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九大特征区分细胞凋亡、焦亡、坏死、铁死亡和自噬
阅读:95次 | 来源:医学科研小坑 | 2024/7/1 15:11:26

“To be, or not to be, that is the question”,生存还是死亡,细胞不仅要选择是否死去,而且还要选择如何死去。细胞有许多“花样”死亡方式, 比如大家常见的细胞凋亡、焦亡、铁死亡等等。不同的细胞死亡方式有其特异的生化特征,形态特征、核心靶点基因、调控路径、免疫特征等。

本文总结了细胞凋亡、焦亡、坏死、铁死亡、自噬5种死亡方式的特异区别,有那么一点分不清的小伙伴,可以重点看看今天的内容!

                                                                                  什么是细胞凋亡?

细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象,在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。细胞凋亡不仅是一种特殊的细胞死亡类型,而且具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学机制。

1 生化特征:caspases 寡核小体 DNA 片段的激活

2 形态学特征:质膜起泡,细胞和核体积减少,核碎裂

3 核心调控基因:正向:p53, Bax, Bak, Other pro-apoptotic, Bcl-2 family proteins; 负向:Bcl-2, Bcl-XL, Other anti-apoptotic, Bcl-2 family proteins.

4 调节路径:死亡受体、线粒体、内质网通路 Csapase、P53、Bcl-2 介导的信号通路

5 释放损伤相关分子:Ecto-CRT, HMGB1,and ATP

6 免疫特征:主要是抗炎

7 诱导剂:FASL, DCC, UNC5B

8 抑制剂:XIAP, c-IAP1, c-IAP2, ILP-2, ML-IAP/livin, NAIP, Z-VADFMK

9 检测方法:形态学检测(电镜检测)、细胞膜表面磷酯酰丝氨酸检测(流式检测)、细胞核染色、线粒体膜电位检测、分子水平检测(WB、IHC、IF、QPCR等检测相关因子变化,如caspase3\BCL2\BAX等)、DNA片段化检测(核酸电泳)、DNA片段原位检测(Tunel)。

                                                                      二什么是细胞焦亡? 

细胞焦亡(Pyroptosis)又称细胞炎性坏死,是一种程序性细胞死亡,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。细胞焦亡是由gasdermin介导的细胞程序性坏死。

1 生化特征:依赖或非依赖于 caspase-1 活化,GSDMD 切割和促炎细胞因子的释放

2 形态学特征:核复缩,细胞肿胀和细胞膜出现孔洞,细胞塌陷破裂


3 核心调控基因:正向:CASP1, CASP11, GSDMD; 正向:CASP1, CASP11, GSDMD.


4 调节路径:Caspase-1,NLRP3 介导的信号通路

5 释放损伤相关分子:HMGB1, ATP, IL-1β, and IL-18

6 免疫特征:促炎

7 诱导剂:ZnO—NPs, Ivermectin

8 抑制剂:Necrosulfonami-de


9 检测方法:形态学检测(电镜检测);细胞活性检测(MTT/CCK8、Tunel、流式);分子水平检测(WB、IHC、IF、QPCR等检测相关因子变化,如NLRP3、ASC、Pro-caspase-1、Cleaved-caspase-1、Pro-IL-1β、Cleaved-IL-1β、Pro-IL-18等)、ELISA。

                                                                              三什么是细胞坏死? 

细胞坏死(cell riecrosis)是有别于细胞凋亡的另一种细胞死亡方式。通常指细胞受到意外损伤,如化学因素(强酸、强碱、有毒物质等)、物理因素(高热、辐射等)、生物因素(病原体等)或病理性刺激时引发的细胞死亡。

1 生化特征:ATP 水平下降;RIP1、RIP3 和 MLK 的激活

2 形态学特征:质膜破裂,细胞器肿胀,染色质适度凝结


3 核心调控基因:正向:RIP1, RIP3, MLK L.


