2017年9月25日/生物谷BIOON/---2001年，cookson等***使用pyroptosis来形容在巨噬细胞中发现caspase-1依赖的细胞死亡方式。细胞焦亡（pyroptosis）的发现并证实是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。迄今为止，已经证实弗氏志贺氏杆菌、沙门氏杆菌、李斯特杆菌、绿脓杆菌、弗朗西斯氏菌属、嗜肺性军团杆菌以及叶尔森杆菌均可诱导巨噬细胞产生caspase-1依赖的细胞死亡方式。研究发现，caspase-1依赖的细...

非经典的细胞焦亡途径：除caspase-1，鼠源巨噬细胞中caspase-11 (人源中的caspase-4/5)也可以在胞内作为受体特异性结合LPS。大肠埃希菌、鼠伤寒沙门菌和福氏志贺菌等多种革兰阴性菌的LPS通过TLR4递送到胞质中并激huocaspase-11。活化的caspase-11可裂解GSDMD，使GSDMD的N端活化引起细胞焦亡；同时活化的caspase-11开启pannexin-1通道，诱导K+外流，激huoNLRP3炎症小体，促进IL-1β释放。此外，ATP还可通过被切割的pannexin-1区域以自分泌或旁分泌方式与P2X7受体结合，打开P2X7孔，促进焦亡。炎症小体虽参...

2015年11月27日，厦门大学生命科学学院韩家淮教授课题组在《CellResearch》杂志在线发表题为“GasderminDisanexecutorofpyroptosisandrequiredforinterleukin-1βsecretion”的文章。该文章的***作者为博士研究生何琬婷，韩家淮教授和博士后钟传奇为文章的共同通讯作者。韩家淮教授课题组运用定量质谱技术分析NLRP3免疫共沉淀复合体，鉴定出了炎症小体另一关键组成蛋白GasderminD(GSDMD)。GSDMD是半胱天冬酶-1的底物，剪切后的GSDMD氨基端肽段是细胞焦亡和炎症因子分泌所必需的。gsdmd基因敲除可以有效阻...

在金黄色葡萄球菌感ran中，Miller等证明在缺乏IL-1R、IL-1β或ASC的小鼠中，皮肤感ran部位嗜中性粒细胞明显减少，并且金黄色葡萄球菌在这些部位生长更快。随后Accarias等在研究中发现金黄色葡萄球菌感ran时，其du素可以触发依赖炎症小体的细胞死亡程序，呈现焦亡的所有特征。这一结果证实了金黄色葡萄球菌α-du素激huo巨噬细胞中炎症小体，使机体发挥免疫作用。Shimada等在研究中也发现巨噬细胞吞噬体中细菌细胞壁的降解与炎症小体的活化及IL-1β分泌有关，这将为金黄色葡萄球菌感ran性疾病的诊疗提供新的靶标。cuo疮丙酸杆菌可以通过活性氧/ NLRP3信号通路诱导髓核细胞焦亡...

既往研究发现在动脉粥样ying化（AS）患者xue管斑块中细胞焦亡相关指标呈高表达。AS患者普遍xue脂代谢异常，xue液中过多的低密度脂蛋白（low-densitylipoprotein，LDL）极易氧化为ox-LDL，后者是致AS关键分子。AS与细胞焦亡都与炎症密切相关，炎症是细胞焦亡与AS联系的桥梁。已有研究证实ox-LDL可以诱导EC和巨噬细胞发生细胞焦亡，因此在AS中ox-LDL也是引发细胞焦亡的关键分子。AS斑块组织中可能发生细胞焦亡的主要是EC、巨噬细胞和VSMC，由于这些细胞焦亡发生时释放的炎性因子和其他细胞分子促进了AS的进展并影响着斑块的稳定性。细胞焦亡明显的特征是炎症小体...

