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本文原刊於 可知雜誌。

乙每天，您體內有數以百萬計的細胞死亡。有些人一聲巨響就出去了，有些人則嗚咽著出去。

如果受傷或感染，他們可能會意外死亡。或者，如果他們的壽命超過了自然壽命或開始衰竭，他們可以精心安排一個理想的死亡，並將遺體整齊地收拾起來。

最初，科學家認為這是動物細胞死亡的唯一兩種方式，一種是意外死亡，另一種是乾淨整潔的死亡方式。但在過去的幾十年裡，研究人員已經累積了更多新的細胞死亡場景，其中一些是特定於某些細胞類型或情況。了解這種死亡模式可以幫助科學家拯救好細胞並殺死壞細胞，從而找到治療感染、自體免疫疾病和癌症的方法。

「這裡有很多很多不同的口味，」紐約紀念斯隆凱特琳癌症中心的細胞生物學家 Michael Overholtzer 說。他估計現在有超過 20 個不同的名稱來描述細胞死亡的種類。

以下是一些細胞死亡的經典和新模式。

非計劃性細胞死亡：壞死

細胞可能會發生很多不好的事情：它們受傷或燒傷、中毒或缺氧、被微生物感染或其他疾病。當細胞意外死亡時，稱為壞死。

壞死有幾種類型，但沒有一種是漂亮的：就壞疽而言，當細胞缺乏血液時，細胞就會腐爛。在其他情況下，垂死的細胞會液化，有時會變成黃色的黏液。被結核病破壞的肺細胞會變成糊狀和白色——這種類型的技術名稱是“乾酪樣”壞死，字面意思是“奶酪狀”。

除壞死之外的任何形式的死亡都被認為是“程序性的”，這意味著它是細胞故意進行的，因為它被損壞或已經失去了作用。

美好、乾淨的死亡：細胞凋亡

田納西州孟菲斯市聖裘德兒童研究醫院的免疫學家 Thirumala-Devi Kanneganti 表示，程序性細胞死亡的兩種主要類型是「無聲的和暴力的」。細胞凋亡於 1972 年首次命名，是一種原始的沉默類型：它是一種乾淨、乾淨的細胞死亡形式，不會喚醒免疫系統。

當細胞受損或已經達到其目的時，這會很方便。例如，細胞凋亡使蝌蚪在變成青蛙時丟棄尾部細胞，或使人類胚胎處理髮育中的手指之間的蹼。

細胞收縮並與鄰近細胞分離。細胞核中的遺傳物質分裂成碎片，這些碎片相互擠壓在一起，細胞核本身也破碎了。膜起泡起泡，細胞崩解。其他細胞吞噬這些碎片，保持組織整潔。

危險訊號：壞死性凋亡和細胞焦亡

這些是暴力的類型，它們幫助擴大了細胞死亡的範圍，超越了細胞凋亡和壞死。當細胞被病毒或其他傳染源劫持時，它們通常會參與其中。他們沒有淪為病毒工廠，反而自殺。這些細胞揮舞著大紅旗，以釋放化學物質的形式提醒免疫系統介入並拯救它們的鄰居。

在 1998 年的一項研究中，一個研究小組禁用了培養皿中生長的細胞進行凋亡的能力，但細胞仍然死亡。但他們以一種混亂的方式做到了這一點，由於其混合了細胞凋亡和壞死特徵，因此被稱為壞死性凋亡。與壞死一樣，細胞及其細胞器腫脹，然後外膜破裂。壞死性凋亡是一種方便的備用機制，因為某些感染因子會阻止細胞凋亡。

然後是細胞焦亡，首次在 1992 年在感染痢疾細菌的白血球中觀察到，並於 2001 年命名。與壞死性凋亡一樣，細胞會腫脹。它們會活化在細胞膜上戳洞的酶，因此它們的內容物洩漏出來，引發免疫反應。

Kanneganti 說，無論是焦亡還是壞死性凋亡，都需要這種免疫反應來激活身體對感染的防禦，例如煮熟入侵者的發燒，他與人合著了一篇關於2020 年細胞死亡分子的文章。 免疫學年度評論。但如果太多細胞死亡或免疫系統陷入「開啟」狀態，可能會導致持續的發炎或自體免疫疾病。

