เนื้อตายและการตายของเซลล์

เนื้อตาย (necrosis) เป็นรูปแบบหนึ่งของการตายของเซลล์ที่โดดเด่นด้วยการสูญเสียความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์ การรั่วไหลของสารภายในเซลล์ และการตอบสนองของการอักเสบที่เกิดขึ้นพร้อมกัน เดิมทีถือเป็นการตายโดยบังเอิญและไม่ถูกควบคุมซึ่งเกิดจากการบาดเจ็บรุนแรง แต่ปัจจุบันเนื้อตายได้รับการยอมรับว่ารวมถึงรูปแบบที่ถูกควบคุม เช่น necroptosis ซึ่งมีลักษณะทางสัณฐานวิทยาเหมือนกัน แต่ดำเนินไปตามวิถีโมเลกุลที่กำหนด เนื้อตายแตกต่างจากการตายของเซลล์แบบอะพอพโทซิส (apoptosis) โดยมีผลตามมาคือการอักเสบและรูปแบบทางสัณฐานวิทยาในเนื้อเยื่อ

Definition

เนื้อตาย (necrosis) เป็นการตายของเซลล์ชนิดหนึ่งที่มีลักษณะเฉพาะคือการแตกของเยื่อหุ้มพลาสมา การปล่อยสารภายในเซลล์ และปฏิกิริยาการอักเสบที่ตามมา ซึ่งครอบคลุมทั้งการตายโดยบังเอิญ (ไม่ถูกควบคุม) จากการบาดเจ็บที่รุนแรงเกินไป และวิถีเนื้อตายที่ถูกควบคุม เช่น necroptosis

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมสัณฐานวิทยาของเนื้อตาย รูปแบบหลักในเนื้อเยื่อ (เนื้อตายแบบโคแอกกูเลชัน, เนื้อตายแบบเหลว, เนื้อตายแบบเคซีเอชัน, เนื้อตายไขมัน, เนื้อตายไฟบรินอยด์ และเนื้อตายแบบเนื้อตายเน่า) ความแตกต่างระหว่างเนื้อตายโดยบังเอิญและเนื้อตายที่ถูกควบคุม และ necroptosis ซึ่งเป็นวิถีเนื้อตายที่ถูกควบคุมที่ได้รับการอธิบายลักษณะได้ดีที่สุด นอกจากนี้ยังเปรียบเทียบเนื้อตายกับอะพอพโทซิส แต่จะกล่าวถึงกลไกอะพอพโทซิสโดยละเอียดในหัวข้อที่เกี่ยวข้อง

Core questions

• เนื้อตายแตกต่างจากอะพอพโทซิสในทางสัณฐานวิทยาและภูมิคุ้มกันอย่างไร?
• มีรูปแบบเนื้อตายในเนื้อเยื่อใดบ้างและมีความหมายอย่างไร?
• เนื้อตายไม่ถูกควบคุมเสมอไป หรือสามารถเป็นวิถีที่ถูกกำหนดได้หรือไม่?
• เนื้อตายกระตุ้นการอักเสบได้อย่างไรผ่านการปล่อยสารภายในเซลล์?

Key concepts

• การสูญเสียความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มพลาสมา
• เนื้อตายแบบโคแอกกูเลชัน
• เนื้อตายแบบเหลว
• เนื้อตายแบบเคซีเอชัน
• เนื้อตายไขมัน, ไฟบรินอยด์ และเนื้อตายเน่า
• Necroptosis (เนื้อตายที่ถูกควบคุม)
• รูปแบบโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายและการอักเสบ

Mechanisms

ในเนื้อตายโดยบังเอิญ การบาดเจ็บรุนแรงจะทำให้ ATP หมดไปและทำลายความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์และออร์แกเนลล์ ทำให้เซลล์บวมและแตก การรั่วไหลของสารภายในเซลล์ ซึ่งรวมถึงรูปแบบโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับความเสียหาย (damage-associated molecular patterns) สู่สิ่งแวดล้อม จะดึงดูดเซลล์อักเสบ ซึ่งเป็นลักษณะเด่นที่แยกเนื้อตายออกจากกระบวนการอะพอพโทซิสที่ไม่มีผลต่อระบบภูมิคุ้มกัน รูปแบบทางสัณฐานวิทยาขึ้นอยู่กับเนื้อเยื่อและสาเหตุ: เนื้อตายแบบโคแอกกูเลชันจะรักษาสถาปัตยกรรมในอวัยวะที่เป็นของแข็งหลังภาวะขาดเลือด เนื้อตายแบบเหลวจะสลายเนื้อเยื่อในสมองและในฝี เนื้อตายแบบเคซีเอชันจะสร้างจุดคล้ายชีสซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของวัณโรค และรูปแบบไขมัน ไฟบรินอยด์ และเนื้อตายเน่าสะท้อนถึงสถานการณ์เฉพาะ Necroptosis เป็นรูปแบบที่ถูกควบคุมซึ่งดำเนินการผ่านโปรตีนไคเนสที่ทำปฏิกิริยากับตัวรับ (receptor-interacting protein kinases, RIPK1 และ RIPK3) และ pseudokinase MLKL ซึ่งทำให้เยื่อหุ้มพลาสมาซึมผ่านได้ ทำให้เกิดสัณฐานวิทยาของเนื้อตายภายใต้การควบคุมทางพันธุกรรม

