細胞壊死

🧠 全体像：壊死はどの原因（酸素欠乏oxygen deprivation酸素欠乏（oxygen deprivation）oxygen deprivation（酸素欠乏）・毒性・感染など）から入っても、最終的にはATP枯渇とCa²⁺流入という同じ経路をたどり、膜が破綻して内容物が漏れ出すからこそ急性炎症acute inflammation急性炎症（acute inflammation）acute inflammation（急性炎症）を伴う——この「膜の破綻＝炎症あり」という一点が、炎症を伴わないアポトーシスとの決定的な違いになる。

定義

• 壊死 ＝ 生体内in vivo生体内（in vivo）in vivo（生体内）で起こる、限局的で制御されない細胞・組織・臓器の死。急性炎症acute inflammation急性炎症（acute inflammation）acute inflammation（急性炎症）を伴う。
• 細胞膜が崩壊し、細胞内の酵素が漏出することで炎症反応が起こる。
• 一般に病的な現象（アポトーシスがしばしば生理的なのと対照的）だが、常に望ましくないわけではない（例：腫瘍細胞の壊死はむしろ望ましい）。

原因

• 酸素欠乏oxygen deprivation酸素欠乏（oxygen deprivation）oxygen deprivation（酸素欠乏）
  • 低酸素症hypoxia低酸素症（hypoxia）hypoxia（低酸素症） ＝ O₂供給の低下（ガス交換障害gas exchange impairmentガス交換障害（gas exchange impairment）gas exchange impairment（ガス交換障害）：肺炎など、または運搬能の低下：貧血・CO中毒など）。単独で壊死を起こすことは稀（均一に広がる）。
  • 虚血 ＝ ある領域への血流の途絶・不足。より危険で、突然かつO₂も栄養も供給が断たれるため、適応する時間がない。
• 化学的因子chemical agents化学的因子（chemical agents）chemical agents（化学的因子）： 浸透圧活性物質osmotically active substances浸透圧活性物質（osmotically active substances）osmotically active substances（浸透圧活性物質）（ブドウ糖・塩）、高圧酸素hyperbaric oxygen高圧酸素（hyperbaric oxygen）hyperbaric oxygen（高圧酸素）、膜透過性membrane permeability膜透過性（membrane permeability）membrane permeability（膜透過性）を乱す物質、薬物。
• 感染因子infectious agents感染因子（infectious agents）infectious agents（感染因子）： 真菌・ウイルス・細菌とその毒素。
• 遺伝的欠陥genetic defects遺伝的欠陥（genetic defects）genetic defects（遺伝的欠陥）： 機能タンパク質の欠損、DNAや異常フォールディングタンパク質misfolded proteins異常フォールディングタンパク質（misfolded proteins）misfolded proteins（異常フォールディングタンパク質）の蓄積。
• 栄養の不均衡： ビタミン欠乏vitamin deficiencyビタミン欠乏（vitamin deficiency）vitamin deficiency（ビタミン欠乏）、あるいは過剰（肥満 → 脂肪細胞adipocyte脂肪細胞（adipocyte）adipocyte（脂肪細胞）の破裂）。
• 物理的因子physical agents物理的因子（physical agents）physical agents（物理的因子）： 外傷、極端な温度、放射線、圧の変化。
• 免疫反応： 自己免疫・アレルギー。
• 加齢： テロメアの進行性の短縮。

形態

形態変化は酵素による消化の結果として生じる。ヘテロリシスheterolysisヘテロリシス（heterolysis）heterolysis（ヘテロリシス）（白血球の酵素）またはオートリシスautolysisオートリシス（autolysis）autolysis（オートリシス）（細胞自身のリソソーム酵素）による。

核の変化

• 核濃縮Pyknosis核濃縮（Pyknosis）Pyknosis（核濃縮） → クロマチンの凝縮、萎縮した好塩基性の核。
• 核崩壊Karyorrhexis核崩壊（Karyorrhexis）Karyorrhexis（核崩壊） → 核の断片化fragmentation断片化（fragmentation）fragmentation（断片化）。
• 核融解Karyolysis核融解（Karyolysis）Karyolysis（核融解） → DNaseによるクロマチンの溶解、好塩基性の消失。