混合搭配：PANoptosis

在感染、發炎甚至癌症的情況下，免疫細胞也可能需要死亡。當卡內甘蒂的研究小組研究這個過程時，他們注意到另一種死亡模式，其中包含細胞凋亡、壞死性凋亡和細胞焦亡等元素。他們使用每種經典類型的第一個字母，將其命名為 PANoptosis。從那時起，研究人員也在其他種類的細胞中發現了這種混合死亡方法。

在 PANoptosis 中，細胞組裝一個稱為 PANoptosome 的大型蛋白質機器。這會活化酵素來刺穿細胞膜。當細胞死亡時，它會釋放紅旗分子，告訴其他免疫細胞出現了問題。

為什麼細胞需要這麼多方法才能達到同樣的致命結局？卡內甘蒂推測，細胞可能在與致病微生物的軍備競賽中進化出這些不同的選擇。為了生存，微生物可能會試圖阻止細胞死亡。但如果細胞具有多種死亡機制，它可以以另一種方式自殺，犧牲自己來阻止病原體。

神風特攻隊殺：NETosis

免疫細胞可能會更戲劇性地犧牲自己，以神風特攻隊的方式消滅周圍的病原體。這種聳人聽聞的行為是被稱為嗜中性球的白血球的職權範圍，它們巡邏感染區域並吞噬入侵者。

但有時傳染源太大或太多，難以吞噬。嗜中性球改變策略，向病原體吐出自己的 DNA，將入侵者困在基因組網中。它被稱為 NETosis（中性粒細胞胞外陷阱）。然後其他細胞則處理掉纏繞的病原體。

加州大學聖地牙哥分校醫學院研究這一現象的免疫學家本·克羅克(Ben Croker) 表示，有時，投網細胞在發生這種情況時已經死亡或死亡，使其成為殭屍細胞，做出最後的利他行為。

死亡金屬：銅死亡與鐵死亡

馬薩諸塞州劍橋布羅德研究所的癌症生物學家 Todd Golub說，雖然癌細胞看起來不祥，但實際上它們很容易死亡。 “關鍵是，”他補充道，“是找到正確的觸發點。”

戈盧布的研究團隊在將銅運送到細胞的藥物中發現了觸發因素。該團隊仍在研究如何讓細胞在 2022 年將其命名為「銅凋亡」的過程中發出嘎嘎聲。

紐約哥倫比亞大學的化學生物學家布倫特·斯托克韋爾發現，鐵對癌細胞也可能是致命的。除了腫瘤之外，大腦、肝臟和腎臟中的正常細胞似乎特別容易受到這種形式的細胞死亡的影響，他於2012 年將其命名為鐵死亡。死亡，甚至在酵母和植物中也存在這種現象。 癌症生物學年度回顧。

斯托克韋爾和其他研究人員正在努力尋找藥物或特殊飲食來激活鐵死亡以對抗癌症，或阻止它以保護細胞免於死於阿茲海默症等疾病。

吃我：腸病

Overholtzer 在 2000 年代初期研究乳癌細胞時，注意到一些奇怪的事情：癌細胞鑽入其他細胞。 2007 年，他和他的實驗室主管將這種現象稱為「entosis」。

入侵的細胞最終被包裹在一個大的膜泡中。它可能會挨餓並發生細胞凋亡，或被周圍的細胞殺死。然後外層細胞消化其殘餘物。

但有時，奇怪的是，它會存活下來並跳出細胞，再次獨立生活。注意到這一點，一些研究人員提出，嵌入現象為癌細胞提供了一種暫時隱藏免疫系統或抗癌藥物的方法。

戈盧布推測，關於細胞死亡還有很多東西要了解，可能還有一些死亡模式有待發現。

最終，生命的研究需要對細胞死亡的研究。正如日本作家村上春樹所寫：“死亡的存在，不是作為生命的對立面，而是作為生命的一部分。”

本文原刊於 可知雜誌，一份致力於讓所有人都能獲得科學知識的非營利出版物。註冊 可知雜誌’的時事通訊。

主圖：白血球向病原體噴出 DNA，殺死病原體，這個過程稱為 NETosis。這是科學家發現的 20 多種細胞死亡類型之一。圖片來源：Luca9257 / Shutterstock。

• 琥珀舞

  發表於 2024 年 10 月 2 日

  琥珀之舞， 可知雜誌 洛杉磯地區的貢獻者，在她作為細胞生物學家的歲月裡殺死了許多細胞。

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