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细胞的死亡(cell death):坏死(necrosis)和凋亡(apoptosis)

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任何生命都有终结,细胞死亡(cell death)与细胞生长、分化、增殖一样,都是细胞生命活动的正常组成部分。引起细胞死亡的因素很多,但不外乎内因和外因两种。内因通常是指由于衰老所导致的自然死亡,而外因则指外界环境的各种因子超过了细胞所承受的强度及阈值,对细胞造成的损害。根据细胞死亡的模式不同,可分为坏死(necrosis)和凋亡(apoptosis)两种类型。
一、细胞死亡概念的发展
近二十年来,在细胞死亡领域的知识发展很快,在这迅猛的发展过程中,一系列的如“凋亡”等的新名词相继出现。而诸如“坏死”之类的早已存在的概念又被赋予了新的含义。尤其是细胞死亡的两种重要模式“坏死”与“凋亡”,被普遍认为是极易被混淆的两个基本 生物 学概念。
远在1858年的时候, 由于组织学染色的方法没有采用,人们对细胞死亡的了解限于一个粗略的水平,只能从宏观上将它们称为“退化、软化、坏死以及坏疽”等等,主要的根据往往是依靠它们的外在表现。曾有学者使用“坏死”这个概念描述组织的解体,也就是我们现在通常说的“坏疽”。可以这样理解,若“坏疽”部分不同程度地保持原有的外在形态就称之为“坏死”。从不严格的角度来说,坏疽与坏死两者之间并没有太大的区别。除此之外,还有些学者提出诸如“脑软化”( brain softening),“脂肪变性”(fatty degeneration)等概念,以适应不同的细胞死亡情况。但从总的特点来讲,它们都意味细胞死亡后细胞的核溶解,核固缩以及核碎裂,伴随着细胞结构的缺失及破坏。通过电镜,我们可以看到在死亡了的细胞的胞质中线粒体往往发生肿胀,形成大小不等的囊泡,线粒体嵴发生断裂直至完全消失。细胞质可以失水,细胞体积缩小;或也可能因为细胞间质中水分的渗入,整个细胞反而膨大,以至于整个细胞轮廓不清。然而在1972年,Kerr等发现并描述了与上述形态学改变不同的细胞死亡现象。当时,Kerr等通过结扎大鼠的门静脉的一根大分支诱导肝脏萎缩,结果发现肝脏细胞通过一系列的变化零散地减少,就如同秋天时的树叶,起初他们管这种现象叫“收缩性坏死”,次年改称为“凋亡”, “凋亡”的英文原意便是来自希腊语的“树叶落下”。可惜在这以后的相当长时间里,这个具有十分重要 生物 意义的现象一直没有引起人们足够的重视。直至80年代以来,随着生物学、遗传学、分子生物学等的发展,人们逐步发现细胞凋亡与原来普遍意义的坏死具有很大的差别,它是一个主动的、程序化的固有过程,具有广泛而又重要的生理学意义。至此,人们对细胞死亡的理解又进入了一个广阔的新领域。
二、细胞凋亡的特征
在细胞凋亡一词出现之前,胚胎学家已观察到动物发育过程中存在着细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)现象,近年来PCD和细胞凋亡常被作为同义词使用,但两者实质上是有差异的。首先,PCD是一个功能性概念,描述在一个多细胞生物体中,某些细胞的死亡是个体发育中一个预定的,并受到严格控制的正常组成部分(提出这一系列观点的S Brenner,HR Horvitz和JE Sulston获得了2002年诺贝尔医学奖,图12-2),而凋亡是一个形态学概念,指与细胞坏死不同的受到基因控制的细胞死亡形式;其次,PCD的最终结果是细胞凋亡,但细胞凋亡并非都是程序化的。


图12-2  S Brenner,HR Horvitz和JE Sulston
 
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