细胞死亡的方式众多,原因多样,可分为两类。①被动死亡:因外环境的影响或作用导致的细胞死亡。②主动死亡:为了维持机体内环境的稳定,或因机体生长、组织分化所必需,而受到遗传学控制的自我消亡。又称为细胞程序性死亡,如细胞凋亡、程序性坏死、自噬死亡[注]和[注]叠套死亡等。
细胞死亡
细胞生命活动终结,同时伴随细胞结构的破坏、崩解和清除的现象。
- 英文名称
- cell death
- 所属学科
- 现代医学
由于传统的观点认为坏死是不可控的细胞死亡,因此,很长一段时间以来,细胞主动死亡,尤其是凋亡一直是细胞死亡领域研究的主体。关于细胞凋亡作为一种可调控的细胞死亡过程概念最初是由英国病理学家A.H.维利[注]提出。他在研究中发现死亡的肿瘤细胞会发生DNA碎裂,由此奠定了细胞凋亡的研究基础。随后澳大利亚细胞生物学家D.沃克斯[注]发现Bcl2可以保护细胞免于凋亡。2005年,美国哈佛大学分子生物学家袁钧瑛[注]首次揭示了caspase在细胞凋亡中的核心作用,并且发现细胞凋亡也是可被调控的,因此提出了程序性坏死[注]的概念。
被动死亡与主动死亡的经典代表分别是坏死与凋亡,二者有重要区别:①死亡原因不同。细胞坏死是细胞受到外部因素伤害所致,如物理、化学、生物等因素作用,是一种被动性死亡;而细胞凋亡则是在生理或病理条件下由基因调控的细胞死亡,具有自发性,是一种主动性死亡。②死亡过程不同。坏死细胞的膜通透性增高,细胞肿胀,内质网、线粒体肿胀,溶酶体破裂,细胞发生溶解,内容物外泄;而细胞凋亡,细胞膜始终保持完整,染色质凝集,内质网扩张并与细胞膜融合,质膜发生内陷将细胞分割为具有完整膜结构的多个凋亡小体。③死亡结果不同。坏死细胞因内容物外泄,多引起严重的炎症反应,细胞成群死亡,在愈合过程中常伴随组织器官的纤维化,易形成瘢痕;而细胞凋亡不发生炎症反应,凋亡小体可迅速被相邻细胞或巨噬细胞吞噬,常是单个细胞的死亡,在组织中不形成瘢痕。
随着细胞生物学的迅速发展,自2005年以来,国际细胞死亡命名委员会先后三次对细胞死亡的种类及特点进行更新,其中2012年推荐名录中收录了13种不同的细胞死亡方式;随后又有新的细胞死亡方式被命名,而有些则不再被继续推荐。国际上研究较为成熟的程序性细胞死亡方式主要有3大类:细胞凋亡、程序性坏死、自噬死亡。此外,还有细胞焦亡[注]、铁死亡[注]等新型死亡方式。
与以上自主性细胞死亡[注]方式不同,新近发现了一大类以形成细胞叠套[注]结构为特征的非自主性细胞死亡[注]方式,包括叠套死亡、细胞吞亡、叠套凋亡[注]、自杀性钻入[注]以及同质细胞互食[注]等。这些死亡方式的特征是细胞的死亡依赖于细胞叠套结构的形成,至少涉及两个细胞的参与,内部细胞的死亡需外部细胞的协助才能完成。因此,这种方式被推荐为继凋亡(第Ⅰ类)、坏死(第Ⅱ类)和自噬(第Ⅲ类)之后的第Ⅳ类细胞死亡方式。
复杂的细胞死亡方式体现了生物体对生命活动的精细调控,细胞死亡的异常与各种疾病的发生密切相关。因此,深入解析细胞死亡现象将有利于发展新的疾病诊疗策略。
扩展阅读
- WU H.Cell death mechanism and disease.New York:Springer Science Business Media,2014.
- LEVIN S, BUCCI T J, COHEN S M, et al.The nomenclature of cell death: recommendations of an ad hoc committee of the society of toxicologic pathologists.Toxicologic pathology,1999,27(4):484-490.
- KROEMER G, EL-DEIRY W S, GOLSTEIN P, et al.Classification of cell death: recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death.Cell death and differentiation,2005,12:1463-1467.
- KROEMER G, GALLUZZI L, VANDENABEELE P, et al.Classification of cell death: recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2009.Cell death and differentiation,2009,16(1):3-11.
- GALLUZZI L, VITALE I, ABRAMS J M, et al.Molecular definitions of cell death subroutines: recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2012.Cell death and differentiation,2012,19(1):107-120.