-catenin 信号降低了BCG 感染后巨噬细胞的线粒体膜电位
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