细胞凋亡和细胞自噬2014
细胞自噬与凋亡之间的关系研究及其在疾病治疗中的应用
细胞自噬与凋亡之间的关系研究及其在疾病治疗中的应用细胞自噬和凋亡是细胞发生的两种重要的代谢过程。
自噬是细胞对自身物质进行降解和回收的过程，凋亡则是细胞自我消亡的过程。
有些人可能会疑惑这两种过程之间有什么联系？事实上，它们之间存在着紧密的联系。
本文将进一步探讨自噬和凋亡的关系，并介绍在疾病治疗中自噬和凋亡的应用。
细胞自噬和凋亡之间的关系自噬和凋亡是两种不同的细胞代谢过程，但是它们之间存在着相互联系。
自噬是在营养不足或细胞应激等情况下，细胞为了维持生命而对自身物质进行降解和回收，保证细胞能量代谢平衡的过程。
相比之下，凋亡是细胞在遭受内在或外在的损伤后，进行自我消亡以保护整个组织和器官的过程。
在某些情况下，自噬可以抑制细胞的凋亡。
例如，在缺氧、细胞应激等情况下，自噬过程能够清除损伤细胞的有害代谢产物，增强细胞抗氧化能力，从而减少细胞凋亡。
此外，自噬还可以通过清除寿命细胞和有害蛋白来减轻凋亡源，进而保护细胞并抑制凋亡。
然而，当细胞的应激状态越来越严重，自噬和凋亡之间的关系发生变化。
一些研究表明，在极端情况下，自噬可以激发凋亡的发生，例如细胞癌化引起抗药性。
这种情况下，细胞自噬将细胞内蛋白质降解成为氨基酸，以供氧化代谢，增加ATP的生成，从而提高细胞存活率。
但是这时候自噬的过程持续时间过长，会引起细胞死亡，导致凋亡。
与此同时，研究表明，自噬和凋亡之间的关系还取决于在细胞周期不同阶段的调控。
例如，自噬和凋亡在细胞分裂和末期阶段的关系最为密切。
在细胞分裂期间，自噬能够帮助细胞更好地进行有丝分裂，维持细胞周期的稳定。
在细胞末期，自噬则能够在细胞凋亡过程中清除已经被损伤的细胞器，从而促进细胞快速凋亡。
细胞自噬和凋亡在疾病治疗中的应用细胞自噬和凋亡在疾病治疗中扮演着重要角色。
例如，在某些疾病中，自噬可以促进癌细胞的生长和进展，进而加速疾病恶化。
为此，一些治疗方法可以靶自噬的过程以阻止恶性细胞的生长和扩散。
另外，在糖尿病、肥胖等慢性代谢性疾病中，自噬的过程也可以被运用于治疗。
细胞凋亡和细胞自噬的机制
细胞凋亡和细胞自噬的机制细胞凋亡和细胞自噬是两种不同的细胞死亡形式，也是细胞功能调节中至关重要的过程。
在细胞死亡过程中，细胞凋亡是一种经典的程序性死亡方式，而细胞自噬则是一种非程序性死亡和自我修复机制。
在本文中，我们将详细讨论细胞凋亡和细胞自噬的机制以及在细胞疾病中的重要作用。
1. 细胞凋亡的机制细胞凋亡是一种特别精细、高度调节的程序性死亡方式，包括两种常见途径：外源性启动途径和内源性启动途径。
外源性启动途径是指由外部因素（如辐射、化学物质、病毒感染等）引发的信号机制，通过招募细胞凋亡信号的受体启动一系列酶活性的级联反应，最终导致细胞凋亡。
而内源性启动途径包括线粒体和内源性细胞凋亡通路。
线粒体通路是指由线粒体内部自主释放细胞凋亡因子（如细胞色素c、AIF等）引发的机制，而内源性细胞凋亡通路则是通过激活caspase 9等酶的级联反应来引发的。
2. 细胞自噬的机制细胞自噬是一种非程序性的细胞死亡，也是一种自我修复机制。
通常，细胞自噬可以分为“基础自噬”和“酶切自噬”两种类型。
基础自噬顾名思义是指基础水平下的自噬，是正常细胞代谢过程的一部分。
在这种情况下，细胞将细胞内部的一些老化和无法再利用的次优蛋白和细胞器通过自噬溶酶体途径储存、降解和再利用，从而实现细胞代谢过程的平衡。
另一方面，酶切自噬是在应激状态下引发的自噬反应。
通常，细胞在面对药物、病毒、细胞缺氧等环境应激时，会引发酶切自噬反应。
这种类型的自噬反应具有高度的调节性和特异性，可以起到保护细胞免受应激刺激的作用。
3. 细胞凋亡和细胞自噬在细胞疾病中的作用随着研究的深入，现在已经越来越清楚地认识到细胞凋亡和细胞自噬在细胞疾病中的作用。
对于许多疾病，包括癌症、神经退行性疾病和心血管疾病等，细胞凋亡和细胞自噬的异常调节已经成为细胞病变过程中的重要因素。
例如，在癌症研究中，研究发现细胞凋亡的调节异常，可能导致肿瘤发生和增长；而细胞自噬的异常也与肿瘤发生和治疗效果相关。
