第 248 期

健康知識
生命的奧祕：細胞的死亡（上）─細胞壞死與細胞凋亡
Cell death: Necrosis and Apoptosis

細胞有其生命週期，細胞的死亡也有其規律可循。細胞死亡有兩種現象：

A. 受到外力的影響死亡，所謂細胞壞死（Death by injury --Necrosis）。
B. 由細胞內部主動執行的死亡（Death by suicide），所謂細胞凋亡（Apoptosis）或細胞程式死亡（Programmed death）。

A. 細胞壞死（Necrosis）

細胞通常因受到外來的物理性刺激或因化學物質侵入受到傷害，產生一系列的變化後死亡：

此現象包含：
1. 細胞內部胞器（organelles）如線粒體（mitochondria）遭受破壞而產生腫脹現象，細胞膜被破壞，喪失控制水分與離子通透性與完整性。
2. 細胞內外物質崩解，細胞內物質流出細胞外。
3. 壞死的細胞會引起周圍組織的發炎反應。

外來的刺激可能是因為病毒感染、藥物作用、動脈硬化或發炎反應等等，這些刺激都會造成細胞壞死。

B. 細胞凋亡（Apoptosis）

細胞凋亡（Apoptosis）是細胞主動執行的計畫性死亡（programmed death），細胞因應環境的刺激，接受特定的訊號後所自行決定的死亡。細胞凋亡是生命體的正常現象，無論是植物或動物、組織或器官的發育與分化過程中需要透過細胞凋亡來完成發育或維持正常生長，例如：

1. 蝌蚪變成青蛙，尾巴細胞自行消失，便是因為尾巴細胞透過細胞凋亡的過程而消失；
2. 高等哺乳類動物，胎兒發育成形的發育過程中許多細胞必須進行分裂與成型或消失，例如人類胚胎長到第五周時將會形成手指與腳趾，此過程需將手與腳原有的「蹼」去除，因此生成為「蹼」的細胞需要進行細胞凋亡而消失，以讓五根手指和五根腳趾突顯出來；
3. 眼睛中玻璃體和晶狀體的細胞死亡，是眼睛能感受到光線的重要一環；
4. 皮膚的角質細胞也進行細胞凋亡，角質細胞由最底層往上層層推出，最後讓角質化的死細胞成為皮膚最外表的角質層；
5.細胞凋亡促使月經開始時子宮內膜（the endometrium）可以自行脫落；
6.腦部神經細胞之間形成突觸（synapses, 神經元的軸突接觸）連結時，需要去除多餘的神經細胞。

細胞凋亡時細胞會有一系列的改變：

1. 細胞萎縮（shrink）；
2. 在表面產生小囊胞（blebs）；
3. 細胞核中染色質（DNA和蛋白質）退化分解，激發相關基因調控因子產生作用（例如腫瘤抑制基因如p53）；
4. 細胞色素c（cytochrome c）由粒線體中分解溢出到細胞質；
5. 細胞崩潰，分解成片段（凋亡小體）；
6. 原本在細胞膜內的磷脂絲氨酸（phospholipid phosphatidyl serine）會翻轉到細胞膜表面，做為吸引吞噬細胞的信號；
7. 凋亡小體形成後迅即被鄰近細胞（巨噬細胞、內皮細胞、上皮細胞）吞噬、消化；
8. 噬菌作用的（Phagocytic）細胞分泌出細胞激素（cytokines, 例如:IL-10 and TGF-β）抑制發炎。整個凋亡過程，細胞遺骸（凋亡小體）被一個一個包起來，不會影響周圍組織其他正常的細胞，也不會引起周圍組織的發炎反應現象。

細胞凋亡是維持生命正常現象不可或缺的一環

成熟的生命體中，需透過細胞凋亡達成維護生命正常運作的任務，例如：

1. 器官或生物體內細胞數目和組織大小的控制；
2. 器官或組織正常新陳代謝的細胞更新；
3. 免疫系統對喪失功能的細胞或是有潛在危險的細胞進行選擇與清除；
4. 清除變壞的細胞；
5. 對生殖細胞進行選擇（生殖器官內約95%的生殖細胞會在其成熟之前進行細胞凋亡以清除多餘的生殖細胞）。

細胞凋亡另一項特殊使命

細胞凋亡還有另一項特殊使命，就是要消除對器官組織整體運作具有威脅性的細胞，例如：

1. 感染病毒的細胞：細胞毒素T淋巴細胞（Cytotoxic T lymphocytes, CTLS）可以消滅感染病毒的細胞，其中一個方法就是啟動該細胞的細胞凋亡（某些病毒會發動反制阻止細胞凋亡）。
2. 免疫系統的細胞在引發細胞免疫反應之後，免疫系統的細胞（effecter cells）也會被去除，以免他們攻擊身體的組成（constituents）。細胞毒素T淋巴細胞（CTLS）可以彼此啟動其他的CTLS的細胞凋亡，甚至於自己本身的細胞凋亡。免疫系統的細胞自身的細胞凋亡的機制如果產生缺陷，將導致免疫性疾病如狼瘡性紅斑（lupus erythematosus）和類風濕關節炎（rheumatoid arthritis）等疾病。
3. DNA受損的細胞因為基因體受損將產生嚴重的威脅，例如：
（1）胚胎細胞的基因如果受損將阻礙正常發育；
（2）形成癌細胞。
當細胞的DNA受損，細胞的反應通常是增加p53基因調控蛋白質。p53是細胞凋亡的引發因子（potent inducer），不過p53基因如果發生突變，將產生有缺陷的蛋白質，反而會造成麻煩，在很多癌細胞中就可以檢測到這種p53突變後產生的蛋白質。
4. 放射線和化學物質也會引發癌細胞進入細胞凋亡程序而達到治療的效果。

參考文獻：
1.Apoptosis, Wikipedia, the free encyclopedia 維基百科
2.http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/A/Apoptosis.html
《文：編輯中心陳麗秋編譯；審稿：學術發展處張素芝博士；圖片來源：維基百科》