近日，一篇发表在国际杂志nature上的研究报告中，来自北京生命科学研究所的邵峰院士课题组报道发现细胞焦亡的重要蛋白GSDME(DFNA5)。该蛋白在中流化疗药物的作用下，通过caspase-3的切割作用获得活性，诱导肿瘤细胞的细胞焦亡，并在化疗药物对正常组织的毒副作用中扮演重要角色。此前邵峰院士已经发表了有关文章证明GSDMD蛋白在细胞焦亡中的重要作用，此次，他们关注的是与GSDMD属于同一蛋白家族的GSDME蛋白。GSDME是非常古老而保守的蛋白，斑马鱼中的GSDME蛋白与人中的有50%的相似性，说明GSDME介导的细胞焦亡在进化上是保守且重要的。进一步实验证明，GSDME在TNFa和CH...

细胞焦亡是机体重要天然免疫反应，在拮抗感ran和内源危险信号中发挥重要作用。细胞焦亡广fan参与感ran性疾病、神经系统相关疾病和动脉粥样ying化性疾病等的发生fa展，对细胞焦亡的深入研究有助于认识其在相关疾病发生fa展和转归中的作用，为临床防治提供新思路。Science：ESCRT膜修复系统是细胞焦亡过程的补救机制2018年11月23日，Science发表了一篇细胞焦亡机制相关的重要研究论文，报道细胞发生焦亡激huo的时候，胞内钙离子流会因为GSDMD孔道而发生变化，细胞以此为信号，募集ESCRT复合物进行损伤膜系统的修复。抑制ESCRT-III可显著提高细胞焦亡的比例。本文的报道发现了一...

细胞焦亡在形态学上同时具有坏死和凋亡的特征。与细胞凋亡相似的是，发生焦亡的细胞同样会出现细胞核浓缩、染色质DNA断裂以及TUNEL染色阳性。细胞焦亡与细胞凋亡均属于细胞程序性死亡方式，但是焦亡并不由传统的凋亡分子caspase-3介导，而是由caspase-1介导。研究采用cleavedcaspase-1和TUNEL免疫荧光双染检测细胞焦亡，同一细胞cleavedcaspase-1染色和TUNEL染色双阳性可判断为细胞焦亡。细胞焦亡参与了脑缺xue再灌注后神经细胞损伤。NLRP3介导的经典焦亡途径相关蛋白检测结果表明，NLRP3和IL-1β蛋白表达在海马区和皮质区的变化趋势不同，随着再灌注时间...

IL-1β和IL-18是重要的致炎因子，会导致局部剧烈的炎症反应[62]。既往研究已经证实，冠状动脉粥样ying化斑块的形成与炎症反应密不可分[63]，而细胞焦亡释放的炎症因子IL-1β和IL-18会造成局部的炎症级联反应，在冠xin病的发生中起重要作用。卡纳单抗是炎症因子IL-1β的单克隆抗体。特异性IL-1β单抗卡纳单抗可以明显降低心肌梗死患者心血管不良事件的发生率。此外，IL-1β能够诱导可溶性生长刺激表达基因2蛋白的表达，加速急性心肌梗死后的心力衰竭，而依普利酮能够拮抗这一效应，提高左心功能。IL-18可加重心肌梗死后的心功能障碍，灯盏花素可通过降低体内IL-18和细胞间黏附分子-1...

在caspase-3缺失的细胞中，细胞可通过caspase-7的激huo进入细胞凋亡，而不是细胞焦亡。接下来研究人员进一步探究了在中流的化疗药物引起的细胞死亡中，GSDME介导的细胞焦亡是否发挥了作用。人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞和人恶性黑色素瘤MeWo细胞具有GSDME较高水平的表达，在Topotecan，Etoposide，Cisplatin等化疗药物作用下，细胞发生明显的细胞焦亡而不是细胞凋亡，说明GSDME作为抑ai基因有望成为临床zhiliao的新方向。然而在大部分肿瘤细胞中，由于启动子区的DNA甲基化，GSDME的表达往往是沉默的。研究人员发现，对于GSDME表达较低的细胞，D...

