死亡的细胞与正常的细胞在形态结构上有何不同

细胞死亡是生物界普遍存在的现象，它不同于机体死亡，在正常人体组织中，每天都有千千万万个细胞死亡。细胞死亡的方式主要有两种：坏死（necrosis）和程序性细胞死亡（programmed cell death）。细胞坏死是细胞对外来伤害的一种被动反应，如局部缺血、高热、物理化学损伤和生物侵袭等，均可造成细胞急速死亡。细胞坏死的主要形态学特征是细胞发生肿胀，最后导致细胞膜破裂和溶解，细胞内前炎症因子等内容物释放，引起严重的炎症反应。细胞坏死现象与人类多种疾病相关。如病毒感染引起的急性重型肝炎，其基本病理变化就是患者小叶肝细胞发生不同程度的坏死，在显微镜下可见肝汇管区及小叶内有以淋巴细胞和单核细胞为主的炎性细胞浸润、小叶网状支架被破坏。又如，在正常机体中，眼睛内的透明液体起着保持眼睛形状、保护晶体和角膜的作用，因此，液体处于动态平衡状态。而青光眼的重要病理特征是液体的排出受阻，造成眼内压增高，导致血管压迫视神经，使神经细胞坏死，造成视力逐渐减弱，最终导致失明。

与细胞坏死不同，程序性细胞死亡是受基因控制的另一种细胞死亡方式，是生物体在漫长进化过程中逐步建立起来的“自杀机制”，即细胞在一定的生理或病理条件下，遵循特定的程序，结束自身生命的过程。诱发细胞程序性死亡的因素很多，包括体外因素，如射线、药物和病毒感染等；体内因素，如肿瘤、自身免疫病和退行性病变等。程序性细胞死亡的典型形态学特征是细胞膜完整、无前炎症因子等细胞内容物流出，无炎症反应。程序性细胞死亡是机体稳定内环境和平衡细胞数量的重要调节机理。

程序性细胞死亡包括细胞凋亡（apoptosis）、自噬性细胞死亡（autophagic cell death）、类凋亡（paraptosis）、有丝分裂灾难（mitotic catastrophe）、胀亡（oncosis）、凋亡样程序性细胞死亡（model of apoptosis-like）和坏死样程序性细胞死亡（model of necrosis-like）等。目前，对细胞凋亡和自噬性细胞死亡的研究比较深入。

细胞凋亡

细胞凋亡一词最早是由英国的病理学家科尔和希腊语教授马克于1972年提出的。在希腊语中，apo的意思是脱离，ptosis的意思为落下，将这两个词组合（apoptosis）用来描述与秋叶落下和花儿凋谢类似的细胞死亡现象。到1990年代，细胞凋亡的研究获得了里程碑式的重大进展，证明细胞凋亡是基因调控的主动过程，典型的细胞凋亡过程涉及一系列胱天蛋白酶（caspase）的水解、活化和信号传递过程。

细胞凋亡与胚胎发育、组织发生、组织分化和修复等过程有紧密的联系。为适应发育或组织更新的需要，机体中的细胞会在某些特定的时刻发生凋亡。例如在皮肤外层细胞的形成过程中，皮肤细胞生成于皮肤深层，然后慢慢向外表面迁移，迁移途中有些会发生凋亡，凋亡细胞就会形成具有保护作用的皮肤角质层。又如，人的唯一透明组织——眼球晶状体的发育，在胎儿形成早期阶段，由干细胞发育来的晶状体细胞与其他所有细胞一样都含有细胞器，但随着发育和分化的进展，晶状体细胞发生特殊形式的凋亡，胞质中的细胞核和细胞器被毁坏，只保留完整的细胞膜，细胞膜内包裹着极浓稠的“晶状体蛋白质”溶液，成为成熟的晶状体。还有，在胎儿期肾上腺皮质的发育中，胚胎期肾上腺皮质原由胎儿皮质和永久皮质两部分组成，但在胎儿出生后，其胎儿皮质细胞即发生凋亡，一周内全部消失，只留下永久皮质。