细胞的自噬与凋亡
细胞的自噬与凋亡细胞是构成生物体的基本单位，具有各种生物学功能。
在生命活动中，细胞的自噬与凋亡起着重要的调节作用。
本文将从细胞自噬与凋亡的基本概念、机制以及相互关系等方面进行探讨。
一. 细胞自噬的概念与机制细胞自噬是指细胞内部通过吞噬自身的成分来完成破坏和修复的过程。
它起源于细胞内溶酶体系统，通过溶酶体分解被吞噬物质，使细胞获得新的营养物质。
细胞自噬的机制主要包括以下几个方面：1. 自噬体的形成：细胞自噬的过程首先是形成自噬体，它是一个由囊泡膜包裹的结构，将被降解的物质包裹其中。
自噬体的形成主要分为三个阶段：分娩期、自噬小体期和自噬体期。
2. 自噬体的融合：自噬体在形成后，会与溶酶体进行融合，形成自噬体-溶酶体复合体。
在复合体中，被吞噬物质被降解并释放出新的营养物质。
3. 自噬体降解物的利用：通过溶酶体的降解作用，被吞噬物质中的蛋白质、核酸等物质被分解为较小的分子，再重新利用于细胞的生理活动。
二. 细胞凋亡的概念与机制细胞凋亡是指细胞主动性地通过一系列调节机制，按照特定的程序使自身死亡的过程。
与细胞自噬不同，细胞凋亡是一种主动的细胞死亡方式，它在生物体内起着重要的稳态调节作用。
细胞凋亡的机制主要包括以下几个方面：1. 真核细胞凋亡的调控：真核细胞凋亡是由一系列信号分子调控的。
通常，细胞内的凋亡信号会通过激活半胱天冬酶蛋白酶（caspase）家族的蛋白质，引发一系列后续反应。
2. 凋亡信号通路的激活：细胞内凋亡信号的激活与多种途径有关，如内源性通路、外源性通路和线粒体通路等。
这些通路均能够通过不同的因子和蛋白质相互作用，最终引发细胞凋亡的执行阶段。
3. 细胞凋亡的执行阶段：细胞凋亡的执行阶段主要包括核膜破裂、胞浆收缩和核质分解等过程。
在这一过程中，细胞逐渐失去形态完整性，最终分裂为凋亡小体。
三. 细胞自噬与凋亡的相互关系虽然细胞自噬与凋亡是两种不同的细胞行为，但它们在某些情况下可能相互关联。
根据研究发现，细胞自噬可以作为凋亡的细胞死亡方式的一种前期准备阶段。
细胞的自噬和凋亡
自噬和凋亡在神经退行性 疾病治疗中的应用
在药物研发中的应用前景
针对自噬和凋亡的调节剂研发，用于治疗癌症、神经退行性疾病等重大疾病。 利用自噬和凋亡机制，开发新型抗感染药物，对抗细菌、病毒等微生物引起的感染。 针对自噬和凋亡的调节剂研发，用于治疗自身免疫性疾病、心血管疾病等常见疾病。 深入研究自噬和凋亡机制，为药物研发提供新的靶点和思路，促进创新药物的研发进程。
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坏死性凋亡：细胞因受到严重损伤 而发生的被动死亡过程，细胞膜破 裂，细胞内容物释放。
凋亡与坏死的区别：凋亡是基因控 制的程序性死亡，而坏死则是细胞 受到严重损伤后的被动死亡。
凋亡与疾病的关系
凋亡在维持细胞稳态中起重要作用，与多种疾病的发生和发展密切相关。
凋亡失调可以导致癌症的发生和发展，因此研究凋亡对癌症治疗具有重要 意义。
发生过程
起始阶段：细胞 受到压力或损伤， 触发自噬信号
扩张阶段：形成 双层膜囊泡，包 裹受损细胞器或 无用蛋白
成熟阶段：自噬 体与溶酶体融合， 降解其所包裹的 内容物
回收阶段：降解产 物被细胞重利用， 为细胞提供能量或 合成新的细胞器
自噬的分类
巨自噬：通过溶 酶体降解细胞质 和细胞器
小自噬：通过溶 酶体膜的内陷包 裹细胞器等成分
细胞的自噬和凋亡
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目录 /目录
0104
自噬和凋亡的 调节机制
03
自噬与凋亡的 相互关系
05
自噬和凋亡的 研究前景
01 自噬
定义和作用
自噬是细胞内物质降解和循环利用的过程 自噬有助于维持细胞稳态和应对压力 自噬能够消除受损的细胞器和蛋白质 自噬对细胞健康和生存至关重要
细胞凋亡和细胞自噬
细胞凋亡和细胞自噬：细胞自我控制的两种方式在生物体生长发育和维持生命的过程中，细胞数量会不断变化，而细胞自我控制则是维持生命平衡的基础。