非经典途径细胞焦亡与一些炎症性疾病的发生及转归密切相关。Caspase-11在炎症性肠病的发展中发挥重要作用。采用葡聚糖硫酸钠(dextransulfatesodium，DSS)诱导正常小鼠及caspase-11基因敲低小鼠结肠炎，发现caspase-11基因敲低小鼠发病率明显增加，溃疡性结肠炎患者结肠活组织检查发现caspase-4和caspase-5的表达明显升高。非经典途径细胞焦亡亦可引起肠神经元变性而导致炎症性肠病。Zasłona等的研究发现caspase-11是小鼠过敏性气道炎症发生的重要因子，在分离的啊、xiao喘患者的肺泡巨噬细胞中caspase-4表达上调。Wang等的研究指...

IL-1β和IL-18是重要的致炎因子，会导致局部剧烈的炎症反应[62]。既往研究已经证实，冠状动脉粥样ying化斑块的形成与炎症反应密不可分[63]，而细胞焦亡释放的炎症因子IL-1β和IL-18会造成局部的炎症级联反应，在冠xin病的发生中起重要作用。卡纳单抗是炎症因子IL-1β的单克隆抗体。特异性IL-1β单抗卡纳单抗可以明显降低心肌梗死患者心xue管不良事件的发生率。此外，IL-1β能够诱导可溶性生长刺激表达基因2蛋白的表达，加速急性心肌梗死后的心力衰竭，而依普利酮能够拮抗这一效应，提高左心功能。IL-18可加重心肌梗死后的心功能障碍，灯盏花素可通过降低体内IL-18和细胞间黏附分子...

既往认为，caspase-1是细胞焦亡中处于重要地位的分子。然而，KAYAGAKI等shou次发现，鼠caspase-11参与了非caspase-1介导的细胞焦亡，引出焦亡的非经典途径。由于caspase-11不能直接促进IL-1β和IL-18的成熟，因此其需结合NLRP3炎性小体促进caspase-1依赖性细胞因子的产生，从而促进IL-1β和IL-18的成熟。QIAO等人发现了一种乙酰胆碱转移酶抑制剂[2-（萘酚基）乙基三甲基碘化铵（α-NETA）]，将其作用于上皮性卵巢aiHo8910、Ho8910PM和A2780细胞后，可以激huocaspase-4，裂解GSDMD，诱发细胞焦亡。研究发...

当细菌感ran机体后会产生孔形成du素(pore forming toxin，PFT)，MLKL在细胞膜上成孔并使细胞内容物释放到胞外引起炎症反应。与由caspase-1介导的细胞焦亡相似，坏死性凋亡也是通过释放胞内物质促进炎症的发生，但坏死性凋亡是由TLRs或TNFR或IFNAR受体识别病原物质来激huoRIPK1/RIPK3/MLKL信号通路引起的一种程序性死亡方式。Kitur等通过一系列实验表明，在感ran过程中，焦亡促进了金黄色葡萄球菌的清chu，而坏死性凋亡可促进被感ran细胞的清chu，从而抑制过量的炎症表达。他们通过建立小鼠感ran模型以及化脓性感ran模型证明在RIPK1/RI...

非经典途径细胞焦亡与一些炎症性疾病的发生及转归密切相关。Caspase-11在炎症性肠病的发展中发挥重要作用。采用葡聚糖硫酸钠(dextransulfatesodium，DSS)诱导正常小鼠及caspase-11基因敲低小鼠结肠炎，发现caspase-11基因敲低小鼠发病率明显增加，溃疡性结肠炎患者结肠活组织检查发现caspase-4和caspase-5的表达明显升高。非经典途径细胞焦亡亦可引起肠神经元变性而导致炎症性肠病。Zasłona等的研究发现caspase-11是小鼠过敏性气道炎症发生的重要因子，在分离的哮chuan患者的肺泡巨噬细胞中caspase-4表达上调。Wang等的研究指出...