細胞質の変化

• 好酸性の増強（変性タンパク質がエオジンeosinエオジン（eosin）eosin（エオジン）に結合、好塩基性のRNAが減少）。
• ガラス様glass-likeガラス様（glass-like）glass-like（ガラス様）・均質な外観（ATP低下 → グリコーゲン顆粒glycogen granulesグリコーゲン顆粒（glycogen granules）glycogen granules（グリコーゲン顆粒）の減少）。
• 空胞化vacuolization (vacuolation)空胞化（vacuolization (vacuolation)）vacuolization (vacuolation)（空胞化）（細胞小器官organelles細胞小器官（organelles）organelles（細胞小器官）の消化）。
• ミエリン像myelin figuresミエリン像（myelin figures）myelin figures（ミエリン像）（リン脂質の残渣residue残渣（residue）residue（残渣）。石灰化するとカルシウム石鹸calcium soapカルシウム石鹸（calcium soap）calcium soap（カルシウム石鹸）となる）。
• 膜の断片化fragmentation断片化（fragmentation）fragmentation（断片化）。

細胞傷害のメカニズム

主な標的：ミトコンドリア、細胞膜、タンパク質合成、細胞骨格、遺伝装置。

1. ATP枯渇（低酸素・虚血 → 酸化的リン酸化oxidative phosphorylation酸化的リン酸化（oxidative phosphorylation）oxidative phosphorylation（酸化的リン酸化）の低下）：
   • Na⁺ポンプの機能不全 → Na⁺とH₂Oの流入 → 細胞の腫大。
   • 嫌気性解糖anaerobic glycolysis嫌気性解糖（anaerobic glycolysis）anaerobic glycolysis（嫌気性解糖）の亢進 → グリコーゲン減少・乳酸増加 → pH低下 → クロマチンの凝集。
   • 粗面小胞体rough endoplasmic reticulum (rER)粗面小胞体（rough endoplasmic reticulum (rER)）rough endoplasmic reticulum (rER)（粗面小胞体）からのリボソーム脱離 → タンパク質合成の低下（→ 肝細胞の脂肪化steatosis脂肪化（steatosis）steatosis（脂肪化））。
2. ミトコンドリア障害mitochondrial damageミトコンドリア障害（mitochondrial damage）mitochondrial damage（ミトコンドリア障害）（ROS・Ca²⁺・低酸素・毒素による）→ 透過性遷移孔permeability transition pore透過性遷移孔（permeability transition pore）permeability transition pore（透過性遷移孔）の形成、膜電位の消失、チトクロムc（cytochrome c）の漏出 → アポトーシス。
3. Ca²⁺流入 —「復帰不能点point of no return復帰不能点（point of no return）point of no return（復帰不能点）」： 細胞質内Ca²⁺の増加が、ホスホリパーゼphospholipaseホスホリパーゼ（phospholipase）phospholipase（ホスホリパーゼ）（膜傷害）、プロテアーゼ（細胞骨格）、エンドヌクレアーゼendonucleaseエンドヌクレアーゼ（endonuclease）endonuclease（エンドヌクレアーゼ）（DNA）、ATPアーゼ（ATP低下）を活性化する。
4. ROS・フリーラジカルfree radicalsフリーラジカル（free radicals）free radicals（フリーラジカル） → 脂質過酸化lipid peroxidation脂質過酸化（lipid peroxidation）lipid peroxidation（脂質過酸化）、タンパク質の架橋、DNAの断片化fragmentation断片化（fragmentation）fragmentation（断片化）。
5. 毒素： 直接作用direct action直接作用（direct action）direct action（直接作用）型（例：塩化水銀mercuric chloride塩化水銀（mercuric chloride）mercuric chloride（塩化水銀）、多くの化学療法薬chemotherapeutic agent (chemotherapeutic drug)化学療法薬（chemotherapeutic agent (chemotherapeutic drug)）chemotherapeutic agent (chemotherapeutic drug)（化学療法薬））または 潜在型latent潜在型（latent）latent（潜在型）（チトクロムP450cytochrome P450チトクロムP450（cytochrome P450）cytochrome P450（チトクロムP450）（cytochrome P450）で活性型に変換される、例：アセトアミノフェンacetaminophenアセトアミノフェン（acetaminophen）acetaminophen（アセトアミノフェン））。

