黑龙江整体实验细胞焦亡

时间:2023年03月18日 来源:

自2015年以来,邵峰院士等人发现,caspase-1和caspase-11/4/5是通过切割一个叫做Gasdermin-D(GSDMD)的蛋白而诱发细胞焦亡的,GSDMD在被caspase-1或caspase-11/4/5切割后,释放出其N端结构域,该结构域具有结合膜脂并在细胞膜上打孔的活性,这样就导致细胞渗透压的变化而发生胀大直至细胞膜的破裂(Shi et al., Nature 2015;Ding et al., Nature 2016)。细胞焦亡(pyroptosis)是一种今年发现的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。脂多糖可以诱导髓核细胞焦亡。黑龙江整体实验细胞焦亡

与细胞凋亡相比,细胞焦亡是由炎症性caspase(Caspase-1, 4, 5, 11)诱导的一类坏死性和炎症性的细胞程序性死亡。相比于细胞凋亡,细胞焦亡发生的更快,并会伴随着大量促炎症因子的释放。由于细胞焦亡需要炎症性caspase的参与,其与另一种坏死性和炎症性的细胞程序性死亡方式—坏死性凋亡不一样,坏死性凋亡发生不需要caspase的参与。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种内源的细胞焦亡过程中的补救机制,是细胞焦亡机制的重要进展。黑龙江整体实验细胞焦亡核转录因子κB通路的抑制剂Bay11-7082则限制了NLRP3炎症小体介导的焦亡的ji活。

研究发现脂肪组织中NLRP3炎症小体表达的减少可改善胰岛素抵抗。通过缺陷自噬和线粒体活性氧的聚集,饱和脂肪酸棕榈酸酯和脂毒性神经酰胺引起脂肪组织巨噬细胞NLRP3炎症小体的激huo,这进一步激huocaspase-1并引起细胞焦亡。Caspase-1或NLRP3表达缺陷的小鼠脂肪组织的炎症反应减弱,而且在高脂饮食的情况下,胰岛素抵抗有所改善从而肥胖的发病率有所下降。痛风的发病是由于尿酸盐结晶在关节的积聚,而这些结晶可引起炎症小体的激huo。临床研究表明,炎症小体在痛风的发病中起着关键的作用,抑制IL-1B的表达可明显降低疾病的严重程度。单钠尿酸盐结晶通过NLRP3和ASC激huo巨噬细胞中的caspase-1,进而引起细胞焦亡的发生。

细胞焦亡是一种由典型或非典型机制启动,并由炎性胱天蛋白酶(caspases)执行的程序性细胞死亡的过程,它由不同于细胞凋亡 (apoptosis)的特定炎性胱天蛋白酶(caspases-1, -4, -5, -11)触发,典型和非典型途径均导致gasdermin D (GSDMD)的活化,从而形成导致细胞渗漏和裂解的孔洞,典型顺序涉及病原相关分子模式(PAMPs)和损伤相关分子模式(DAMPs)介导的炎性小体形成,导致caspases-1激huo、GSDMD裂解,IL-1β和IL-18成熟,非典型途径的特征在于其他三个胱天蛋白酶与革兰氏阴性细菌脂多醣(LPS)的直接相互作用以及随后的GSDMD激huo,细胞质成分被释放到细胞外导致局部的炎症级联反应,这种炎症级联反应可以变成全身性的,从而突出了细胞焦亡正常功能在调动免疫细胞抵抗病原体方面的重要性,然而,细胞焦亡也可导致与炎症有关的病理,包括ai症进展和自身免疫性疾病。caspase-1和caspase-11/4/5是通过切割一个叫做Gasdermin-D(GSDMD)的蛋白而诱发细胞焦亡的。

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gasderminD的切割起到了抑制的作用。作者通过将gasderminD进行突变使其不能被正常切割,结果显示该突变的蛋白不能引发细胞焦亡的发生。邵峰等人还鉴定出了除gasderminD以外,同一家族的其它不能被caspase切割的蛋白。由于gasderminD也能够被caspase1切割,因此邵峰等人认为gasderminD还参与了经典的炎症小体引发的细胞焦亡。Caspase-11不能直接裂解IL-1p和IL-18的前体,但能够不依赖caspase-1诱导细胞焦亡。黑龙江整体实验细胞焦亡

非经典途径caspase-4、caspase-5和caspase-11依赖性细胞焦亡在中流细胞死亡机制中有重要作用。黑龙江整体实验细胞焦亡

小鼠肝细胞焦亡释放出的NLRP3炎症小体颗粒能被HSC(肝纤维化细胞的主要类型)内吞而发生活化,从而放大和延续炎性小体驱动的纤维化形成。醛固酮可通过促进NLRP3炎症小体组装和表达诱导小鼠HSCji活及肝纤维化。HSC分泌促纤维化因子转化生长因子-β1(TGF-β1)与大肠埃希菌RNAji活NLRP3炎症小体有关。此外,日本血吸虫原感ran小鼠后可诱导HSC中NLRP3炎性小体ji活,这可能是启动炎症反应并引起肝纤维化的早期机制。上述表明细胞焦亡介导的炎症可诱导HSC活化并促进肝纤维化。黑龙江整体实验细胞焦亡

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