細胞凋亡：定義、途徑、意義和作用

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什麼是細胞凋亡？

你見過鴨子的腳嗎？它們腳趾之間有蹼。你知道你出生前手指和腳趾之間也曾有蹼嗎？你的手指確實像鴨子的蹼足一樣。那麼為什麼它們不再有蹼了呢？

你可以戴上戒指，並獨立地活動每個腳趾，這都要歸功於細胞凋亡。細胞凋亡又稱程式性細胞死亡或細胞自殺。這聽起來可能相當悲觀，但生存卻依賴於它。為什麼？部分要感謝細胞凋亡，許多事物，包括你的器官，才能保持適當的大小、形狀、位置和功能。這個詞有多種發音方式。有些人讀作“a-pop-toe-sis”，而其他人則堅持讀作“ape-o-toe-sis”，第二個“p”不發音。現在你明白細胞凋亡是一種程式性細胞死亡了。你應該瞭解，主要存在兩種型別的細胞死亡。

• 當細胞受損時，它不會發生細胞凋亡；相反，它會發生**壞死**，這是一種不同的細胞死亡方式，會引起炎症，釋放毒素到附近的細胞，並且經常導致更多的問題。

• 然而，發生**細胞凋亡**的細胞不會經歷這些副作用。相反，所有的一切都包含在細胞膜內，細胞膜作為細胞的外邊界。

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識別凋亡細胞的一種方法是透過：

• 染色質濃縮

• 膜泡形成（或形成不規則的凸起）

• 細胞體積縮小

• 核膜崩解

細胞會被巨噬細胞或鄰近細胞吞噬而被破壞。是的，凋亡細胞會被吞噬，其成分會被回收利用；雖然這可能有點令人不安，但請記住，這是我們生存的重要組成部分。

細胞凋亡途徑

細胞外環境和細胞內環境的凋亡途徑是導致細胞凋亡的兩種重要的訊號機制。

• 細胞凋亡的外部途徑由細胞外環境啟動。它始於細胞外部。

• 當細胞受損時，細胞凋亡的內部機制會在損傷引起的應激啟動凋亡途徑時啟動。

半胱氨酸蛋白酶或caspases的啟用導致蛋白水解級聯反應的啟用。這透過外部和內部途徑消除垂死的細胞。

細胞凋亡途徑有兩種不同的型別

• 外在途徑——這個途徑的另一個名稱是死亡受體途徑。來自細胞外部的訊號指示它透過細胞凋亡的“外在”途徑執行程式性細胞死亡。如果細胞生病或不再需要，這可能會發生。細胞凋亡的外在途徑包含許多階段，每個階段都可能由於基因表達或其他分子而被“上調”或“下調”，這類似於引發細胞複雜變化的許多過程。

• 內在途徑——內在途徑的另一個名稱是線粒體途徑。當檢測到DNA損傷時，細胞的一個基因或蛋白質會發出細胞死亡的訊號。例如，化學療法和/或放射療法可能會啟動內在細胞凋亡過程。它是由各種外部和內部應激因素觸發的，包括氧化應激、缺血和DNA損傷。此外，它對於細胞形成和去除受損細胞至關重要。細胞凋亡的內線上粒體途徑是一個有趣的新的治療靶點，有效靶向該系統具有改變多種癌症治療環境的潛力。

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細胞凋亡的步驟

• **細胞萎縮**——細胞體積減小是程式性細胞死亡的一個反覆出現的特徵，正如在所有型別的細胞凋亡中所見。

• **細胞破碎**——在這個階段，細胞核中的DNA濃縮並斷裂成大小均勻的碎片。

• **細胞骨架崩塌**——在這個階段，發育中的生物體的細胞骨架崩塌。

• **核膜分解**——現在核遮蔽被分解了。

• 在這個階段，細胞會發生形態變化，包括形成離散的凋亡小體、細薄的膜突起和膜泡形成。

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細胞凋亡的意義

以下是細胞凋亡重要的原因：

• 在多細胞生物中，它有助於維持體內平衡。

• 細胞凋亡控制著身體的大小。

• 細胞凋亡的過程使生物體的細胞數量保持恆定。

• 細胞凋亡使身體能夠清除不需要的細胞。

• 細胞凋亡清除有害的T淋巴細胞。

• 細胞發育依賴於程式性細胞死亡。

細胞凋亡的作用

細胞凋亡是生物體體內的一個關鍵過程。該過程發揮以下作用，僅舉幾例：

• 細胞凋亡是導致胎兒發育過程中手指分離的原因。

• 神經管背側閉合是其結果。

• 由於程式性細胞死亡，殘留物（如前腎）被清除。

• 在胎兒性別決定過程中，透過細胞死亡消除沃爾夫氏管。

• 尿囊中的細胞凋亡使得能夠清除膀胱和臍帶之間的區域中的多餘組織。

細胞凋亡與癌症之間的關係

癌症的另一個名稱是致癌作用。由於一系列遺傳改變，正常細胞會變成惡性細胞，而導致這種惡性轉化所需的細胞改變之一是避免細胞死亡。與細胞凋亡類似，大量細胞死亡會降低個體患癌症的風險。當癌症患者的身體發生細胞凋亡時，可以做出診斷而沒有任何風險因素。如果細胞凋亡訊號通路有效，則可以從體內清除這些不需要的細胞。癌症的主要原因是這些細胞能夠阻止細胞凋亡，從而導致它們不受控制地增殖。

常見問題

Q1. 舉例說明細胞凋亡？

A1. 人類神經系統——在人類胚胎神經系統早期發育過程中，很大一部分（幾乎50%）的細胞透過細胞凋亡被清除。關於如此多神經元損失的確切原因存在一些不確定性。然而，據推測，形成更多細胞以確保該過程的有效性，因為神經元傾向於形成複雜的連線。這導致產生更多的神經元，後來被清除以維持神經系統中神經元的數量。

Q2. 哪些因素影響細胞凋亡？

A2. 刺激的型別和/或刺激的強度有時可以決定細胞是透過細胞凋亡還是壞死死亡。許多不利刺激，包括熱、輻射和缺氧以及細胞毒性抗癌藥物，當濃度高時會產生壞死，但它們也可以啟用中等數量的細胞凋亡。

Q3. 細胞凋亡有什麼作用？

A3. 細胞凋亡具有可能具有有害突變的候選細胞。細胞凋亡機制的失敗將導致細胞不受控制地生長和分裂，最終導致腫瘤的形成。

Q4. 根據表面存在的成分，如何識別凋亡小體？

A4. 凋亡小體表面的磷脂醯絲氨酸使它們易於識別。一種叫做磷脂醯絲氨酸的物質通常位於質膜的內表面。

Q5. 注射了Bcl-2的細胞會發生細胞凋亡嗎？

A5. Bcl-2是抗凋亡蛋白。促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白的健康平衡維持著細胞凋亡。在這種情況下，不會發生細胞凋亡。