Pathology · A/03
アポトーシス
Mechanisms of apoptosis and its pathological characteristics
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- Mechanism / 機序High-yield / ポイント
- 応用トピック
- スティーヴンス・ジョンソン症候群と中毒性表皮壊死症
🧠 全体像:アポトーシスは「エネルギーを使って自分から片付く」死に方で、膜を保ったまま貪食されるからこそ炎症を起こさない——これが酵素の漏出で炎症を巻き起こす壊死との対極。内因性(ミトコンドリア)と外因性(死受容体)という出発点の違う2経路が、最終的には同じカスパーゼの活性化に収束する点も押さえておくと機序がつながる。
定義
- アポトーシス = プログラムされた細胞死(「細胞の自殺」)。エネルギー依存性。
- 活性化した酵素がDNA、核・細胞質のタンパク質を分解する。
- 細胞膜は保たれたままだが、貪食されるよう標識される → 炎症を起こさない。
アポトーシスと壊死の比較
| アポトーシス | 壊死 | |
|---|---|---|
| 必要エネルギー | あり | なし |
| 炎症 | なし | あり |
| 細胞膜 | 保たれる | 崩壊 |
| 対象 | 単一の細胞 | 細胞の集団 |
| 細胞サイズ | 縮小 | 腫大 |
| 機序 | カスパーゼの活性化 | ATP枯渇、膜・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)傷害 |
| 性質 | 生理的+病的 | 病的のみ |
原因
生理的(細胞数を一定に保つ)
- 胚発生embryogenesis胚発生(embryogenesis)embryogenesis(胚発生)(例:指間web space (interdigital space)指間(web space (interdigital space))web space (interdigital space)(指間)の水かきの消退=指の分離)
- ホルモン依存性の退縮(例:月経での子宮内膜の脱落)
- 免疫応答終了時の炎症細胞の死
- 増殖した細胞のネガティブフィードバックnegative feedbackネガティブフィードバック(negative feedback)negative feedback(ネガティブフィードバック)による除去
病的(変化した/修復不能な細胞を宿主反応なしに除去)
- DNA損傷(放射線、化学療法、熱、低酸素)→ 悪性転化malignant transformation悪性転化(malignant transformation)malignant transformation(悪性転化)を防ぐ
- 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 → 小胞体ストレスendoplasmic reticulum (ER) stress小胞体ストレス(endoplasmic reticulum (ER) stress)endoplasmic reticulum (ER) stress(小胞体ストレス)→ アポトーシス
- ウイルス感染(ゲノムへの組み込み → 細胞周期の停止)
- 病的萎縮pathological atrophy病的萎縮(pathological atrophy)pathological atrophy(病的萎縮)(O₂・栄養の不足)
形態
- 核の凝縮 → 凝集 → 核崩壊Karyorrhexis核崩壊(Karyorrhexis)Karyorrhexis(核崩壊)
- 好酸性の細胞質、細胞の縮小
- アポトーシス小体apoptotic bodiesアポトーシス小体(apoptotic bodies)apoptotic bodies(アポトーシス小体) = 膜に包まれた小胞。酵素の漏出なしに貪食される
分子機構
いずれの経路もカスパーゼ(プロテアーゼ)に収束し、DNA・核タンパク質・細胞骨格を分解する。
内因性(ミトコンドリア)経路
- 誘因:DNA損傷、増殖因子growth factor増殖因子(growth factor)growth factor(増殖因子)の除去、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)
- Bcl-2センサーが Bax/Bak を活性化 → ミトコンドリアのチャネル形成 → チトクロムc(cytochrome c)の放出
- → プロカスパーゼ 9 → 実行カスパーゼ 3・6・7 → アポトーシス
外因性(死受容体)経路
- Fas(CD95)/FasL または TNF/TNF-R → アダプター FADD → プロカスパーゼ 8 → 実行カスパーゼ → アポトーシス
- 免疫制御immune regulation免疫制御(immune regulation)immune regulation(免疫制御)において重要
flowchart TD
A1["DNA損傷・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='growth factor'>増殖因子</span>の除去<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='misfolded proteins'>異常フォールディングタンパク質</span>"] --> B1["Bcl-2センサーがBax/Bakを活性化"]
B1 --> C1["ミトコンドリアのチャネル形成<br>チトクロムcの放出"]
C1 --> D1["プロカスパーゼ9の活性化"]
A2["Fas(CD95)/FasL または TNF/TNF-R"] --> B2["アダプターFADD"]
B2 --> D2["プロカスパーゼ8の活性化"]
D1 --> E["実行カスパーゼ3・6・7の活性化"]
D2 --> E
E --> F["DNA・核タンパク質・細胞骨格の分解"]
F --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='apoptotic bodies'>アポトーシス小体</span>形成<br>炎症を伴わず貪食"]
調節
- 抗アポトーシス:Bcl-2、Bcl-xʟ、促アポトーシス:Bax、Bak、p53 はアポトーシスを促進する。
オートファジー(関連事項)
- 細胞成分の自己消化autodigestion自己消化(autodigestion)autodigestion(自己消化) = 飢餓状態starvation飢餓状態(starvation)starvation(飢餓状態)の細胞の生存機構(オートファゴリソソームautophagolysosomeオートファゴリソソーム(autophagolysosome)autophagolysosome(オートファゴリソソーム) = 小胞体+リソソーム)。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)を除去し、アポトーシスへ進むこともある。
💡 ポイント: 抗アポトーシス性のBcl-2の過剰発現overexpression過剰発現(overexpression)overexpression(過剰発現)(t(14;18))→ 濾胞性リンパ腫follicular lymphoma, FL濾胞性リンパ腫(follicular lymphoma, FL)follicular lymphoma, FL(濾胞性リンパ腫)。p53の欠失は、多くの癌で重要な促アポトーシスのチェックポイントcheckpointチェックポイント(checkpoint)checkpoint(チェックポイント)を失わせる。
まとめ
- アポトーシスはエネルギー依存性のプログラム細胞死で、膜を保ったまま貪食されるため炎症を起こさない(壊死との対極)。
- 生理的原因(胚発生embryogenesis胚発生(embryogenesis)embryogenesis(胚発生)、ホルモン依存性退縮、免疫応答終了時の細胞死)と病的原因(DNA損傷、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)蓄積、ウイルス感染、病的萎縮pathological atrophy病的萎縮(pathological atrophy)pathological atrophy(病的萎縮))に分かれる。
- 内因性(ミトコンドリア)経路はBcl-2/Bax/Bak→チトクロムc→カスパーゼ9、外因性(死受容体)経路はFas/FasLやTNF→FADD→カスパーゼ8で、いずれも実行カスパーゼ3・6・7に収束する。
- 形態は核濃縮Pyknosis核濃縮(Pyknosis)Pyknosis(核濃縮)・核崩壊Karyorrhexis核崩壊(Karyorrhexis)Karyorrhexis(核崩壊)、細胞質の好酸性化・縮小、膜に包まれたアポトーシス小体apoptotic bodiesアポトーシス小体(apoptotic bodies)apoptotic bodies(アポトーシス小体)の形成。
- 抗アポトーシスのBcl-2過剰発現overexpression過剰発現(overexpression)overexpression(過剰発現)(濾胞性リンパ腫follicular lymphoma, FL濾胞性リンパ腫(follicular lymphoma, FL)follicular lymphoma, FL(濾胞性リンパ腫))、p53欠失(多くの癌)が臨床的に重要。