是两种重要的自我控制方式，在细胞生命周期中持续发挥作用。
一、细胞凋亡细胞凋亡是一种程序性死亡方式，也是一种保持生态平衡的基本手段。
细胞凋亡分为内源性和外源性两种类型。
内源性凋亡，也叫细胞自杀，发生在细胞内部，通常由细胞内部的信号通路启动。
而外源性凋亡则由细胞外部的因素引起，例如光、化学物质或病毒等。
细胞凋亡在生物体代谢和发育中扮演着至关重要的角色，它可以清除过时的或受损的细胞，避免细胞异常增殖或癌变等。
此外，细胞凋亡还可以通过清除不必要的细胞形成鲜明的器官和结构，它是生物体内修剪程序的一部分。
细胞凋亡的信号机制非常复杂，通常由对细胞死亡的调节控制机制、细胞死亡的调节因子，以及进一步促进或抑制细胞死亡的死亡复合体控制。
运用分子遗传学和细胞生物学的技术，可以研究上述因素对细胞凋亡的影响。
二、细胞自噬细胞自噬是一种细胞质内部的、泛基因表达的进化保守性现象。
细胞通过分解组成自身的物质来维持其生长、发育和代谢的平衡。
这个过程由一系列基因表达调控和分子交互作用所控制。
在细胞自噬的过程中，细胞自己将问题分子嵌入到自身膜结构中，并且通过走向溶酶体来消化内部构成。
由于自噬对大多数物质（包括蛋白质、细胞器、DNA、RNA等）都具有通性，因此细胞可以通过自噬从内而外维持生长、发育和代谢的平衡。
细胞自噬在细胞代谢、细胞炎症和免疫反应等多方面都起着重要作用，并且与许多人类疾病（如肥胖症、代谢综合症和免疫失衡病）密切相关。
相比细胞凋亡，细胞自噬机制稍显复杂，但也可以通过基因分析和蛋白质交互研究得到深入了解。
三、的关系在细胞内有着密切的关系。
在细胞受到有害因素的侵害或自身出现问题时，细胞需要先开启自噬途径，将问题分子嵌入膜结构中升级通道从而清除这些分子。
如果自噬无法成功清除进入细胞的外源性或内源性致死因子，细胞会开启凋亡通道，进行程序性死亡，以保证身体不受伤害。
综述：细胞自噬与凋亡的交互作用
综述：细胞自噬与凋亡的交互作用1 概述1.1 细胞自噬自噬在古希腊语中是“自(auto)食(phagy)”。
它是一种保守的细胞自我降解方式，是将受损细胞器及大分子物质通过溶酶体降解再利用的过程。
基础水平的自噬是维持细胞稳态所必需的，同时自噬参与抗衰老、分化及发育、免疫及清除微生物、肿瘤等疾病的病理生理过程[1,2]。
根据结合分子的方式，自噬分为：巨自噬(macroautophagy)、微小自噬(microautophagy) 和伴侣分子介导的自噬(chaperone-mediated autophagy, CMA)。
其中巨自噬研究得最多，本文所论述的自噬即指巨自噬。
自噬是一系列自噬体结构演变的过程，由自噬相关基因(autophagy-related gene, ATG)执行精细的调控。
在饥饿、低氧、药物等因素作用下，待降解的细胞成分周围会形成双层结构分隔膜，随后分隔膜逐渐延伸，最终将待降解的胞浆成分完全封闭形成自噬体(autophosome)；自噬体形成后将通过细胞骨架微管系统运输至溶酶体，二者融合形成自噬溶酶体(autopholysome)；最终其内容物在溶酶体酶作用下被细胞降解利用。
目前研究发现自噬调节涉及多种信号通路，其中以腺苷单磷酸活化蛋白激酶(adenosine mono-phosphateactivated protein kinase, AMPK)及哺乳动物雷帕霉素受体(mammalian target of rapamycin, mTOR)信号通路为调控核心。
AMPK促进自噬发生，而mTOR抑制自噬发生。
此外，许多经典的凋亡信号通路或蛋白被发现与自噬调控之间存在着复杂的交织[3,4]。
自噬对细胞死亡的调节具有双重性：温和的自噬一定程度上保护细胞免受有害条件的侵害促进细胞存活；严重或快速的自噬将诱导细胞程序性死亡，被称为自噬性细胞死亡(autophagy-mediated cell death, ACD)[1-4]。
细胞自噬和细胞凋亡的差异及机制
细胞自噬和细胞凋亡的差异及机制随着生物学和医学领域的不断发展，人们对于细胞的生命周期和死亡过程也有了更深入的了解。
