细胞程序性死亡

程序性细胞死亡(Programmed Cell Death, PCD)，是指细胞接受某种信号或受到某些因素刺激后，为了维持内环境稳定而发生的一种主动性消亡过程

细胞凋亡（Apotosis）

细胞凋亡（apoptosis）指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，它并不是病理条件下，自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。

细胞凋亡是发现最早，研究最透彻，也是最经典的程序性死亡过程。“Apotosis”一词首先由科学家Kerr在一篇学术论文中使用，用以区别细胞坏死（Necrosis）。与细胞坏死过程中发生的核溶解和细胞肿胀破裂不同，细胞凋亡的主要形态学特征为染色质固缩、DNA 片段化、细胞膜起泡、细胞皱缩、凋亡小体的形成等。细胞凋亡发生的机制较为复杂，目前认为主要存在两种途径，即外源性途径（Extrinsic Pathway）和内源性途径（Intrinsic Pathway）

外源性途径是由跨膜受体（如肿瘤坏死因子 TNF 受体超家族）介导的细胞凋亡过程。当细胞外存在相应的配体分子时，细胞膜上的接头蛋白即被招募到一起并与受体结合，此时形成死亡诱导信号复合体，导致 procaspase-8 的自我催化并激活。一旦 caspase-8 激活，细胞凋亡的执行阶段就被激活。细胞凋亡的内源性途径则是由线粒体事件启动的，由胞内的信号刺激产生，并直接作用于胞内的靶点。一些细胞压力状况（如辐射、缺氧、感染等）会引起线粒体内膜的变化，导致线粒体膜电位丧失，线粒体孔道开放，从而导致线粒体内促凋亡物质（如细胞色素 C 等）释放到细胞膜内，激活 caspase-9 介导的凋亡过程。外源性和内源性凋亡途径的最后都是执行阶段，该阶段会激活细胞内的核酸酶和蛋白酶等降解核酸和骨架蛋白等

细胞焦亡（Pyroptosis）

细胞焦亡（Pyroptosis）又称细胞炎性坏死，是一种程序性细胞死亡，表现为细胞不断胀大直至细胞膜破裂，导致细胞内容物的释放进而激活强烈的炎症反应。细胞焦亡是机体一种重要的天然免疫反应，在抗击感染中发挥重要作用。细胞焦亡是由gasdermin介导的细胞程序性坏死。

胞焦亡在先天免疫反应中发生一定作用。实际上，很长一段时间内，细胞焦亡被看做是 caspase-1 介导的细胞死亡过程。Caspase-1 可以将 pro-IL-1β 加工成 IL-1β，是第一个被鉴别出的 caspase，但是后续研究也发现其他caspase（如：caspase 4、5、11）也可以介导细胞焦亡 。虽然也是由 caspase 介导的程序性细胞死亡过程，但细胞焦亡与凋亡有很大不同，细胞焦亡会发生细胞肿胀、细胞膜起泡等细胞溶解现象（类似坏死），引起炎症反应，快速释放炎症细胞因子(如：IL-1β和IL-18)，因此也将细胞焦亡称为炎性坏死（inflammatory necrosis）。

细胞焦亡的分子机制主要也包括两种途径。其中一条为经典途径，在先天性免疫反应中，病原体的入侵会形成炎症小体复合物（如 NLRP3 炎症小体），激活 caspase-1 的活性，继而激活 IL-1β、IL-18 等炎性因子的作用，刺激细胞焦亡的发生；除此之外，侵入到细胞内的脂多糖（LPS），会激活 caspase-4,5 的活性，从而导致细胞焦亡的发生。

在细胞焦亡的最后阶段，有一个关键分子叫做 Gasdermin D（GSDMD）。GSDMD 的分子结构包括两个结构域，分别为 N 端结构域和 C 端结构域。活化后的caspase-1, 4, 5 可以将 GSDMD 的两个结构域切割开，被释放的 N 端结构域会在细胞膜的表面聚集起来，形成孔道。孔道的形成一方面会导致细胞外的水分子内流，造成细胞的破裂，另一方面细胞内的炎性因子也会被释放到细胞外，从而引发大范围的炎症反应。

细胞凋亡和细胞焦亡同样都有caspase分子介导，但是其具有明显的不同，具体区别如下：