此外，在成年阶段，细胞凋亡机制也是机体用于清除体内多余的、受损的、癌变的或被微生物感染的细胞的重要手段。如T淋巴细胞在胸腺成熟过程中，约有95%以上不成熟的细胞发生凋亡，只有不到5%的细胞分化为成熟的T淋巴细胞进入外周血，并发挥其免疫学功能。因此，细胞凋亡具有保证个体正常发育、维持正常生理功能，并使机体适应内外环境变化的重要生理意义。细胞凋亡调节失控或错误将会引起生物体的发育异常、功能紊乱和严重疾病。与细胞凋亡相关的疾病如滤泡性淋巴瘤、乳腺癌和白血病等恶性肿瘤，系统性红斑狼疮和肾炎等自身免疫性疾病，腺病毒和疱疹病毒感染的疾病等，均与细胞凋亡缺陷（“该死不死”）有关；而阿尔茨海默病、帕金森氏病和小脑退化症等神经退行性疾病、骨髓发育不全性疾病、缺血性损伤和酒精中毒性肝炎等则与细胞凋亡过度（“不该死的死了”）有关。

自噬性细胞死亡

自噬性细胞死亡的现象早在1960年代就已发现，它是指细胞内的溶酶体降解自身细胞器和其他大分子的过程。当细胞在缺乏营养或发生应激反应时，可发生细胞自噬现象。细胞开始自噬时，细胞质中形成大量由双层膜包裹着的待降解物质的泡状结构，称自噬泡。随后，自噬泡与溶酶体发生融合，自噬泡所包裹着的待降解物质进入溶酶体，此时的溶酶体称作自噬溶酶体。在自噬溶酶体中，待降解物质在各种酶的作用下分解成氨基酸和核苷酸等，并进入三羧酸循环，产生小分子和能量（ATP），再被细胞所利用。因此，长期以来细胞自噬被认为是细胞的自救行为，溶酶体参与其中的全过程。但近年发现，在某些条件下，细胞自噬也能导致细胞死亡，并证明自噬的发生受多种基因的严格调控，如ATG（autophagy）基因、蛋白激酶基因和磷酸酶基因等。

自噬也是细胞适应内外环境或满足自身发育需要的一种调节方式。细胞自噬与疾病的发生发展有密切的关系。在心肌和骨骼肌中，过度自噬会导致α-葡糖苷酶缺失，引起糖原分解障碍，使糖原发生堆积，导致Ⅱ型糖元贮积病的发生。在神经细胞中变性蛋白的过度堆积是帕金森病、阿尔茨海默病和亨廷顿病等神经退行性疾病的主要病理特征。患病早期，被激活的细胞自噬行为能清除这些变性蛋白，但随着病情的发展，当变性蛋白的积累速率超过自噬的清除能力，就会引起自噬的过度激活，发生自噬性细胞死亡，加重病情发展。

在机体受到脊髓灰质炎病毒和SARS冠状病毒等病原体感染时，细胞自噬具有双重作用。一方面，细胞自噬能将进入胞内的病原体，通过降解作用加以清除，保护正常细胞不被感染；另一方面，细胞自噬形成的自噬泡双层膜结构成为病毒或细菌的“避难所”，使其逃避宿主的清除作用。在肿瘤恶性病变中，癌细胞是正常机体中的异质细胞，其中的某些基因受环境的改变或抗癌药物的诱导可激活细胞自噬，抑制癌细胞的增殖。但在肿瘤发生初期，由于癌前细胞的快速增长，会造成营养和氧气供应不足，细胞自噬作用可通过降解大分子或细胞器给肿瘤细胞补充营养，从而使肿瘤细胞存活和增殖。最新的研究表明，细胞自噬与衰老也有密切关系。因此，细胞自噬对人类健康是一把双刃剑。

人们对细胞凋亡和自噬的认识主要从细胞形态、理化性质、调节基因和病理表现等方面加以辨认。许多证据表明，细胞自噬在细胞凋亡存在或不存在时都会发生，两者之间没有必然的依赖性。相反，在某些特定条件下，凋亡和自噬存在着相互拮抗、相互促进或相互替换的调节关系。