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，其特征为依赖于炎性半胱天冬酶（主要是caspase-1，4，5，11），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生发展，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生发展和转归中的作用，为临床防治提供新思路。

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细胞焦亡的特征



1.形态学

光镜下焦亡细胞表现为细胞肿胀膨大，并且有许多气泡状突出物。相对坏死细胞而言，细胞焦亡的肿胀程度更低。电镜下，可以清楚看到在细胞质膜破裂前，焦亡的细胞形成大量小泡，即焦亡小体。之后细胞膜上会形成孔隙，细胞膜破裂，内容物流出。



2.生化特征

细胞焦亡的生化特征主要标志有炎症小体的形成，caspase和gasdermin的激活以及大量促炎症因子的释放。



细胞焦亡的主要通路



细胞焦亡主要依靠炎症小体激活caspase家族的部分蛋白，使其切割gasdermin蛋白，激活gasdermin蛋白，活化的gasdermin蛋白转位到膜上，形成孔洞，细胞肿胀，胞质外流，最终导致细胞膜破裂，细胞焦亡。细胞焦亡亦有经典通路与非经典通路之分。



1.经典通路

caspase-1通路通过炎症小体感知危险，招募并活化caspase-1，caspase-1切割并激活IL-18，IL-1β等炎症因子，切割GSDMD的N端序列，使其结合到膜上产生膜孔，导致细胞焦亡。



2.非经典通路

在非经典通路中，人源的caspase-4，5，鼠源的caspase-11，则可以直接与细菌的LPS等接触激活，然后切割GSDMD，并间接激活caspase-1，引发焦亡。



证明细胞程序性死亡是否为细胞焦亡，建议至少验证如下指标：



1. Gasdermin D



细胞焦亡发生时，Gasdermin D（GSDMD，53KD）被切割，产生30KD左右的片段，可以购买GSDMD一抗，用Western blot（WB）来验证。



2. Caspase-1、Caspase-4



细胞焦亡发生时，caspase-1和caspase-4被激活，可以通过检测caspase-1和caspase-4的活性来验证。



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3. IL-1β、IL-18



细胞焦亡发生时，IL-1β和IL-18会释放到细胞中，可以通过ELISA方法检测细胞上清中的IL-1β和IL-18的含量来验证。



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同时，可以用扫描电镜观察细胞形态（细胞膜破裂、细胞膨大&变形、细胞器变形）。



如上关于细胞焦亡的知识，你get到了吗？



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