細(xì)胞焦亡(pyroptosis)是一種新的程序性細(xì)胞死亡方式寻歧,其依賴于Gasdermin家族蛋白形成質(zhì)膜膜孔的、可調(diào)控的細(xì)胞死亡紊埂,經(jīng)常但并不總因炎癥性Caspase的活化而完成。其形態(tài)學(xué)特征在電鏡下觀察,可清楚看到在細(xì)胞質(zhì)膜破裂前膘掰,焦亡的細(xì)胞形成大量小泡常籍,即焦亡小體兄哮。之后細(xì)胞膜上會(huì)形成孔隙读铁,細(xì)胞膜破裂囱蕴,內(nèi)容物流出。
細(xì)胞形態(tài)學(xué):根據(jù)細(xì)胞形態(tài)變身犯,可初步鑒定細(xì)胞是否發(fā)生焦亡碟灾。通過光學(xué)顯微鏡觀察,可看到胞漿破裂或有大量細(xì)胞碎片的存在动娄。
LDH釋放檢測(cè):乳酸脫氫酶(LDH)是存在于幾乎所有細(xì)胞內(nèi)的一種酶,當(dāng)細(xì)胞膜破裂時(shí)伟秩,LDH能被釋放到培養(yǎng)液中篓疚。因此,可通過檢測(cè)培養(yǎng)液中的LDH濃度猿悔,確定是否存在細(xì)胞焦亡掂演。
DNA片段化檢測(cè):通過檢測(cè)細(xì)胞焦亡后DNA的斷裂和片段化來確定細(xì)胞是否凋亡捧贺,如DNA凝膠電泳,DNA染色體斷裂中斷PCR等栓拜;
ELISA檢測(cè)炎癥因子:細(xì)胞焦亡是一種由于受到各種環(huán)境或藥物刺激而導(dǎo)致的特殊死亡方式座泳,會(huì)釋放一系列炎癥因子,引發(fā)炎癥反應(yīng)幕与。常用指標(biāo):IL-1β挑势、IL-6、IL-18啦鸣,通過使用特定的抗體潮饱,可以測(cè)量這些炎癥因子的含量,從而確定細(xì)胞焦亡的程度诫给。
WB實(shí)驗(yàn)檢測(cè):通過檢測(cè)單個(gè)蛋白質(zhì)香拉,可檢測(cè)到細(xì)胞焦亡中存在的關(guān)鍵分子,如Caspase-3中狂,PARP等進(jìn)行定量檢測(cè)凫碌。
aspase-1介導(dǎo)的典型途徑:
細(xì)胞焦亡途徑中,由NLRP3胃榕、NLRC4盛险、AIM2、Pyrin等炎癥小體被激活后將活化并裂解Pro-Caspase-1形成具有活性的Caspase-1勤晚,Caspase-1可以裂解GSDMD蛋白形成具有活性的N端與C端四酱,N端促使細(xì)胞膜穿孔、細(xì)胞死亡倘粮;同時(shí)Caspase-1還可以處理pro-IL-1β形成有活性的IL-1β扑详,釋放到細(xì)胞外擴(kuò)大炎癥反應(yīng)。
caspase-4/5/11介導(dǎo)的非典型途徑:在非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑中乱一,LPS可以直接與Capase-4/5/11結(jié)合涕留,一方面,活化的Caspase-4/5/11可以裂解GSDMD蛋白之搅,GSDMD蛋白N端既可以介導(dǎo)細(xì)胞膜溶解與細(xì)胞焦亡唁返,還可以激活NLRP3炎癥小體來活化Caspase-1,最終產(chǎn)生IL-1β并外釋丹叨;另一方面辨迷,活化的Caspase-4/5/11激活通道Pannexin-1,釋放ATP以開放胞膜通道P2X7洁乏,使細(xì)胞膜形成小孔誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡袁暗,激活的Pannexin-1還通過外釋K+激活NLRP3炎癥小體,最終產(chǎn)生IL-1β并外釋倍试。
caspase-3-gasdermin E (GSDME)途徑:研究發(fā)現(xiàn)一種新的焦亡途徑:特定的刺激導(dǎo)致 Caspase-3 的激活 (原本 Caspase-3 是凋亡的底物)讯屈,Caspase-3 誘導(dǎo) Gasdermin E (GSDME) 的裂解為 C-末端片段 (GSDME-CT) 和 N-端片段 (GSDME-NT)蛋哭。GSDME-NT 也參與了膜孔的形成,導(dǎo)致細(xì)胞焦亡涮母。
顆粒酶介導(dǎo)途徑:研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞所分泌的顆粒酶A(Granzyme A谆趾,GZMA)通過切割GSDMB釋放GSDMB-N片段,造成細(xì)胞穿孔叛本,從而誘發(fā)細(xì)胞焦亡沪蓬。這項(xiàng)研究刷新了細(xì)胞焦亡的定義,改寫了焦亡只能經(jīng)Caspase活化的定論炮赦。
