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細胞壞死

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細胞壞死指的是長期以來細胞壞死被認為是因病理而產生的被動死亡,如物理性或化學性的損害因子及缺氧與營養不良等均導致細胞壞死。壞死細胞的膜通透性增高,致使細胞腫脹,細胞器變形或腫大,早期核無明顯形態學變化,最後細胞破裂。細胞裂解要釋放出內含物,並常引起炎症反應;在癒合過程中常伴隨組織器官的纖維化,形成瘢痕
中文名
細胞壞死
外文名
necrosis
原    因
極端的物理、化學因素
類    型
細胞非正常死亡
分    類
急性壞死慢性壞死
領    域
生命科學

細胞壞死簡介

細胞壞死(necrosis)是極端的物理、化學或其他嚴重的病理性因素誘發的細胞死亡,是病理性細胞死亡。壞死細胞的膜通透性增高,致使細胞腫脹,細胞器變形或腫大,早期核無明顯形態學變化,最後細胞破裂。壞死的細胞裂解釋放出內含物,引起炎症反應;在癒合過程中常伴隨組織器官的纖維化,形成瘢痕。長期以來學界一直認為細胞壞死是被動的過程。但近年來的研究也認為有些蛋白質參與了細胞壞死過程的信號調控。如研究表明,受體作用蛋白激酶-q(receptor-interacting serine-threonine protein kinase -3,RIP3)可能是決定TNF-a誘導的細胞壞死的關鍵蛋白。一般情況下。RIP3、RIP1和混合譜系激酶功能域樣蛋白(mixed lineage kinase domain-like protein.MI.Kl.)一起形成起始的壞死(necrosomeinitiation)。在TNF -0[誘導下。RIP3使MLKL在357位的蘇氨酸和358絲氨酸磷酸化,形式活化的壞死(necrosome activation)再進一步介導細胞壞死。這些研究顯示細胞壞死也是程序性的,所以也稱為壞死凋亡(necroptosis)。
細胞壞死是機體對外界病理性刺激做出的重要反應,細胞通過自身的死亡並通過炎症反應來消除病理性刺激對機體的影響,但也可能因此誘發相關疾病的發生 [1] 
細胞壞死(cell necrosis)是有別於細胞凋亡的另一種細胞死亡方式。通常指細胞受到意外損傷,如化學因素(強酸、強鹼、有毒物質等)、物理因素(高熱、輻射等)、生物因素(病原體等)或病理性刺激時引發的細胞死亡。此時,細胞內ATP水平下降至細胞無法維持細胞生理活動,細胞質出現空泡,細胞膜損傷,細胞內含物,包括破碎的細胞器和染色質碎片外溢,引起周圍組織炎症反應。細胞壞死時染色質不發生凝集,不產生200bp的DNA降解片段,而是隨機降解,沒有凋亡小體的形成 [2] 

細胞壞死細胞壞死的機制

人體細胞的死亡有兩種基本類型,一種死亡是由細胞基因控制的,是維持內環境穩定的一種自主性細胞凋亡,即細胞濁亡;另一種是細胞壞死,是指細胞在外傷、缺血、持續高温、毒素及免疫細胞攻擊時發生的細胞崩解。細胞壞死與細胞調亡是兩種截然不同的細胞死亡現象。細胞壞死是被動性細胞死亡,是不可逆的病理變化。在我國各型肝炎病毒的感染尤其是乙型肝炎病毒,是造成肝細胞壞死最常見的原因。另外嚴重的缺血缺氧、某些營養物質(如膽鹼、蛋氨酸或必需氨基酸)供應不足以及某些毒物如四氯化碳、磷等中毒可以造成肝細胞嚴重損害,以致肝細胞發生不同程度的壞死。其形態學特徵為細胞器腫脹、細胞核固縮及跑漿大泡(bleb)形成,隨之發生DNA水解、大泡破裂、質膜完整性喪失,溶體破裂後各種酶類釋放導致細胞自溶。某些細胞成分的溢出繼發炎症細胞細胞因子、細胞毒性顆粒及毒性氧自由基等參與的炎症反應,導致周圍組織進一步損傷。因此,在許多肝臟疾病中,肝細胞壞死常包括兩個重要部分,除了原發性損傷因素導致的肝細胞壞死外,同時還存在對細胞溶解產物產生的繼發性炎症反應所導致的肝細胞破壞 [3] 

