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      細胞死亡的幾種形式及相應的常用抑制劑/誘導劑選擇

      瀏覽次數:629 發布日期:2024-4-29  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負

      細胞死亡作為一種重要的生理過程,一直都是生命科學研究的熱點。AbMole向您介紹幾種重要的細胞死亡形式(細胞鐵死亡、泛凋亡、銅死亡、雙硫死亡、細胞套亡、興奮性毒性、細胞焦亡和凋亡),及相應的熱門抑制劑/誘導劑。

       

      類型

      形態特征

      關鍵分子

      鐵死亡

      線粒體膜密度增高、線粒體變小、線粒體嵴縮小或消失、外膜破裂

      Fe2+、LOXs、HSPB1、Nrf2 GPX4、NOX、  P53、Ferrostatin-1

      泛凋亡

      細胞質腫脹、膜破裂、染色質固縮、DNA 片段化、凋亡小體形成

      Caspase-1、Caspase-3、Caspase-7、Caspase-8、AIM2/Pyrin/NLRP3、PARP、Bax/Bcl、RIPK1、RIPK3、ZBP1

      銅死亡

      線粒體的收縮、細胞膜的破裂、內質網損傷以及 染色質破裂

      FDX1、DLAT、 DLST、HSP70、LIAS、Fe-S Cluster、ATP7A/B、SLC31A1

      雙硫死亡

      細胞體積縮小、核皺縮、細胞膜表面形成泡狀結構、 肌動蛋白絲聚集

      SLC7A11、GLUT1、GLUT3、LDHA、NADPH

      細胞套亡

      Cell-in-cell結構

      RhoA、ROCKI/II、E-cadherin、α-catenin、actomyosin、LC3、ATGs

      興奮性毒性

      神經元皺縮,神經核有染色質團塊,內質網和線粒體擴張,嵴受損

      Ca2+、Glu、Na+、Cl-、ROS、Calpain、NMDAR

      細胞焦亡

      細胞腫脹、焦亡小體形成、細胞膜破裂,胞質外流

      Caspase-1、Inflammasome、 Gasdermins、  IL-1β和 IL-18

      細胞凋亡

      凋亡小體形成、細胞萎縮、染色質固縮、核破碎、DNA 斷裂

      外源性途徑:Fas、FASL、FASR、TNF-α、TNFR1/2、FADD、Caspase-8/10和Caspase-3/6/7

      內源性途徑:Bcl2、Apaf-1、Cyt C、 Caspase-9和Caspase-3/6/7

      Caspase非依賴性細胞凋亡信號途徑:BNIP3、AIF、EndoG、ARPP


      鐵死亡(Ferroptosis)
      鐵死亡是一種非凋亡程序性細胞死亡形式,主要由鐵超載和脂質過氧化導致的過度氧化損傷以及抗氧化防御系統(包括系統XC(Systerm XC)/谷胱甘肽(GSH)/谷胱甘肽過氧化物酶 4(GPX4)途徑和 GPX4 非依賴途徑)受損引發,其特點為鐵依賴性脂質活性氧(ROS)積累和膜多不飽和脂肪酸磷脂(PUFA-PLs)過氧化。

       


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      泛凋亡(PANoptosome)

      泛凋亡是一種炎癥性程序性細胞死亡(PCD)途徑,由特定的誘因激活并受泛凋亡小體的調控,具有細胞焦亡(P)、細胞凋亡(A)和/或細胞壞死(N)的主要特征。一旦泛凋亡被激活,僅阻斷這些細胞死亡途徑中的任何一種形式都不能有效阻止泛凋亡的進展。
       

      泛凋亡的特點是與細胞焦亡、細胞凋亡和/或壞死相關的信號轉導因子參與其中,然后形成一種稱為泛凋亡小體(PANoptosome)的多聚體復合物,從而在細胞穩態改變或其他不利條件下調節泛凋亡。盡管不同研究中 PANoptosome 的組成并不完全相同,但經典的 PANoptosome 主要由三種蛋白質組成: (1)傳感器蛋白,如Z-DNA結合蛋白1(ZBP1)和NLR家族Pyrin域蛋白3(NLRP3);(2)具有caspase招募結構域的適配蛋白,如細胞凋亡相關斑點樣蛋白(ASC);(3)具有催化作用的RIPK1、RIPK3和caspase-1/8。迄今為止,已發現兩種經典的 PANoptosome 復合物,包括 ZBP1-PANoptosome和AIM2-PANoptosome。此外,RIPK1-PANoptosome和 NLRP12-PANoptosome也有相關報道。
       


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      銅死亡(Cuproptosis)

      銅依賴性細胞死亡(又稱為銅死亡)是一種新型的非凋亡性細胞死亡形式。目前已知的哺乳動物脂;鞍踪|極少,而這些蛋白質集中在 TCA 循環中,TCA 循環活躍的細胞表現出蛋白質脂;黾,脂酰分子作為銅結合劑,能進一步促進蛋白質脂;奂,Fe-S 簇蛋白質水平降低,以及熱休克蛋白(HSP)70 增加,最終導致銅死亡的發生。
       


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      雙硫死亡(Disulfidptosis)

