细胞焦亡
应用简介
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。细胞焦亡广泛参与感染性疾病、神经性疾病和动脉粥样性疾病等的发SF展,并发挥重要作用。对细胞焦亡的深入研究,有助于认识其在相关疾病发SF展和转归中的作用,为临床FZ提供新思路。
原理介绍
细胞焦亡是近年来发现并证实的一种新的程序性细胞死亡方式,其特征为依赖于半胱天冬酶-1(caspase-1),并伴有大量促炎症因子的释放。细胞焦亡的形态学特征、发生及调控机制等均不同于凋亡、坏死等其他细胞死亡方式。研究表明,细胞焦亡广泛参与感染性疾病、神经系统相关疾病和动脉粥样硬化性疾病等的发SF展,并发挥重要作用,对细胞焦亡的深入研究有助于认识其在相关疾病发SF展和转归中的作用,为临床FZ提供新思路。
实验方法
细胞焦亡的检测方法:
1、形态变化
1.1 扫描电镜观察细胞形态;
1.2 TUNEL染色;
1.3 免疫荧光染色(GSDMD/GSDME);
2、检测焦亡相关蛋白
2.1 q-PCR/Western Blot方法检测焦亡相关基因或蛋白的表达水平;
2.2 ELISA试剂盒检测IL-1β、IL-18等炎症因子的水平;
2.3 MTT法测定细胞活力
案例展示
案例一 细胞焦亡与感染性疾病
Yu-Lei Gao,et al,Mediators of Inflammation. 2018
在病原体感染时,适度的细胞焦亡可清除致病微生物,而过度的细胞焦亡在导致细胞死亡的同时,释放炎症因子,扩大炎症反应,造成发热,低血压、败血症等症状。以败血症为例,败血症是由致病菌侵入血液系统,并在其中生长繁殖,产生毒素,引起全身性感染,研究表明,细胞自噬相关基因Atg7沉默后,可激活细胞焦亡途径。
案例二 细胞焦亡与代谢性疾病
Beibei Luo,et al,frontiers in psychology.2017.
因代谢障碍或代谢旺盛等原因引起的疾病称为代谢性疾病,常见的有糖尿病、痛风、糖尿病性心肌病等。以糖尿病性心肌病为例,由心肌细胞死亡引起,的研究显示高血糖可以造成活性氧的产生增加,进而上调NF-κB和TXNIP,NF-κB又可以上调NLRP3、IL-1β前体以及IL-18前体的表达;TXNIP通过改变NLRP3的结构激活Caspase-1,活化的Caspase-1一方面切割Gasdermin D,形成含有Gasdermin D氮端活性域的肽段,诱导心肌细胞膜穿孔、破裂,释放内容物,引起炎症反应;另一方面,活化的Caspase-1对IL-1β和IL-18的前体进行切割,形成有活性的IL-1β和IL-18,并释放到胞外,募集炎症细胞聚集,扩大炎症反应。
案例三 细胞焦亡与神经系统疾病
Tan et al. Journal of Neuroinflammation(2015) 12:18
神经系统疾病包括脑损伤,癫痫等。以癫痫为例,研究发现,癫痫发作可通过钾离子外流等途径激活NLRP1炎症体,进而激活依赖Caspase-1的焦亡途径,导致癫痫进一步发展。
技术总结
| 细胞凋亡 | 细胞焦亡 | 细胞自噬 | 细胞坏死 |
相同点 | 都是程序性死亡 |
诱因 | 生理条件下的基因调控 | 病理性刺激 | 营养缺乏或激素诱导 | 病理性变化或剧烈损伤 |
细胞形态 | 缩小 | 膨大,变形 | 产生空泡 | 膨大,变形 |
细胞膜 | 膜结构完整 | 细胞膜破裂 | 膜结构完整 | 细胞膜破裂 |
细胞器 | 完整 | 变形 | 被自噬体吞噬,被溶酶体消化 | 变形或肿大 |
DNA | 降解为180-200bp及其整倍的片段 | 随机降解 | 随机降解 | 随机降解 |