細胞壞死區別

細胞壞死與細胞凋亡
雖然凋亡與壞死的最終結果極為相似,但它們的過程與表現卻有很大差別。
細胞凋亡(apoptosis)是細胞主動的死亡過程,其發生是受程序控制,逐步激活凋亡通路引起的,不產生炎症。而壞死由於細胞內含物釋放到細胞外,導致炎症。
細胞凋亡與壞死的區別為藥物的設計與篩選,以及腫瘤治療提供了新思路。藥物所選擇的作用靶標不同,引起細胞死亡方式(凋亡或壞死)不同。藥物通過誘導細胞以凋亡方式實現細胞死亡,較不宜引發周邊組織的炎症反應,避免藥物對患者產生更大的傷害。研究發現,當抗腫瘤藥物以較低濃度作用於腫瘤細胞時,誘導腫瘤細胞凋亡,而增加藥物濃度並超過一定閾值時,就會直接引起腫瘤細胞壞死或使凋亡的細胞發生繼發性壞死,這表明細胞受到傷害而導致的死亡方式主要取決於所受傷害的水平此外,同一藥物的不同濃度、不同的作用時間對不同類型的腫瘤細胞產生的應答反應所需的閾值也相差很大。因此,在腫瘤治療中篩選並應用能夠更加特異地誘導腫瘤細胞凋亡的藥物,並研究其最適劑量和最適給藥時間,從而提高腫瘤的治療效果 [4] 

細胞壞死分類

細胞壞死急性壞死

生物體由於遇到突然的損傷引起,如車禍對人體組織的傷害,引起細胞結構的破壞而死亡,出現嚴重的壞死性反應。

細胞壞死慢性壞死

慢性壞死是緩慢發生的死亡過程,與其他細胞死亡的類型有一定的關係,例如細胞凋亡與細胞壞死可以互相轉換,此種細胞壞死的類型就是慢性壞死。
有研究表明,細胞壞死是一種“不安全”的細胞死亡方式,往往會導致細胞內的質膜破裂,細胞自溶,引發組織急性炎症(比如説心肌缺血壞死可能導致急性心肌炎症)。細胞壞死常出現在病理變化中,而細胞凋亡則是一種正常的生理現象。
我國廈門大學生命科學學院教授韓家淮教授發現,在某些細胞中,RIP3蛋白的表達量是控制細胞凋亡或細胞壞死的關鍵。如果RIP3表達量高細胞則走向壞死路徑;RIP3表達量低細胞則走向凋亡路徑。
RIP3就是一個控制細胞凋亡或壞死的生物學開關。
參考資料
  • 1.    李採娟主審;左伋主編;劉雯,王勇波副主編;王浩,王勇波,左伋,朱順,劉雯,楊玲,陳莉,郭鋒編,醫學細胞生物學=MEDICAL CELL BIOLOGY,復旦大學出版社,2016.01,第229頁
  • 2.    楊康鵑,鄭立紅主編;包金風,李鐵臣,張詠莉副主編;卜曉波,車德才,包金風等編,醫學細胞生物學,人民軍醫出版社,2013.03,第260頁
  • 3.    楊玉林,賀志安主編,臨牀肝病實驗診斷學,中國中醫藥出版社,2007.9,第25頁
  • 4.    徐威主編;謝建平,王秋雨,楊春蕾副主編;王秋雨,李紅枝,宋明,楊春蕾,趙芝娜,趙曉雲,徐威,郭薇,謝建平編,藥學細胞生物學(供藥學及相關專業用)第2版,中國醫藥科技出版社,2015.08,第423頁