GZMA切割GSDMB誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 源自[4]
細(xì)胞焦亡與腫瘤
細(xì)胞焦亡不僅是細(xì)胞增殖怜跑、應(yīng)激反應(yīng)和體內(nèi)平衡的生理調(diào)節(jié)劑,也是一種腫瘤抑制機(jī)制吠勘,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡已成為抗腫瘤免疫的途徑之一性芬。另外,發(fā)生焦亡的腫瘤細(xì)胞釋放炎性因子到微環(huán)境中剧防,可能起到促進(jìn)腫瘤免疫的作用植锉。
細(xì)胞焦亡與糖尿病
PRR家族的一員NLRP3對(duì)于1型和2型糖尿病進(jìn)展都起到關(guān)鍵作用。1型糖尿病小鼠模型中爹舱,敲除NLRP3和IL-1R后胰島素上調(diào)奕截,有效減緩高血糖癥狀。在2型糖尿病小鼠中皿遏,過量表達(dá)的NLRP3會(huì)加劇脂肪組織的炎癥噪境,胰島素敏感性下降,促進(jìn)胰島素抵抗丧忍。提示NLP3介導(dǎo)的焦亡可以作為治療糖尿病的新靶標(biāo)半泪。
細(xì)胞焦亡與心臟疾病
同樣,NLRP3炎性小體激活介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡能促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化参挨、心衰效勺、高血壓等各種心血管疾病發(fā)展。心血管疾病的病理基礎(chǔ)——動(dòng)脈粥樣硬化亮蜓,其實(shí)就是一個(gè)炎癥反應(yīng)過程嘉容。許多研究報(bào)道顯示,細(xì)胞焦亡可能與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展密切相關(guān)挠囚。
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參考文獻(xiàn):
1.Chen X, He WT, Hu L, Li J, Fang Y, Wang X, Xu X, Wang Z, Huang K, Han J. Pyroptosis is driven by non-selective gasdermin-D pore and its morphology is different from MLKL channel-mediated necroptosis. Cell Res. 2016 Sep;26(9):1007-20.
2.Fink SL, Bergsbaken T, Cookson BT. Anthrax lethal toxin and Salmonella elicit the common cell death pathway of caspase-1-dependent pyroptosis via distinct mechanisms. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Mar 18;105(11):4312-7.
3.Man SM甘耿,Kanneganti TD.Gasdermin D:the long-awaited executioner of pyroptosis[J].Cell Res,2015竿滨,25(11):1183-1184.
4.Zhou Z, He H, Wang K, Shi X, Wang Y, Su Y, Wang Y, Li D, Liu W, Zhang Y, Shen L, Han W, Shen L, Ding J, Shao F. Granzyme A from cytotoxic lymphocytes cleaves GSDMB to trigger pyroptosis in target cells. Science. 2020 May 29;368(6494):eaaz7548.
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