細胞・細胞小器官・核：細胞周期と細胞死

🧠 細胞周期は「準備（間期interphase間期（interphase）interphase（間期））→分裂（M期M phaseM期（M phase）M phase（M期））」の2幕構成、細胞死は「プログラムされた静かな自殺（アポトーシス）」と「事故的で炎症を起こす崩壊（壊死）」の対比、と2組に分けて覚える。 両方とも「秩序」がキーワード——細胞周期はチェックポイント checkpoint チェックポイント（checkpoint） checkpoint（チェックポイント） による秩序立った進行、アポトーシスは周囲を巻き込まない秩序立った自己解体である。

細胞周期

細胞周期は間期interphase間期（interphase）interphase（間期）と分裂期（M期M phaseM期（M phase）M phase（M期）, mitosis）からなる。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='G1 phase'>G1期</span>（成長・タンパク質合成）"]
  A --> B["S期（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='deoxyribonucleic acid'>DNA</span>複製）"]
  B --> C["G2期（分裂への準備）"]
  C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='M phase'>M期</span>（分裂：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mitosis'>核分裂</span>＋<span class='jp-term jp-term-diagram' title='cytokinesis'>細胞質分裂</span>）"]
  D --> A
  D --> E["G0期（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='telogen (phase)'>休止期</span>：分裂を離脱）"]

各期の移行点 transition point 移行点（transition point） transition point（移行点） にはチェックポイントcheckpointチェックポイント（checkpoint）checkpoint（チェックポイント）があり、DNA損傷や複製の不備を検出すると周期の進行を止める。この監視機構が破綻すると、異常なDNAをもった細胞が分裂を続け、腫瘍化transformation 腫瘍化（transformation）transformation（腫瘍化） のリスクが高まる。

⭐ G0期にとどまる細胞（成熟ニューロン、成熟心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） など終末分化細胞 terminally differentiated cell終末分化細胞（terminally differentiated cell） terminally differentiated cell（終末分化細胞））は基本的に再分裂できない——これは組織の再生能 regenerative capacity 再生能（regenerative capacity） regenerative capacity（再生能） 力を左右する重要な原則で、なぜ心筋梗塞後 post-MI 心筋梗塞後（post-MI） post-MI（心筋梗塞後） の心筋やニューロンの損傷が再生しにくいかの根拠になる（対照的に上皮・造血系Hematopoietic System 造血系（Hematopoietic System）Hematopoietic System（造血系） は活発に分裂を続ける）。

⚠️ ただし「一生入れ替わらない」は行き過ぎである。 冷戦期の核実験で大気中に増えた¹⁴Cが、その年に合成されたDNAへ取り込まれることを利用してヒト細胞の「生まれ年」を測る方法（炭素14年代測定）で、ヒト心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） は25歳で年約1%、75歳で年約0.45%の速度で入れ替わり、生涯で交換されるのは全体の50%未満と推定された¹。同じ手法で海馬では片側あたり1日約700個の新生ニューロンが加わり、入れ替わる集団（海馬ニューロンの約3分の1）の年1.75%に相当することが示されている²。終末分化細胞terminally differentiated cell 終末分化細胞（terminally differentiated cell）terminally differentiated cell（終末分化細胞） が上皮や造血系 Hematopoietic System 造血系（Hematopoietic System） Hematopoietic System（造血系） のように分裂で自己複製しないという原則は変わらないが、正確には再生能regenerative capacity 再生能（regenerative capacity）regenerative capacity（再生能） ゼロではなく「極めて遅い」であり、心筋梗塞後post-MI 心筋梗塞後（post-MI）post-MI（心筋梗塞後） に組織が戻らないのはこの速度が損傷の規模に到底追いつかないためである。

有糸分裂の4期

細胞死：アポトーシスと壊死

flowchart TD
  A["細胞死"]
  A --> B["アポトーシス：プログラム細胞死"]
  A --> C["壊死：病的な細胞死"]
  A --> D["制御されたネクローシス<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='necroptosis'>ネクロプトーシス</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyroptosis'>パイロトーシス</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ferroptosis'>フェロトーシス</span>など<br>形態は壊死だが<span class='jp-term jp-term-diagram' title='Molecular Mechanisms'>分子機構</span>は制御されている"]