细胞焦亡发生时，细胞会发生肿胀，在细胞破裂之前，细胞上形成凸出物，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yang，随着形态学的改变，细胞核固缩，DNA断裂。细胞焦亡过程，具有caspase-1依赖性。在外界条件的刺激下，caspase-1前体可以与模式识别受体NLRP1、NLRP3等通过接头蛋白ASC变为一个高分子复合物，即炎症小体，也称依赖caspase-1的炎症小体。细胞在caspase-1激huo同时会释放出炎性因子白细胞介素-1β（interleukin-1β,IL-1β）和IL-18，进而吸引更多的炎性细胞，加重炎症反应。焦亡发生时...

细胞焦亡属于炎症性死亡途径，按激huo机制，可分为Caspase-1依赖和不依赖两种途径。两种途径都是通过切割GSDMD后形成N端游离的肽段，这一肽段会诱导细胞形成孔道并导致细胞破裂，释放胞质成分。两种途径都能同时诱导IL-1β和IL-18的前体进行切割，形成成熟的IL-1β和IL-18。不同的只是是否直接激huoCaspase-1。（1）细胞焦亡发生的经典通路：在病原体、细菌等信号的刺激下，细胞内的NLR识别这些信号，通过衔接蛋白ASC与Pro-Caspase-1结合，激huoCaspase-1，活化的Caspase-1一方面切割GasderminD，形成GasderminD氮端和碳端，Ga...

非经典途径是依赖于Caspase-4、Caspase-5、Caspase-11介导的细胞焦亡，值得注意的是非经典途径细胞焦亡有种属之间的差异，即Caspase-4、Caspase-5介导人源细胞焦亡，Caspase-11介导鼠源细胞焦亡。小鼠衍生的Caspase-11和人体衍生的Caspase-4/-5可以诱发非经典的细胞焦亡。Caspase-11可以直接识别和结合作用于GSDMD的LPS以此来释放活性的N结尾结构域促进细胞焦亡。它还可以刺激pannexin-1路径从而分泌ATP，促进P2×7膜路径的打开，并刺激细胞焦亡的产生。此外，Caspase-11还ji活NLRP3[（NOD）-like...

细胞凋亡是细胞程序性死亡方式之一，由细胞外死亡受体途径和细胞内线粒体死亡途径共同调节，坏死的溶解物质会引起细胞内损伤相关分子模式的释放，从而引起炎症。主要表现为细胞固缩、染色质和细胞质浓缩、核破裂，形成凋亡小体，被周围的巨噬细胞吞噬，导致细胞死亡。当机体不能有效清chu凋亡细胞时，已凋亡细胞会进一步发生继发性坏死，表现为凋亡细胞的质膜完整性逐渐丧失的过程。继发性坏死一直被认为是自发不受调控的过程，有研究表明，DFNA5可被caspase-3切割，进一步引发凋亡细胞的继发性坏死。切割后的DFNA5 (GSDME)释放出N末端片段，使凋亡细胞的胞膜成孔，进而发生类似于细胞焦亡的细胞坏死。研究表明，...

UC也称慢性非特异性溃疡性结肠炎，与克罗恩病（Crohn’sdisease,CD）统称为炎症性肠病（inflammatoryboweldisease，IBD），是指由多种原因导致的，发生在结直肠的慢性非特异性炎症。细胞焦亡在抵抗微生物定居方面起着重要作用，由微生物感ran和危险信号引起的细胞焦亡常与免疫失调有关，过度的炎症反应可导致多种炎症性疾病的发生。大量研究表明细胞焦亡在IBD等炎症性疾病的发生中起着重要作用。在IBD的各种模型中，发现炎性Caspase明显升高，表明细胞焦亡可能参与了IBD的发展。几项研究已经证明了IBD存在焦亡：Xiong等证明胆维丁乳可以通过抑制焦亡信号来减轻实验性结...

