细胞死亡：类型及其特征 - 生物学 - 2025

该细胞死亡是经历在不同阶段所有生物体的细胞成分被破坏的过程。在所有多细胞生物中，细胞死亡和细胞增殖之间必须达到最佳平衡。

细胞死亡是通过两种主要机制发生的：坏死或意外细胞死亡，以及凋亡或程序性细胞死亡。每种机制都归因于特定的细胞形态。

凋亡和坏死之间的差异。

资料来源：国家酒精滥用和酒精中毒研究所（NIAAA）

凋亡或程序性细胞死亡包括由遗传成分高度调控的途径。通常，当生物体遇到病理情况（例如变性疾病）时，凋亡程序可能会执行不正确，从而导致不必要的细胞破坏。

通常，程序性细胞死亡是发育途径和体内平衡（控制细胞死亡与增殖之间的平衡）的重要组成部分。

意外细胞死亡或坏死是细胞死亡的第二种类型。如果我们将其与细胞凋亡进行比较，则会显示出根本性的差异。当细胞暴露于不利或极端的环境中时会发生此现象，从而导致细胞结构受损。

程序性细胞死亡或凋亡

历史的角度

1972年，首次使用了细胞凋亡一词。它出现在作者Kerr，Wyllie和Currie撰写的经典科学文章中。对于Kerr等人，术语细胞凋亡描述了细胞死亡的独特形态。

