A biológiai halál meghatározását alapul véve azt mondhatjuk, hogy a sejthalál az az állapot, amikor a sejt már alapvető életjelenségeket (mozgás, anyagcsere és transzport folyamatok, ingerelhetőség, osztódás) nem mutat. A sejthalál, bármilyen okból is következik be, egy folyamat eredménye. Ebben az eseménysorban nem könnyű feladat meghatározni azt a pontot, amelytől a sejtet már nem tekinthetjük élőnek. A legcélszerűbb talán azt a pontot kijelölni, amelytől kezdve a folyamat visszafordíthatatlan, még akkor is, ha a pusztulást kiváltó ok esetleg közben meg is szűnik.

Mechanizmusa alapján alapvetően két sejthalál típust különíthetünk el: ezek a passzív és az az aktív forma. A passzív sejthalál esetében a sejt halálát az okozza, hogy hirtelen az élettel teljesen összeegyeztethetetlen körülmények közé kerül, s az őt ért hatásokra nincs is ideje reagálni. Az intracelluláris stresszválasz mechanizmusok mozgósításához és a génexpressziós mintázat megváltoztatásához, a fehérjék átírásához ugyanis idő kell. Ennek tipikus példája a nekrózis. Ilyen folyamat például súlyos égési sérülésekkor a hipertermia következtében , vagy toxikus hatásra (pl. kígyóméreg) fellépő tömeges és fokális bőrszöveti sejtpusztulás, de így pusztul el egy tengeri egysejtű is, ha édesvízbe helyezzük.

Az aktív sejthalál egy olyan sejtélettani válaszreakció, amely a – halmozódó szub-nekrotikus, sejtkárosító stimulusok hatására aktiválódott, finoman összehangolt – citoprotektív folyamatok legvégső „öngyilkos” stációja, ahonnan nincs visszaút. Az irreverzibilitást a sejt működése szempontjából nélkülözhetetlen fehérjék tömeges proteolízise és a DNS fragmentációja okozza. Az aktív sejthalál nélkül a többsejtű szervezetek egyedfejlődése és élete elképzelhetetlen.

A Clarke-féle tradicionális, morfológiai kritériumok alapján felállított csoportosítás szerint 3 alapvető sejtlebontó folyamatot különböztetünk meg: az I típusú sejthalál az apoptózis, a II. az autofágia (ami egyúttal az egyik legfontosabb sejten belüli stressz-válasz mechanizmus) és a III. típus a nekrózis. A valóságban az egyes formák között nehéz egyértelmű határvonalat húzni, és több in vivo példa is van a kevert előfordulásra, illetve az úgynevezett „átmeneti” formákra. A nekrózis és az apoptózis kevert morfológiai bélyegeivel és átfedő molekuláris lépéseivel jellemezhető sejthalál folyamatot például ezért hívják ma már „nekroptózis”-nak vagy „aponekrózis”-nak. De az autofágia és az apoptózis szinkronizációja is előfordul, például a rovarok egyedfejlődése során.

Manapság divatos elképzelés, hogy az egyes sejthalál formák egyértelmű elhatárolása megoldható tisztán molekuláris biológiai módszerekkel és paraméterek alapján. Sokkal valószínűbb azonban az, hogy a korszerű morfológiai (elektronmikroszkópos) és molekuláris (immuncitokémiai és biokémiai) megközelítések együttes alkalmazása vezethet csak igazi eredményre.