flowchart TD
    A["虚血・低酸素などの傷害"] --> B["ATP枯渇"]
    B --> C["Na+<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pump function'>ポンプ機能</span>不全<br>Na+・H2Oの流入→細胞腫大（可逆的）"]
    C --> D["傷害の持続"]
    D --> E["Ca2+の細胞内流入（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='point of no return'>復帰不能点</span>）<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='phospholipase'>ホスホリパーゼ</span>・プロテアーゼ・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='endonuclease'>エンドヌクレアーゼ</span>活性化"]
    E --> F["細胞膜の破綻→酵素の漏出"]
    F --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='acute inflammation'>急性炎症</span>"]

壊死の種類

💡 ポイント： 凝固壊死coagulative necrosis凝固壊死（coagulative necrosis）coagulative necrosis（凝固壊死）は組織構築architecture組織構築（architecture）architecture（組織構築）を保ち、充実性solid充実性（solid）solid（充実性）臓器の虚血性梗塞で起こる。脳は例外で、融解壊死liquefactive necrosis融解壊死（liquefactive necrosis）liquefactive necrosis（融解壊死）となる。

まとめ

• 壊死は生体内in vivo生体内（in vivo）in vivo（生体内）で起こる、制御されない細胞・組織の死であり、膜の破綻による内容物の漏出が急性炎症acute inflammation急性炎症（acute inflammation）acute inflammation（急性炎症）を引き起こす。
• 原因は酸素欠乏oxygen deprivation酸素欠乏（oxygen deprivation）oxygen deprivation（酸素欠乏）（低酸素症hypoxia低酸素症（hypoxia）hypoxia（低酸素症）・虚血）、化学的因子chemical agents化学的因子（chemical agents）chemical agents（化学的因子）、感染、遺伝的欠陥genetic defects遺伝的欠陥（genetic defects）genetic defects（遺伝的欠陥）、栄養不均衡、物理的因子physical agents物理的因子（physical agents）physical agents（物理的因子）、免疫反応、加齢に大別される。
• 核の変化は核濃縮Pyknosis核濃縮（Pyknosis）Pyknosis（核濃縮）→核崩壊Karyorrhexis核崩壊（Karyorrhexis）Karyorrhexis（核崩壊）→核融解Karyolysis核融解（Karyolysis）Karyolysis（核融解）の順に進み、細胞質は好酸性化・空胞化vacuolization (vacuolation)空胞化（vacuolization (vacuolation)）vacuolization (vacuolation)（空胞化）・膜断片化fragmentation断片化（fragmentation）fragmentation（断片化）を示す。
• 細胞傷害の中心機序はATP枯渇とCa²⁺流入（「復帰不能点point of no return復帰不能点（point of no return）point of no return（復帰不能点）」）で、ミトコンドリア障害mitochondrial damageミトコンドリア障害（mitochondrial damage）mitochondrial damage（ミトコンドリア障害）・ROS・毒素も関与する。
• 凝固壊死coagulative necrosis凝固壊死（coagulative necrosis）coagulative necrosis（凝固壊死）は虚血（脳を除く）、融解壊死liquefactive necrosis融解壊死（liquefactive necrosis）liquefactive necrosis（融解壊死）は脳・化膿、乾酪壊死caseous necrosis乾酪壊死（caseous necrosis）caseous necrosis（乾酪壊死）は結核、脂肪壊死fat necrosis脂肪壊死（fat necrosis）fat necrosis（脂肪壊死）は膵炎、フィブリノイド壊死fibrinoid necrosisフィブリノイド壊死（fibrinoid necrosis）fibrinoid necrosis（フィブリノイド壊死）は血管炎が代表。