双胍是常用的降糖药，可通过ji活腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activatedproteinkinase，AMPK)通路，抑制小鼠斑块中炎症小体的ji活，抑制糖尿病对动脉粥样yin化（As）的加速作用。宋亚贤的研究证明高糖还可通过增加lncRNAMALAT1的表达，竞争性结合miR-22，从而诱导内皮细胞焦亡，促进As进展。除高脂、吸烟及高糖外，其他因素也可通过细胞焦亡促进As进展。(1)高盐摄入可通过增加内皮细胞表达活化T细胞核因子5，明显促进小鼠炎症小体ji活及As斑块形成。(2)说明尿酸可通过细胞焦亡促进As的发生。(3)氧化三甲胺是近年新发现的致As危险因素。(4)高同型半胱氨酸血症也...

JIANG等人发现，通过调控胶质瘤U87和T98G细胞中微小RNA（microRNA，miRNA）的表达，使炎性小体下游的效应蛋白caspase-1表达增加，从而诱发细胞焦亡，分泌促炎细胞因子IL-1β和IL-18，形成促炎性微环境，进而促进胶质瘤的发生和发展。KARKI等人发现，NLR家族pyrin域蛋白3（NLR family pyrin domain containing 3，NLRP3）炎性小体是目前所研究较深入的一种炎性小体，可被多种病原体及其成分或产物激huo，也可被内源性损伤信号或环境致病因子激huo。NLRP3炎性小体诱导细胞焦亡产生的IL-18，可以减弱地塞mi松诱导的细胞凋...

细胞焦亡发生时，细胞会发生肿胀，在细胞破裂之前，细胞上形成凸出物，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yang，随着形态学的改变，细胞核固缩，DNA断裂。细胞焦亡过程，具有caspase-1依赖性。在外界条件的刺激下，caspase-1前体可以与模式识别受体NLRP1、NLRP3等通过接头蛋白ASC变为一个高分子复合物，即炎症小体，也称依赖caspase-1的炎症小体。细胞在caspase-1激huo同时会释放出炎性因子白细胞介素-1β（interleukin-1β,IL-1β）和IL-18，进而吸引更多的炎性细胞，加重炎症反应。焦亡发生时...

近日，一篇发表在国际杂志nature上的研究报告中，来自北京生命科学研究所的邵峰院士课题组报道发现细胞焦亡的重要蛋白GSDME(DFNA5)。该蛋白在中流化疗药物的作用下，通过caspase-3的切割作用获得活性，诱导肿瘤细胞的细胞焦亡，并在化疗药物对正常组织的毒副作用中扮演重要角色。此前邵峰院士已经发表了有关文章证明GSDMD蛋白在细胞焦亡中的重要作用，此次，他们关注的是与GSDMD属于同一蛋白家族的GSDME蛋白。GSDME是非常古老而保守的蛋白，斑马鱼中的GSDME蛋白与人中的有50%的相似性，说明GSDME介导的细胞焦亡在进化上是保守且重要的。进一步实验证明，GSDME在TNFa和CH...

经典细胞焦亡途径：开始的研究认为NLRP3可被ATP和某些细菌du素直接激huo。经过深入探讨发现这些微生物产物，内源性分子和颗粒物并不是直接激huo该通路，而是通过激huoToll样受体(Toll like receptor，TLR)等来激huoNLRP3，进而活化下游分子。目前He等提出的NLRP3激huo的双信号模型已被接受。在该模型中，一信号启动是通过TLR等受体接受微生物或内源性分子刺激，激huoNF-κB通路，诱导NLRP3活化及pro-IL-1β表达；二信号是通过ATP、成孔du素、病毒RNA或颗粒物质等进一步激huoNLRP3，随后NLRP3通过ASC与caspase-1连接形...

