细胞焦亡(pyroptosis)是一种细胞程序性死亡方式,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huo强烈的炎症反应。(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,GasderminD氮端就会和细胞膜上的磷脂蛋白结合,形成孔洞,释放内容物,诱导焦亡发生;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,造成炎症反应;(2)依赖Caspase-4、5、11的非经典途径:以炎性刺激因子LPS为例,没有通过受体直接进入细胞质内,Caspase其它家族成员如Caspase-4、5、11被活化,活化的Caspase-4、5、11切割GasderminD,诱导焦亡发生;另一方面,诱导Caspase-1的活化,对IL-1β和IL-18的前体进行切割,造成炎症反应。细胞外乳酸可以促进NLRP3炎症小体的活化和髓核细胞焦亡,这个过程可以被焦亡抑制剂甘氨酸和YVAD阻断。动物细胞样本细胞焦亡
除细菌感ran可诱发细胞焦亡外,一些病毒感ran,如人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV),也引起细胞焦亡。HIV感ran可激huo炎症小体。HIV可通过淋巴组织入侵静息的CD4+T细胞,并进行逆转录,此转录过程可被DNA传感器IFI16识别,从而激huo炎症小体,进而活化caspase-1,引起细胞焦亡。在真jun感ran中,如烟曲霉(Aspergillus fumigatus)也可观察到由caspase-1/11启动的免疫防御机制。烟曲霉可在THP1细胞中激huoNLRP3炎症小体,在小鼠骨髓来源树突状细胞中激huoAIM2和NLRP3炎症小体,进而分泌成熟的IL-1β、IL-18。然而在真jun感ran过程中是否可以触发由caspase-1介导的GSDMD参与的细胞焦亡过程还需进一步研究。动物细胞样本细胞焦亡凋亡相关的caspase(如caspase-3,8)能通过切割gasdermin蛋白(GSDMC,GSDMD和GSDME)诱导细胞焦亡。
近年来,随着国内外相关研究的进一步开展,已发现细胞胀亡、细胞焦亡、自噬等新的细胞死亡方式。细胞焦亡是一种胱天蛋白酶(caspase)依赖的细胞促炎程序性死亡方式,伴有大量炎性因子的释放。细胞凋亡和细胞焦亡都是由caspase介导的。细胞凋亡由凋亡性caspase介导,它们包括caspase-2、caspase-3、caspase-6、caspase-7、caspase一8和caspase-9在人类中还有凋亡性caspase家族成员caspase-10。与细胞凋亡相比,细胞焦亡是由炎症性caspase诱导的一类坏死性和炎症性的细胞程序性死亡。由于细胞焦亡需要炎症性caspase的参与,使得其与另一种坏死性和炎症性的细胞程序性死亡方式——坏死性凋亡(necroptosis)相区分开,其发生不需要caspase的参与。
有意思的是,这两个筛选都鉴定到了一个名为GSDMD的、功能未知的蛋白。通过构建GSDMD基因敲除的小鼠巨噬细胞和人的HeLa细胞,他们进一步验证了GSDMD缺失可以完全抑制所有已知炎症小体和细菌LPS引起的细胞焦亡;并且在这些敲除的细胞中外源表达GSDMD都可以回复细胞焦亡的发生。有趣的是,GSDMD缺失并不抑制caspase-1本身的激huo和对下游白介素1β的切割,但切割后成熟的白介素1β却几乎不能分泌到细胞外,显示细胞焦亡对于白介素1β的分泌必不可少,该结果也暗示GSDMD在炎性caspase的下游发挥作用。通过生物化学的研究,他们发现GSDMD是所有炎性caspase的共有底物,它们特异性的切割GSDMD两个结构域中间的连接区域,而凋亡相关的caspases却不具备该活性;将不能被caspase-1/4/5/11切割的GSDMD回补到GSDMD敲除的细胞也不能介导细胞焦亡发生,说明该切割对于细胞焦亡是必需的。研究表明,lncRNA在调节细胞焦亡中具有重要作用。
NF-κB或许是细胞因子炎症及细胞焦亡与死亡关系网的中心部分,使心力衰竭产生变化进程里众多细胞因子的相互影响改变的更为丰富。所以抑制或者阻断NF-κB的ji活,能够阻止多条通路的ji活,从而成为zhiliao心衰的关键所在。NLRP3炎症小体介导的细胞焦亡中,Caspase前体被活化,形成了活性的Caspase,活性的Caspase-1刺激白细胞介素-1β和白细胞介素-18前体,促进其生成IL-1β和IL-18,从而诱发其它炎性因子的分泌和排泄,促进全身的炎性反应。诱导炎症反应是细胞焦亡与凋亡得以区分的一个特征。GSDMD蛋白是细胞焦亡经典途径和非经典途径发生的执行蛋白。动物细胞样本细胞焦亡
动脉粥样ying化(AS)发病过程中NLRP3炎症小体介导的经典焦亡途径发挥了重要作用。动物细胞样本细胞焦亡
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。炎性小体激huo的分子机制与焦亡的诱导发生需要两步机制:第一步是启动步骤,促炎因子如 proIL-1β、Nlrp3和caspase-11等的转录生成。第二步是激huo炎性复合物,炎性复合物包括NLR(NOD-like receptors,胞浆内感受器)蛋白家族成员、衔接蛋白ASC/TMS1和Pro-Caspase-1,其中NLR蛋白家族成员中NLRP3是细胞焦亡中的主要炎性复合物。动物细胞样本细胞焦亡
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