Clinical relevance

การจดจำรูปแบบของเนื้อตายในเนื้อเยื่อช่วยในการระบุตำแหน่งและลักษณะของกระบวนการของโรค ตัวอย่างเช่น เนื้อตายแบบโคแอกกูเลชันบ่งชี้ถึงภาวะกล้ามเนื้อตาย เนื้อตายแบบเคซีเอชันบ่งชี้ถึงการติดเชื้อแบบแกรนูโลมา และเนื้อตายแบบเหลวบ่งชี้ถึงฝีหรือภาวะสมองขาดเลือด ข้อมูลนี้อธิบายรูปแบบเหล่านี้เพื่อการอ้างอิงและไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัยหรือแนวทางการจัดการ

Evidence & guidelines

การจำแนกประเภทโมเลกุลของเนื้อตายและรูปแบบที่ถูกควบคุมได้รับการรวบรวมโดยฉันทามติของผู้เชี่ยวชาญจากคณะกรรมการการตั้งชื่อเกี่ยวกับการตายของเซลล์ (Nomenclature Committee on Cell Death) ในขณะที่รูปแบบเนื้อเยื่อแบบคลาสสิกได้รับการจัดระเบียบในเอกสารอ้างอิงทางพยาธิวิทยามาตรฐาน

History

เนื้อตายถูกกำหนดมานานแล้วในทางสัณฐานวิทยาว่าเป็นการสลายตัวของเซลล์ที่ไม่เป็นระเบียบหลังจากการบาดเจ็บถึงแก่ชีวิต และแตกต่างจากอะพอพโทซิสหลังจากที่อะพอพโทซิสได้รับการอธิบายลักษณะในปี 1972 การค้นพบในช่วงทศวรรษ 2000 และ 2010 ว่าเนื้อตายบางชนิดถูกกำหนดโดยพันธุกรรม (necroptosis ซึ่งดำเนินการโดย RIPK3 และ MLKL) ได้ล้มล้างสมมติฐานที่ว่าเนื้อตายทั้งหมดเป็นเรื่องบังเอิญ และกระตุ้นให้มีการปรับปรุงการตั้งชื่อเพื่อแยกแยะการตายของเซลล์ที่ถูกควบคุมออกจากการตายของเซลล์โดยบังเอิญ

Debates

เนื้อตายในสิ่งมีชีวิตที่ถูกควบคุมเทียบกับเนื้อตายโดยบังเอิญมีปริมาณเท่าใด?

การรับรู้ถึง necroptosis และวิถีเนื้อตายที่ถูกควบคุมอื่นๆ ทำให้เกิดคำถามว่าเนื้อตายที่พบในโรคสะท้อนถึงวิถีที่ถูกกำหนดซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนได้บ่อยเพียงใด แทนที่จะเป็นการล่มสลายแบบเฉื่อยชา ซึ่งความสมดุลนี้แตกต่างกันไปตามการบาดเจ็บและเนื้อเยื่อ และยังคงอยู่ภายใต้การตรวจสอบ

Key figures

• Guido Kroemer
• Peter Vandenabeele
• Douglas Green

Seminal works

• galluzzi-2018-nomenclature
• pasparakis-vandenabeele-2015

Frequently asked questions

เหตุใดเนื้อตายจึงทำให้เกิดการอักเสบ แต่อะพอพโทซิสโดยทั่วไปไม่ทำให้เกิด?

เนื้อตายทำให้เยื่อหุ้มพลาสมาแตกและปล่อยสารภายในเซลล์ รวมถึงโมเลกุลที่ทำหน้าที่เป็นสัญญาณอันตรายต่อระบบภูมิคุ้มกัน ในขณะที่อะพอพโทซิสจะบรรจุเซลล์ลงในถุงที่หุ้มด้วยเยื่อหุ้มซึ่งจะถูกกำจัดออกไปโดยไม่ทำให้สารภายในรั่วไหล

Necroptosis เหมือนกับเนื้อตายหรือไม่?

Necroptosis สร้างสัณฐานวิทยาของเนื้อตาย แต่เป็นวิถีที่ถูกควบคุมซึ่งขับเคลื่อนโดยไคเนสเฉพาะ (RIPK1, RIPK3) และตัวกระตุ้น MLKL ดังนั้นจึงเป็นชนิดย่อยที่ถูกกำหนดโดยโปรแกรมมากกว่าเนื้อตายโดยบังเอิญที่เกิดจากการบาดเจ็บที่รุนแรงเกินไป