4 调节路径:TNFα、TNFR1、TLR3、trail、FasL、ROS、PKC-MAPK-AP-1 介导的信号通路

5 释放损伤相关分子:DNA and IL-6

6 免疫特征:多数促炎

7 诱导剂:TNFa, zVAD-fmk, PAMPS

8 抑制剂:Nec-1, NSA, Kongensin-A

9 检测方法:形态学观察(电镜检测)、免疫荧光或流式方法(PI或7-AAD染色,因为PI、7-AAD可以与DNA结合,如果细胞膜破裂,染料就可以进入细胞内,从而发荧光。)

                                                                              四、什么是细胞铁死亡? 

铁死亡(Ferroptosis )是一种铁依赖性的,区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬的新型的细胞程序性死亡方式。铁死亡的主要机制是,在二价铁或酯氧合酶的作用下,催化细胞膜上高表达的不饱和脂肪酸,发生脂质过氧化,从而诱导细胞死亡;此外,还表现为抗氧化体系(谷胱甘肽系统)的调控核心酶GPX4的降低。

1 生化特征:抑制 xCT,降低 GSH,抑制 GPX4;铁积累和脂质过氧化

2 形态学特征:线粒体变小,线粒体嵴减少或消失,以及线粒体外膜破裂


3 核心调控基因:正向:VDAC2/3, Ras, NOX, TFR1, p53, CARS; 负向:GPX4, SLC7A11, HSPB1, NRF2.


4 调节路径:xCT 和Gpx4、MVA、HSF1-HSPB1、p62-Keap1-Nrf2 通路、LSH 信号通路

5 释放损伤相关分子:HMGB1

6 免疫特征:促炎

7 诱导剂:Erastin, DPI2, BSO, SAS,lanperisone, SRS, RSL3, DPI7, DPI10, FIN56, sorafenib, artemisinin

8 抑制剂:Desferoxamine, vitamin E,U0126, ferrostatin-1, SRS, CA-1, cycloheximide, aminooxyacetic acid Liproxstatin-1 HCl

9 检测方法:形态学检测(电镜检测)、 细胞内活性氧和脂质活性氧检测(通过流式细胞使用H2DCFDA、C11-BODIPY 和Liperfluo检测)、铁离子水平检测(比色法和荧光法)、细胞活性检测(MTT/CCK8、Tunel、流式)、线粒体膜电位检测(最常用的探针是JC-1和JC-10)、分子水平检测(WB、QPCR等检测相关因子变化,如system xc(SLC7A11和SLC3A2),GPX4等)。

                                                                            五、什么是细胞自噬?

自噬(autophagy=self-eating)意为自体吞噬,是真核细胞在自噬相关基因(autophagy related gene,Atg)的调控下利用溶酶体降解自身细胞质蛋白和受损细胞器的过程。

自噬是一个受到严密调控的通路,具有重要的基本代谢功能调节作用,可使细胞通过分解代谢和再循环清除受损或有害成分,维持营养和能量的动态平衡。自噬也是一种主要的保护机制,可使细胞在多种应力条件下存活,如营养物或生长因子剥夺、缺氧、活性氧 (ROS)、DNA损伤或胞内病原体。

1 生化特征:溶酶体活性增加

2 形态学特征:双膜结构自噬溶酶体的形成


3 核心调控基因:正向:LC3, ATG5, ATG7, Beclin 1, Other ATG family proteins.


4 调节路径:PI3K-AKT-mTOR,MAPK-ERK1/2-mTOR 信号通路

5 释放损伤相关分子:HMGB-1

6 免疫特征:主要是抗炎

7 诱导剂:Rapamycin, lithium, sodium, valproate, carbamazepine, C2-ceramide

8 抑制剂:3-MA, LY294002, wortmannin, PIK-III, compound 31, SAR 405, Vps34- In1, MRT68921,Spautin-1, Bafilomycin A1, hydrochloroquin

9 检测方法:形态学检测(电镜检测)、双荧光穿梭质粒系统检测、单荧光质粒系统检测(GFP-LC3指示技术)、分子水平检测(WB、IHC、IF等检测相关因子变化,如LC3. ATG family, p62(SQSTM1), Beclin 1, ULK1等)















 

 
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