其中，细胞自噬和细胞凋亡就是两种细胞死亡方式，它们各自具有独特的机制和生理意义。
一、什么是细胞自噬和细胞凋亡？细胞自噬是细胞利用自身威胁物分解进程而保护自己的过程。
它主要是将受损、老化或多余的细胞器和分子通过吞噬囊泡途径进行降解和再利用。
细胞自噬在许多生物学过程中起着重要的作用，例如对于脂质体、蛋白质聚集和有害物的处理等方面发挥着重要的作用。
而细胞凋亡是细胞主动执行的程序性死亡过程，可以类比于细胞的“自杀”行为。
这是一个完整而有序的过程，包括失败性细胞死亡、胚胎发育、癌症过程、机体免疫应答等等。
二、细胞自噬与细胞凋亡的生理意义1、细胞自噬的生理意义细胞自噬过程对于生物体生存具有至关重要的作用。
通过自噬的过程，细胞可以消化掉多余的细胞器、蛋白质褶皱和其他代谢产物。
这种降解过程可以为细胞提供吸收和再利用物质的机会，以维持其正常的代谢和生理功能。
此外，细胞自噬还可以用来消除病原体和其他有害物质，为机体的防御工作提供技术支持。
2、细胞凋亡的生理意义相比于细胞自噬，细胞凋亡的过程显得更为神秘而复杂。
然而，它对于维护生命活力同样具有重要的作用。
在生长和发展过程中，细胞凋亡可以帮助机体排除不必要的细胞和组织，从而保证器官和组织的完整性。
同时，细胞凋亡还可以消除癌细胞等潜在的危险角色，对于细胞功能的维持和疾病预防具有重要的作用。
三、细胞自噬和细胞凋亡之间的联系虽然细胞自噬和细胞凋亡是不同的死亡方式，但是它们之间的联系是十分明显的。
在很多情形下，细胞自噬是由于其他原因难以复原时产生的，例如细胞凋亡、氧化应激和代谢物紊乱等。
此外，不良的自噬过程也可以诱导细胞死亡，导致细胞凋亡的发生。
除此之外，细胞自噬和细胞凋亡还具有相互作用的机制。
例如，在一些疾病状态下，自噬处理细胞中的有害物质可能会减少凋亡的发生。
此外，也有一些研究表明，过度激活的自噬反应可能会导致细胞凋亡，尤其是在某些破坏性疾病（如肿瘤和神经退行性疾病）中。
细胞凋亡与自噬的关系及其调节机制
细胞凋亡与自噬的关系及其调节机制细胞凋亡和自噬是现代生物学研究中热门的话题，两种细胞死亡机制在细胞生物学研究中常常被讨论。
它们之间的关系和调节机制值得深入了解。
细胞凋亡简介细胞凋亡是一种程序性的细胞死亡形式，在多种生理和病理情况下都发挥着重要作用。
细胞凋亡是通过由蛋白酶（半胱氨酸蛋白酶和破坏性蛋白酶）及其引起的多级酶促反应，导致细胞进行计划性、节约能量的死亡过程。
细胞凋亡可以通过多条途径触发：包括内外源性途径、胞内途径以及免疫途径。
细胞凋亡可以通过两个主要途径进行：外部的（特别是死亡受体复合物）和内部的（线粒体介导的）。
在细胞凋亡期间，细胞会出现许多特征性的表现，如细胞核和细胞质突出，细胞核的DNA断裂和膜破裂等。
自噬简介自噬是细胞通过分解自己的细胞器和蛋白质来回收和利用营养物质的过程。
形成自噬体的细胞器负责吞噬无法回收利用的细胞成分。
自噬过程是程序性和生理性的，非常适应机体细胞的存活。
自噬作为细胞存活的一个重要方式，通常在环境压力、生物学发育和代谢途径紊乱等情况下进行。
在这个过程中，原始的细胞结构被分解，被再利用的物质得以被重新合成。
自噬体在发生的过程中经过表层外膜的包裹和移动，在消耗细胞内多余物质的同时，也通过配体介导的受体识别来启动这个细胞死亡及干扰追加机制。
细胞凋亡和自噬之间的关系虽然细胞凋亡和自噬的作用不同，但它们之间存在一些联系。
在一些研究中，个体细胞有可能同时经历细胞凋亡和自噬过程。
这两种细胞死亡机制可以同时在一个个体细胞中发生，它们促进彼此的描述并影响细胞死亡的模式和过程。
当细胞受到一些特定的压力，根据影响程度可能会启动细胞自噬或/和凋亡。
在某些情况下，自噬可以促进细胞凋亡，而在另一些情况下，自噬可以抵消细胞凋亡或减轻凋亡的影响。
这个相消效应和加强作用，与细胞的类型、环境、溶液浓度、成功的实施策略以及刺激的本身有关。
调节机制细胞凋亡和自噬之间的关系是由多种分子调节机制组成的。
在细胞死亡途径的路线中，特别是在自发性细胞凋亡发生时，细胞内p53蛋白质的活跃依然强烈关注。