尽管已经多次详细描述了这些特征，但是这些作者是第一个给该现象起名字的人。

定义

多细胞生物由必须彼此建立连接的多个细胞组成。必须保持社区的严格组织，这是通过在新细胞的增殖与已经存在的细胞的消除之间建立控制来实现的。

这样，由于多种原因不再需要的细胞会经历一种称为细胞凋亡的分子“自杀”。

程序性细胞死亡是正常的生理现象。它涉及某些细胞的受控清除。该机制对于保持成人组织正常工作至关重要。它还在胚胎发育中起作用。

特征

保持扩散平衡

程序性细胞死亡的主要目的是维持细胞增殖的平衡。例如，在我们体内，每天有近5 x 10 ^11的红细胞或血细胞通过细胞死亡而被清除。

保护细胞

此外，它还可以建立针对可能影响人体的细胞的保护机制。如果细胞是病毒感染的受害者，通常会被程序性细胞死亡杀死。因此，该病毒将无法继续在宿主内部传播。

程序性细胞死亡不仅消除了被外部病原体感染的细胞，还能够排除对遗传物质造成损害的生物体细胞。在这种情况下，消除了携带对生物有害的突变的细胞。

在这些异常细胞的发展可以继续并且细胞死亡的机制不起作用的情况下，会出现肿瘤和不同类型癌症的发展。

协调胚胎的发育

程序性细胞死亡在胚胎发育中起关键作用。在形成它们的过程中，必须消除几个不必要的单元。

例如，它负责消除经历变态的生物：幼虫和两栖动物中的幼虫组织。另外，一些幼鱼的特征是在手指之间具有水生生物特征的膜。

当有机体成年时，这些膜会消失，因为组成该有机体的细胞会经历程序性的细胞死亡事件。通常，细胞凋亡过程会塑造人和小鼠的四肢：呈铲状的结构，以指状的数字结尾。

在哺乳动物的发育过程中，程序性细胞死亡参与了神经系统的形成。当身体发育时，会产生过多的神经细胞，随后通过程序性细胞死亡将其消除。

确实存活的神经元（约50％）与靶细胞建立了正确的连接。当建立的连接是指示的连接时，一系列生长因子的分泌开始使细胞存活，因为它抑制了细胞死亡程序。

细胞凋亡的细胞特征

在程序性细胞死亡期间，细胞表现出特定的表型。第一个可区分的特征是染色体DNA片段化。

在这种情况下，会发生核小体的破坏，即由DNA和蛋白质形成的结构。随着染色质的凝结，核分裂成小块。

随着过程的进行，单元的大小会明显减小。最终，细胞分裂成被细胞膜包围的多个片段。这些碎片中的每一个都被称为凋亡小体。

后来，称为巨噬细胞的免疫系统细胞负责识别并吞噬这些垂死的结构。

因此，经历凋亡的细胞“尸体”从其所属的生物体中有效消失，这与细胞因损伤死亡而发生的情况相反。在后一种情况下，细胞肿胀并最终溶解，使所讨论的区域发炎。

在细胞凋亡期间，线粒体发生损伤，其特征是释放出一系列刺激死亡机制的分子，例如细胞色素c，Smac /暗黑破坏神蛋白等。

遗传方面

由于不同基因的协调功能，对程序性细胞死亡进行了严格的调节。

与线粒体秀丽隐杆线虫细胞凋亡的遗传机制有关的第一项研究。在这种生物中，鉴定了与整个凋亡过程的执行和调节有关的3个基因。

在哺乳动物中，发现了与线虫非常相似的基因。因此，它们在整个进化过程中一直是高度保守的实体。

Ced-3是由多个蛋白酶（水解蛋白质的酶）组成的家族的一个例子，这些蛋白酶以半胱氨酸蛋白酶的名称为人所知。

在程序性死亡事件中，胱天蛋白酶会水解在有关细胞中发现的100多种蛋白质。在胱天蛋白酶的靶蛋白中，我们发现了DNA酶抑制剂，其引起细胞核中DNA的分解。

半胱天冬酶还负责核层的破裂，通常导致核和细胞骨架的破碎。所有这些降解事件的直接后果就是细胞破碎。

触发细胞凋亡

有一系列刺激触发凋亡机制。这些刺激可以是生理的或病理的。有趣的是，并非所有细胞都以相同的方式对刺激做出反应。

辐射和用于癌症治疗（化学疗法）的药物会导致细胞凋亡，该途径称为p53依赖性途径。

一些激素，例如皮质类固醇-来自类固醇及其衍生物的激素-可以导致某些细胞的凋亡途径。但是，大多数细胞不受其存在的影响。

意外细胞死亡或坏死

定义

当细胞暴露于对细胞结构造成严重损害的不利环境中时，会发生偶然的细胞死亡或坏死。

导致创伤的这些因素包括非常高或非常低的温度，异常的氧气水平，暴露于毒素，暴露于活性氧代谢产物，营养缺乏，pH异常等。

不同的医学状况涉及坏死，包括神经退行性疾病，例如阿尔茨海默氏病，亨廷顿氏病，帕金森氏病，肌萎缩性侧索硬化和癫痫病。

尽管坏死过程涉及各种医学状况，但事件发生的机制尚未完全阐明。从历史上看，坏死只是被视为破坏细胞的混沌反应。

然而，来自秀丽隐杆线虫和果蝇生物的最新证据对该“教条”产生了怀疑。

发生坏死的不同细胞类型在响应损伤后表现出非常特定的形态细胞特征，这表明存在针对坏死的中央执行程序。

对坏死过程的完整和详细的了解可能会导致开发新方法来控制涉及坏死细胞死亡的疾病。

坏死的细胞特征

与细胞凋亡一样，坏死具有特征性的形态学特征。此外，这些与我们在通过凋亡途径死亡的细胞中观察到的完全不同。

死亡伴随着细胞的明显炎症，细胞质中的液泡形成，内质网扩张，细胞质起泡，线粒体凝结，核糖体解聚和脱落，膜破裂，溶酶体发炎和破碎，等等。

坏死是一个“被动”过程，因为它不需要额外的蛋白质合成，因此发生坏死所需的能量极少，并且它没有任何其他的稳态调节机制。

机制

坏死细胞引起的损伤可以通过两种主要机制来介导：能量供应的干扰和上述因素对细胞的直接损害。

凋亡与坏死的比较

差异性

过程控制：相对而言，细胞凋亡是一个高度受控的活性过程，而坏死是一种毒性过程，其中细胞是能量依赖型死亡的被动受害者。正如我们所提到的，目前的证据使人们对坏死的非调节性产生怀疑。

死亡部位：通常，凋亡发生在单个细胞或小细胞簇中，而坏死发生在连续细胞中。

质膜状态：在细胞凋亡中，细胞膜保持完整，细胞质保留凋亡小体。在坏死中，质膜破裂并且细胞质被释放。

炎症过程：在细胞凋亡中未观察到任何类型的炎症，而膨胀是坏死的最显着特征之一。膜和细胞完整性的丧失会发送趋化信号，从而募集与炎症过程相关的细胞因子。

您能区分凋亡和坏死吗？

它取决于细胞死于凋亡还是坏死？该决定涉及多种因素，包括死亡信号的性质，相关组织的类型，生物体的发育状态等。

使用常规的组织学技术，很难区分由于凋亡或坏死而死亡的组织。坏死和凋亡途径产生的死亡的形态学结果在几个方面有所不同，而在其他方面却有所重叠。

有证据表明，细胞凋亡和坏死代表了一种称为凋亡-坏死连续体的共享生化途径的形态表达。例如，凋亡途径向坏死的转化涉及两个因素：胱天蛋白酶和细胞内ATP的可用性降低。

细胞毒性死亡

在多细胞生物中，有特定类型的细胞属于免疫系统-或它们产生的分泌物-对其他细胞有毒。

这些细胞负责引发破坏靶细胞（可能是被病原体或癌细胞感染的细胞）的途径。但是，作者不希望包括上述两个类别（坏死或凋亡）中的任何一个，因为它不是通过特定的机制发生的。

以细胞死亡的具体情况为例，这种死亡是由一种叫做细胞毒性CD8 ⁺ T淋巴细胞的细胞类型介导的。在此示例中，单元结合了意外和程序性单元死亡的各个方面。

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