⚠️ 「アポトーシス＝制御された死／壊死＝制御されない死」という二分法 dichotomy 二分法（dichotomy） dichotomy（二分法） は、現在の分類では成立しない。 細胞死命名 nomenclature 命名（nomenclature） nomenclature（命名） 委員会（NCCD）の2018年勧告は、形態ではなく分子機構Molecular Mechanisms分子機構（Molecular Mechanisms）Molecular Mechanisms（分子機構）に基づいて制御された細胞死を細分し、内因性・外因性アポトーシスに加えてネクロプトーシスnecroptosisネクロプトーシス（necroptosis）necroptosis（ネクロプトーシス）（RIPK3-MLKL経路）、パイロトーシスpyroptosisパイロトーシス（pyroptosis）pyroptosis（パイロトーシス）（インフラマソームinflammasome インフラマソーム（inflammasome）inflammasome（インフラマソーム） →ガスダーミンDによる膜孔形成 pore formation膜孔形成（pore formation） pore formation（膜孔形成））、フェロトーシスferroptosisフェロトーシス（ferroptosis）ferroptosis（フェロトーシス）（鉄依存性の脂質過酸化 lipid peroxidation脂質過酸化（lipid peroxidation） lipid peroxidation（脂質過酸化））、MPT依存性ネクローシス、パルタナトスparthanatosパルタナトス（parthanatos）parthanatos（パルタナトス）、エントーシス、NETotic細胞死、リソソーム依存性細胞死、オートファジー依存性細胞死、免疫原性細胞死immunogenic cell death免疫原性細胞死（immunogenic cell death）immunogenic cell death（免疫原性細胞死）、細胞老化senescence細胞老化（senescence）senescence（細胞老化）、分裂期カタストロフィなどを定義している³。これらの多くは形態的には壊死に見える（膜が破れ内容物が漏れて炎症を起こす）のに、遺伝的にプログラムされている点が要点で、上の表の「壊死＝受動的・偶発的」は虚血・熱傷のような偶発的壊死に限った説明として読む。

💡 アポトーシスが「周囲を巻き込まない」自己解体である一方、壊死は細胞膜が破れて内容物が漏れ出すため炎症を惹起する——この違いが、なぜ発生過程の正常な細胞除去（指の水かきの退縮など）はアポトーシスで静かに進むのに対し、梗塞や外傷による組織障害は炎症反応を伴うのかを説明する。なお「巻き込まない」のは静かだからではなく、片づけの合図が先に出るからである。平常時ホスファチジルセリン phosphatidylserine ホスファチジルセリン（phosphatidylserine） phosphatidylserine（ホスファチジルセリン） はフリッパーゼ flippase フリッパーゼ（flippase） flippase（フリッパーゼ） によって細胞膜の細胞質側（内葉）に閉じ込められているが、アポトーシスがスクランブラーゼ scramblase スクランブラーゼ（scramblase） scramblase（スクランブラーゼ） を活性化すると速やかに細胞表面へ反転露出し、これが貪食細胞 phagocytes 貪食細胞（phagocytes） phagocytes（貪食細胞） に対する「私を食べろ（eat me）」シグナルになる⁴。内容物が漏れ出す前に隣接細胞・マクロファージが丸ごと飲み込む、という順序で押さえる。

まとめ

• 細胞周期はG1・S・G2期からなる間期 interphase 間期（interphase） interphase（間期） とM期 M phase M期（M phase） M phase（M期） （有糸分裂）に分かれ、チェックポイントcheckpoint チェックポイント（checkpoint）checkpoint（チェックポイント） がDNA損傷などを監視する。
• G0期にとどまる終末分化細胞 terminally differentiated cell 終末分化細胞（terminally differentiated cell） terminally differentiated cell（終末分化細胞） （成熟ニューロン・心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） など）は基本的に再分裂しない。ただし¹⁴C年代測定ではヒト心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） は25歳で年約1%（75歳で0.45%）、海馬では片側あたり1日約700個の新生ニューロンという緩やかな入れ替わりが示されており、再生能regenerative capacity 再生能（regenerative capacity）regenerative capacity（再生能） はゼロではなく「極めて遅い」。
• 有糸分裂は前期 prophase前期（prophase） prophase（前期）・中期・後期・終期telophase 終期（telophase）telophase（終期） の4段階を経て、続く細胞質分裂 cytokinesis 細胞質分裂（cytokinesis） cytokinesis（細胞質分裂） で2つの娘細胞になる。
• アポトーシスは炎症を起こさないプログラム細胞死、壊死は膜破綻により炎症を誘発する病的細胞死である。アポトーシス細胞apoptotic cell アポトーシス細胞（apoptotic cell）apoptotic cell（アポトーシス細胞） が炎症を起こさないのはホスファチジルセリン phosphatidylserine ホスファチジルセリン（phosphatidylserine） phosphatidylserine（ホスファチジルセリン） 露出という「eat me」シグナルで漏出前に貪食されるため。
• 制御された細胞死はアポトーシスに限らず、ネクロプトーシスnecroptosisネクロプトーシス（necroptosis）necroptosis（ネクロプトーシス）・パイロトーシスpyroptosisパイロトーシス（pyroptosis）pyroptosis（パイロトーシス）・フェロトーシスferroptosis フェロトーシス（ferroptosis）ferroptosis（フェロトーシス） など「形態は壊死だが分子機構 Molecular Mechanisms 分子機構（Molecular Mechanisms） Molecular Mechanisms（分子機構） は制御されている」型がNCCD 2018で定義されている。