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1991 ced genes were identified in C. elegan
1992 Fas/APO-1/CD95 was identified
1993 A role of p53 in regulation of apoptosis was described
Fas ligand was identified
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11
细胞凋亡与细胞坏死在生物化学方面的主要区别
细胞凋亡
基因调节 发生条件 能量 新的基因转录 大分子合成 Caspase DNA
细胞膜
由凋亡相关基因调控 多为生理性 需要能量 有 需要 依赖性 降解为180-200bp 的整数倍的DNA Ladder 磷脂酰丝氨酸外翻
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细胞坏死
与基因调控无关 病理性（偶然刺激） 不需要能量 无 不需要 不依赖 DNA随机性降解成为任意 长度的片段
“You can observe a lot by watching.” Y. Berra
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7
第二节 凋亡细胞的特征
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8
凋亡(apoptosis)的形态学特征为染色质凝集、边 缘化，细胞皱缩，细胞膜内侧的磷脂酰丝氨酸外翻， 细胞出泡形成凋亡小体。细胞凋亡受到一系列相关 基因的严格调控。
12
Morphology of Apoptotic Cell
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13
Apoptosis VS. Necrosis
Apoptosis
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Necrosis 14
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第三节 细胞凋亡的生理学 病理学意义
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生理学意义
保证个体正常发育：蝌蚪成蛙、昆虫蜕变、淋巴细胞 阳性和阴性选择、表皮和指（趾）甲的形成等。 维持内环境稳定：清除衰老细胞、DNA损伤的细胞等。 如果机体对受损、突变或者衰老的细胞不能及时清除 话，就会干扰内环境稳定。 防御功能：清除被病原体感染的细胞等。
for their discoveries concerning
"genetic regulation of organ development and programmed
cell death"
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6
“Genetic control of programmed cell death in the nematode Caenorhabditis elegans”
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3
第一节 凋亡的研究历史
1842 Carl Voget Initial observation that cell death in part of normal development