细胞焦亡：细胞焦亡（Pyroptosis）是一种炎性细胞程序性死亡过程，相比于细胞凋亡（apoptosis），细胞焦亡发生的更快，并伴随大量促炎症因子的释放。细胞焦亡信号通路包括：1.依赖Caspase-1的经典途径.在细菌、病毒等信号的刺激下，细胞内的模式识别受体作为感受器，识别这些信号，通过接头蛋白ASC与Caspase-1的前体结合，通过炎症小体介导，使Caspase-1活化，活化的Caspase-1一方面切割GasderminD，诱导细胞膜穿孔，细胞破裂，释放内容物，引起炎症反应；另一方面切割IL-1β和IL-18的前体，形成有活性的IL-1β和IL-18，募集炎症细胞聚集，扩大炎症反...

一旦活化，炎性体激huo半胱天冬酶，而这种酶经激huo后将一种被称作gasderminD的分子切成两段。这种切割释放出gasderminD的活性片段，即gasdermin-D-NT。但是这如何导致细胞焦亡是不清楚的。如今，Lieberman、Wu和他们的同事们证实gasdermin-D-NT发挥双重作用。一方面，它在正在感ran宿主细胞的细菌的细胞膜上打孔，从而杀死这些细菌；同时，它也在宿主细胞的细胞膜上穿孔，导致细胞焦亡，从而杀死宿主细胞，释放出细菌和免疫警报信号。他们发现附近未被感ran的宿主细胞毫发未伤。另一方面，研究人员发现gasdermin-D-NT直接杀死宿主细胞外面的细菌，包括大...

炎症小体通过AIM2识别到小鼠巨细胞病毒的双链DNA后也能在体外诱导细胞焦亡。体内研究则表明Aim2“一小鼠对巨细胞病毒易感。然而，这个易感性是来自于细胞焦亡、IL-1B还是IL-18，这有待进一步研究。相反地，在HIV感ran时细胞焦亡则起到了一个有害的作用。AIM2样受体——IFN-1诱导蛋白16(IFll6)诱导未感ranHIV的CIM+T细胞发生焦亡，这被认为是HIV清chu体内CD4+T细胞的主要途径；而且证实在这些CIM+T细胞中caspase-1表达增加，且IL-1B、IL-18的分泌均有明显的增加。NLRP3炎症小体是通过caspase-1与含CARD结构域的颗粒样蛋白作用构成...

在其他细菌感ran过程中也被证明存在焦亡现象，如志贺杆菌，一种革兰阴性短小杆菌。早在1992年就有研究发现志贺杆菌可以诱导巨噬细胞发生程序性死亡。后来发现这种死亡方式是由caspase-1介导的，证明了这种程序性死亡并不是凋亡。随研究深入，有研究证明志贺杆菌诱导的细胞程序性死亡还伴随细胞膜通透性改变、核固缩、IL-1β分泌增多，具有细胞焦亡特征。近期研究发现，革兰阴性菌产生的脂多糖由一囊泡状结构包绕，该结构称为外膜囊泡(outer membrane vesicles，OMVs)。OMVs可通过内吞作用进入到胞质内，进而激huocaspase-11，引起细胞焦亡。这也进一步说明了，非入侵的细菌也...

邵峰等人则利用crispr-cas9技术通过体外的敲除试验锁定了关键性的蛋白——gasderminD。之后，两个组都对这一蛋白进行小鼠基因敲除，并证明该蛋白确实参与了caspase-11依赖性的细胞焦亡。邵峰等人来证明gasderminD与细胞坏死性希望以及细胞凋亡过程均没有必然联系。为了进一步探究gasderminD是如何影响细胞焦亡的发生，两个研究组利用一系列生化实验证明caspase11能够特异性地在Asp276,Gly277位点之间对gasderminD进行切割，从而产生N端30kDa左右的蛋白以及C端22kDa左右的蛋白。其中N端的蛋白是引发细胞焦亡的活性元件，而C端则对gasder...