      雙硫死亡是一種由細胞內胱氨酸累積引起的細胞死亡形式。SLC7A11是溶質轉運第7家族的第11個成員,同時也是胱氨酸/谷氨酸逆向轉運蛋白,負責胱氨酸的攝取,而胱氨酸等二硫化物的積累會誘發二硫化物應激,對細胞產生毒性。正常情況下,NADPH 提供還原能力以抵消二硫化物應激,維持細胞平衡。然而,在葡萄糖饑餓狀態下,通過磷酸戊糖途徑(PPP)從葡萄糖產生的 NADPH 是有限的。SLC7A11 介導的胱氨酸攝取會進一步消耗細胞內的 NADPH,導致其耗竭和二硫化物分子積累,從而引發肌動蛋白細胞骨架蛋白之間二硫鍵的形成和肌動蛋白絲(F-actin)網絡的崩潰,最終導致雙硫死亡。
       


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      細胞套亡(Entosis)

      細胞套亡是一種非凋亡性的細胞死亡形式,其主要特征為一個活細胞主動內化并降解另一個活細胞。同時細胞套亡途徑可由多種刺激誘發(如營養饑餓和紫外線輻射)。營養饑餓(尤其是葡萄糖饑餓)能通過激活內部細胞中的AMPK誘導細胞套亡,而紫外線輻射則可通過激活 JNK 和 p38 信號導致細胞套亡。

       

      當細胞與細胞外基質(ECM)分離,導致一個細胞被另一個細胞內化時,就會引發套亡過程。細胞套亡需要激活多種分子信號通路,關鍵途徑之一即為 Rho/ROCK/Actomyosin途徑,該途徑能調節肌動蛋白和肌球蛋白 II 的活性,對細胞吞噬至關重要。在細胞套亡過程中,入侵(被吞噬)的套亡細胞會形成一個富含肌動蛋白的結構,突出到吞噬細胞的細胞質中。肌球蛋白 II 被吸引到這一結構上并使其收縮,將入侵細胞拉入吞噬細胞。隨后,被吞噬的細胞被吞噬它的細胞內的溶酶體降解。但值得注意的是,并非所有入侵細胞都會在經歷套亡過程后死于溶酶體。入侵細胞可能會在宿主細胞內存活分裂,甚至逃脫宿主細胞。在正常發育過程中,細胞套亡在清除多余細胞以及塑造組織和器官方面發揮作用。在癌癥中,細胞套亡可以通過促進鄰近細胞的吞噬,有助于腫瘤的生長和侵襲。


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      興奮性毒性(Excitotoxicity)

      特定離子通道在過度激活后,細胞內離子平衡的破壞可導致一種稱為興奮性毒性的壞死。興奮性毒性的特點是高濃度谷氨酸或其他興奮性氨基酸在細胞外蓄積,從而導致谷氨酸受體受到過度刺激。它是缺血、腦外傷和癲癇發作等神經系統疾病的一種病理過程,同時還與亨廷頓氏癥、多發性硬化癥和肌萎縮側索硬化癥(ALS)等多種神經退行性疾病有關。谷氨酸興奮性毒性的經典定義是,細胞外Ca2+通過N-甲基-d-天冬氨酸受體(NMDAR)大量流入,隨后細胞內儲存的 Ca2+釋放,進一步增加胞漿游離 Ca2+濃度。其他谷氨酸受體(GRs)家族的過度刺激也會引發 Na+ 和 Cl- 離子的流入,同時該過程伴隨著水的擴散以平衡滲透壓,從而導致細胞腫脹。
       


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      細胞焦亡(Pyroptosis)

      細胞焦亡是近年來的一個熱點,同時也被定義為炎癥細胞死亡程序。與細胞凋亡相比,細胞焦亡發生更快,并且伴隨著細胞膜完整性的破壞和促炎因子的釋放。該種死亡方式的特點是細胞腫脹破裂,核收縮,細胞內容物分泌,DNA 染色陽性,以及明顯的促炎反應。
       

      細胞焦亡分為經典途徑(依賴于caspase-1)和非經典途徑(依賴于 caspase-4、5、11)。在經典途徑中,激活的炎癥小體觸發 caspase-1,裂解 GSDMD,并誘導下游炎癥反應。在非經典途徑中,脂多糖(LPS)通過激活鼠類caspase-11 及其人類同源物 caspase-4/5 誘導細胞焦亡。
       


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      細胞凋亡(Apoptosis)

      細胞凋亡是研究的最深入的細胞死亡方式之一,同時也是一個受到高度調節和控制的過程。在正常發育、自穩態維持、免疫耐受形成以及腫瘤監控中都具有重要的作用。介導細胞凋亡的主要信號通路有三種,分別為外源性細胞凋亡信號途徑,內源性細胞凋亡信號途徑以及Caspase非依賴性細胞凋亡信號途徑。
       

      在依賴于caspases的外源途徑中,死亡受體如Fas在配體FasL的刺激下,通過接頭蛋白FADD將caspase-8酶原招募到細胞膜上,形成死亡誘導信號復合物DISC。caspase-8酶原在這個復合物中活化,進而激活下游的caspases級聯反應;在依賴于caspases的內源途徑中,線粒體接收到凋亡信號后,向細胞質內釋放Cyt c。Cyt c與Apaf-1和caspase-9前體形成凋亡復合體apoptosome,并活化caspase-9。caspase-9活化后激活下游的caspases級聯反應外源途徑中的caspase-8以及細胞毒性T淋巴細胞和自然殺傷細胞分泌的顆粒酶B,也可以切割并活化BcI-2家族的促凋亡因子Bid,激活內源凋亡途徑。在caspases非依賴性細胞凋亡途徑中,線粒體釋放凋亡因子EndoG,AIF等,直接進入細胞核,引發DNA斷裂。另一方面顆粒酶A能促使位于內質網的SET復合物從內質網上解離下來,轉移到細胞核內并活化,切割核DNA。
       


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