细胞死亡的分类.doc

博士生资格考试综述(2005年10月24日)
细胞死亡的分类
吕冰峰
北京大学基础医学院免疫学系分子免疫实验室
北京大学人类疾病基因研究中心
摘要:细胞死亡是多细胞生物生命过程中重要的生理或病理现象。细胞死亡有很多种,基于不同的分类标准,其分类结果也不一样。细胞死亡有程序性和非程序性之分,后者即坏死。程序性细胞死亡按其发生机制不同可以分为凋亡、自吞噬性程序性细胞死亡、Paraptosis、细胞有丝分裂灾难、胀亡等。也有很多学者按照死亡时细胞的形态特征进行分类:按照细胞核形态可以分为凋亡、凋亡样程序性细胞死亡、坏死样程序性细胞死亡和坏死;按照Clarke形态学分类,程序性细胞死亡分为I、II、III类。形态学分类与机制分类有很大的重叠,我们总结了它们的对应关系。
关键词:程序性细胞死亡,凋亡,自吞噬,Paraptosis,细胞有丝分裂灾难,胀亡,坏死
一、前言
多细胞生物的发育及生存依赖于其细胞分裂增殖和死亡之间的平衡,一旦这种平衡被打破,就会发生胚胎发育异常、退行性疾病以及癌症等。所以在进化过程中,多细胞生物逐渐拥有了复杂而精密的调节机制维持这种平衡。
细胞的死亡形式多种多样,在过去的150年其分类主要基于形态学[1]。而在最近的30年里,由于死亡分子机制方面的研究取得长足进步,使得死亡的分类更加科学化。但是,由于认识的局限性,细胞死亡分类的现状是形态和机制并存,甚至给人一种混乱的感觉,本文将对现有的细胞死亡分类加以综述,并尽量将形态学分类与机制分类联系起来。
二、非程序性细胞死亡
程序性细胞死亡的共同点在于它们是细胞主动的死亡过程,能够被细胞信号转导的抑制剂阻断,而非程序性细胞死亡则是细胞被动的死亡过程,不能被细胞信号转导的抑制剂阻断[2]。
非程序性细胞死亡即坏死,是指细胞在受到环境中的物理或化学刺激时所发生的细胞被动死亡[3]。其主要形态学特点是胞膜的破坏,细胞及细胞器水肿(胞浆泡化),但染色质不发生
凝集。细胞死亡后,细胞内容物及前炎症因子释放,趋化炎症细胞浸润引起炎症,以去除有害因素及坏死细胞并进行组织重建。
哈佛大学医学院的袁均英教授和她的研究小组通过高通量的筛选,找到了一种化学小分子Necrostatin-1,能够抑制Fas/TNFR引起的坏死。该分子能专一性地阻断细胞坏死,但对凋亡没有抑制作用,这种死亡方式被他们命名为Necroptosis[4]。他们的研究还指出,坏死也能由细胞信号通路介导。所以说,坏死不都是非程序性的,很多信号通路介导坏死的发生,其原因可能是由于认识的局限性,很多和坏死形态相似的死亡被误认为是坏死,因此应该把传统意义的坏死分为两类,即坏死和坏死样程序性细胞死亡[5]。
三、程序性细胞死亡
程序性细胞死亡的分类方式大致有两种,即基于死亡机制的分类和基于形态学的分类。基于机制可以将程序性细胞死亡分为两大类:Caspase依赖的和Caspase非依赖的。前者即典型的凋亡,后者包括自吞噬性程序性细胞死亡、Paraptosis、细胞有丝分裂灾难、胀亡等。基于形态学的分类又有两种:一种将程序性细胞死亡分为凋亡、凋亡样程序性细胞死亡和坏死样程序性细胞死亡;另一种则分为I类、II类和III类程序性细胞死亡。
(一)基于机制的程序性细胞死亡分类
1. 凋亡
1972年Kerr从形态学的角度