细胞死亡大盘点—细胞焦亡
本文从细胞焦亡的定义,细胞焦亡的特征,细胞焦亡的机制,细胞焦亡的检测方式和检测产品等多个方面,深度介绍了细胞焦亡。

细胞焦亡的定义

细胞焦亡(Pyroptosis)又称炎症程序性细胞死亡,是一种依赖于Gasdermin家族蛋白形成质膜膜孔的可调控的细胞死亡,表现为细胞不断胀大直至细胞膜破裂,导致细胞内容物的释放大量炎症因子进而激活强烈的炎症反应。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。

细胞焦亡示意图

图1. 细胞焦亡示意图

细胞焦亡的特征

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(焦亡小体)

细胞发生焦亡时,细胞会发生肿胀,在细胞破裂之前,细胞上形成凸出物(图A),之后细胞膜上形成孔隙,使细胞膜失去完整性,释放内容物,引起炎症反应,此时,细胞核位于细胞中央(图B),随着形态学的改变,细胞核固缩,DNA断裂。

细胞焦亡的特征

图2. 细胞焦亡的特征

细胞焦亡的机制

细胞焦亡机制可以分为:经典途经非经典途经

经典途径

又叫Caspase 1依赖途径,在此途径中,NLRP3、NLRC4、AIM2、Pyrin等炎症小体被激活后,将活化并裂解Pro-Caspase-1,形成具有活性的Caspase-1。活化的Caspase-1一方面切割GSDMD,形成含有GSDM-NT活性域的肽段,诱导细胞膜穿孔,细胞破裂,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。

非经典途经

在受到脂多糖(LPS)刺激后,Caspase-4、Caspase-5和Caspase-11可以与LPS直接结合并启动焦亡进程。一方面,活化的Caspase-4/5/11可以裂解GSDMD蛋白,GSDMD蛋白N端既可以介导细胞膜溶解与细胞焦亡;另一方面,活化的Caspase-4/5/11激活NLRP3炎症小体来活化Caspase-1,最终产生IL-1β和IL-18并外释。

细胞焦亡的两种途径

图3. 细胞焦亡的两种途径(图片参考:Man et al., 2015; Cell Research.)

最近的研究还发现了一种新的焦亡途径:特定的刺激导致Caspase-3的激活(原本 Caspase-3 是凋亡的底物),Caspase-3诱导Gasdermin E(GSDME)的裂解为C-末端片段 GSDME-CT)和N-端片段(GSDME-NT)。其中GSDME-NT也参与了膜孔的形成,导致细胞焦亡。

细胞焦亡的检测方式

1.形态学观察

光镜下焦亡的细胞发生肿胀,有许多气泡状突出物。


图4. 诱导NHEK细胞焦亡后,光镜下观察细胞形态

2.RT-qPCR检测焦亡相关指标mRNA表达

常用指标:Gsdmb、Gsdmc、Gsdmd、Gsdme、Caspase1/4/5/11等。

RT-qPCR检测iBMDM细胞中Gsdmd表达水平

图5. RT-qPCR检测iBMDM细胞中Gsdmd表达水平

3.免疫法(WB/IHC)检测焦亡相关指标蛋白表达

常用指标:GSDMB、GSDMC、GSDMD、GSDME、Caspase1/4/5/11等。

WB检测多种细胞GSDME以及Caspase3前体表达水平

图6. WB检测多种细胞GSDME以及Caspase3前体表达水平

4.ELISA检测炎症因子

常用指标:IL-1β,IL-18等。

ELISA检测priBMDM细胞中IL-1β

图7. ELISA检测priBMDM细胞中IL-1β

5.检测LDH释放验证细胞是否渗漏

焦亡的细胞因质膜穿孔而发生渗漏,胞内物质流出,包括LDH。LDH活性稳定,易于检测。通过检测LDH可评估细胞渗漏程度。

诱导NHEK细胞焦亡后LDH释放情况

图8. 诱导NHEK细胞焦亡后LDH释放情况

6.Caspase试剂盒检测相关Caspase酶的活化

相关指标:Caspase-1、Caspase-4、Caspase-5、Caspase-11等。

诱导Jurkat细胞后,收取细胞沉淀,计算Caspase 1活性

图9. 诱导Jurkat细胞后,收取细胞沉淀,计算Caspase 1活性

Elabscience®细胞焦亡检测产品

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产品

货号

检测仪器/方法

Caspase 1活性检测试剂盒(分光光度法)

E-CK-A381

分光光度计

Caspase 4活性检测试剂盒(分光光度法)

E-CK-A384

分光光度计

Recombinant Human IL-1 beta/IL1B Protein

PKSH032628

WB实验

Recombinant Mouse IL-1 beta/IL1B Protein


PDEM100002

WB实验

人白介素1β(IL-1β)酶联免疫吸附测定试剂盒

E-EL-H0149

酶标仪

小鼠白介素1β(IL-1β)酶联免疫吸附测定试剂盒

E-EL-M0037

酶标仪

人白介素18(IL-18)酶联免疫吸附测定试剂盒

E-EL-H0253

酶标仪

小鼠白介素18(IL-18)酶联免疫吸附测定试剂盒

E-EL-M0730

酶标仪

Recombinant GSDMD Monoclonal Antibody

E-AB-81473

WB实验

Recombinant Human Interleukin-18/IL-18 Protein

PKSH033626

WB实验

Recombinant Mouse Interleukin-18/IL-18 Protein (His Tag)

PKSM041079

WB实验

Recombinant Human IL-18 protein (His tag)

PDEH100217

WB实验

AIM2 Polyclonal Antibody

E-AB-10974

IHC/ELISA

关于细胞焦亡的知识就介绍到这里了,如有细胞焦亡或细胞功能检测的问题,可咨询技术支持,我们将及时解答。

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