A nekrózist korábban a passzív sejtpusztulást tipikus példájának tekintették, mai definíciója azonban: az a sejthalál típus, amelyből hiányoznak az apoptózis és az autofágia jellemző molekuláris és morfológiai ismérvei. (Tehát nem zárják ki, hogy a nekrózis szabályozott körülmények között és jelátviteli útvonalak aktiválódásával is végbemehet.) Az aktív sejtelhalás morfológiailag is jól jellemezett és a molekuláris mechanizmusát tekintve legjobban felderített klasszikus példája az apoptózis. A két folyamat között a mai ismereteink szerint is több átmeneti forma létezik, amelyeknek száma feltehetően csak gyarapodni fog. (1. ábra). A nekrózis felől az apoptózis irányába közelítve egyre inkább beszélnünk kell azokról a sejthalál kivitelezésében szerepet játszó molekuláris mechanizmusokról, amelyek meg kell előzzék azt az állapotot, amelyről kijelenthetjük, hogy a sejt életjelenségeket már semmilyen formában nem mutat.

1. ábra. A sejthalál fő típusai

A következőkben áttekintünk néhány, a sejthalállal kapcsolatos, elterjedten használt alapvető fogalmat és meghatározást.

A programozott sejthalál fogalma az aktív sejthalál kategóriájába tartozik. A folyamat két szempontból tekinthető programozottnak.

Elsőként megállapítható, hogy az egyedfejlődés során meghatározott időben jelenik meg. Ezt számos közismert példa illusztrálja: a négylábú gerincesek végtagfejlődése során az ujjak közötti szövetek felszívódása (2. ábra), a békák (3. ábra) és rovarok metamorfózisa során a lárvális szervek lebomlása, bizonyos csöves szervek üregképződése (pl. Müller-cső), az emlősök idegrendszerének fejlődése közben tapasztalható hatalmas neuron szám csökkenés. Itt említhető az immunrendszer fejlődése és működése során a T- és B-sejtek számában tapasztalható nagymértékű csökkenés is, amelynek hátterében sejtszelekciós folyamatok állnak.

2. ábra. A végtagbimbó morfogenezise, az ujjak kialakulása (A: emberi magzat, B: egér végtagjának fejlődése)

3. ábra. Békák metamorfózisa

Más oldalról megközelítve: a folyamat molekuláris szinten programozott, azaz meghatározott időben meghatározott gének expressziója indul meg. Ez a felfogás feltételezi azt, hogy e lépések megelőzik azon fehérjék szintézisét, amelyek aztán aktívan vesznek részt a sejthalál kivitelezésében. Ilyen szempontból minden aktív sejthalál forma programozottnak tekinthető.

Az autofág típusú sejthalál a programozott sejthalál II-es típusa. Angol nyelvű meghatározása: „cell death with bulk autophagy, but not cell death by autophagy” jól jelzi azt a dilemmát, hogy tekinthető-e egy alapvetően citoprotektív jellegű, sejten belüli stressz-válasz mechanizmus programozott sejthalál folyamatnak. A megfogalmazás sok mindent elárul a fogalom jelentéséről, s jelzi, hogy bizonyos körülmények között a sejthalál intenzív autofágiával jár együtt, de az nem állítható, hogy egyértelműen az autofágia lenne a sejthalált kivitelező folyamat. (Az autofágia morfológiájának és molekuláris mechanizmusának, valamint az egyedfejlődésben, az öregedésben és a különböző stressz-válaszokban betöltött szerepének részletes bemutatása meghaladja ennek a fejezetnek a kereteit, 4. ábra.) Molekuláris szinten mutat néhány közös vonást a tipikus apoptózis folyamatával, amelyet a programozott sejthalál I-es típusának neveznek. Az apoptózis bemutatására az alábbi fejezetekben részletesen kitérünk.

4. ábra. Intenzív autofágia prionnal fertőzött idegsejtekben (AV: autofág vakuólum)

Miért van szükség az aktív sejthalál folyamatára? Az aktív sejthalál az élet része. Az aktív sejthalállal foglalkozó klasszikus kutatók megfigyelték azt, hogy naponta 50-60 millós nagyságrendű sejt pusztul el az emberi szervezetben. A keletkező és elpusztuló sejteknek valamilyen egyensúlyát különböző körülmények között meg kell tartani. Ez nagyon fontos az egyedfejlődés során és a homeosztázis fenntartása érdekében.