1972 Kerr, Wyllie and Currie- introduced term ‘apoptosis’ to describe cell death with a set of common morphological features - Cell deletion was controlled under physiological conditions in adults - Deregulation could lead to many diseases - Morphologically identical to developmental CD and distinct from accidental cell death
Release of cytochrome c from mitochondria during apoptosis was
ห้องสมุดไป่ตู้
discovered
1997 Apafs were identified
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5
Nobel Prize 2002 in Physiology and Medicine
Sydney Brenner John E. Sulston Robert H. Horvitz
程序性细胞死亡（programmed cell death，PCD）， 即是指细胞在一定的生理或病理条件下，遵循自身 的程序，主动结束其生命的过程，这种死亡由基因 决定的。大多数程序性细胞死亡，呈现细胞凋亡的 形态学特征。
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9
Necrosis
Apoptosis
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10
细胞凋亡与细胞坏死在形态上的主要区别
ICE was found to be homolog of ced-3 in mammalian
IAPs were identified
1994 The role of mitochondria during apoptosis
1996 The role of caspases during apoptosis
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4
1980 Wyllie
Biochemical changes in apoptotic morphology:
- DNA fragmentation
-Requires expression of death genes
1988 Bcl-2 was found to be anti-apoptotic
细胞凋亡和细胞自噬
史娟
医科院基础所 新科研楼607 E-mail: shijuantt@
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1
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2
Outline
1. History of apoptosis research 2. Characterization of apoptosis 3. Physiological Significances 4. Apoptosis Signaling Pathways 5. Regulation of Apoptosis 6. Apoptosis and Autophagy
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17
保证个体正常发育：蝌蚪成蛙、昆虫蜕变、淋巴细胞 阳性和阴性选择、表皮和指（趾）甲的形成等。
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细胞凋亡
细胞坏死
发生条件
细胞膜 细胞器 细胞核
细胞
炎症反应
多为生理性 单个细胞丢失 发泡，完整 结构保留 核凝集断裂 染色质均一浓缩 皱缩形成凋亡小体 被邻近正常和巨噬细胞吞噬 无，不释放内容物
病理性（偶然刺激） 成群细胞死亡 破裂，不完整 破坏 核破碎溶解
细胞膨胀而溶解 残余碎片被巨噬细胞吞噬 有，释放内容物