如何区分坏死性凋亡，焦亡，铁死亡和 NETosis，一篇告诉你答案

　　近年来，研究人员阐明了特定的受调节分子机制，受调节的细胞坏死的通路包括坏死性凋亡，焦亡、铁死亡和 NETosis。

　　坏死性凋亡

　　触发因素及特征：坏死性凋亡（Necroptosis）是当细胞凋亡受阻时，通过细胞外信号（死亡受体-配体结合）或细胞内信号（外来微生物核酸）被激活的细胞自我破坏的过程。坏死性凋亡期间，可以观察到细胞器肿胀、细胞膜破裂，细胞质和细胞核的分解。

　　坏死性凋亡示意图

　　分子机制及鉴定：坏死性凋亡不同于凋亡和其他形式的程序性细胞坏死，它不依赖于 caspase 活性，但需要 RIPK3 调控的 MLKL 磷酸化。这种磷酸化事件使 MLKL 在质膜上产生孔复合体，从而导致 DAMP 的分泌、细胞肿胀和膜破裂。

　　来自 cellsignal.cn/pathways 坏死性细胞死亡信号通路图

　　坏死性凋亡通常由细胞外刺激触发。配体（如 TNFalpha）与细胞膜中的死亡受体（DR）结合。受体激活后，就与衔接蛋白 TRADD 和 TRAF2 结合，从而导致 RIP 激酶的下游活化。

　　坏死性凋亡的过程可以以各种方式被抑制。caspase-8 可通过 RIPK1 和 RIPK3 的裂解抑制坏死。Necrostatin-1 (Nec-1) 是一种已被报告可抑制 RIP1K 活性的小分子，据报道在阿尔茨海默病和帕金森病中，Necrostatin-1 处理能够提高细胞活力。

　　焦亡

　　触发因素及特征：焦亡是在存在病原体相关的分子模式（PAMP）或细胞衍生的损伤相关的分子模式（DAMP）的情况下，细菌、病毒、真菌和原生动物的细胞内感染会激活焦亡。它通常是病原体感染后可能触发的主要细胞死亡方式，且通常在先天免疫系统的细胞（例如单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞）中被诱导。

　　焦亡示意图

　　分子机制及检测：

　　来自 cellsignal.cn/pathways 坏死性细胞死亡信号通路图

　　焦亡经典通路通常被描述为通过两步过程发生。在第一个“启动信号”步骤中，激活 NF-kB 以诱导多种蛋白质的表达，这些蛋白质将成为所谓的炎性小体的复合体的一部分。炎性小体通常包含一个胞质模式识别受体（PRR；例如 AIM2 或 AIM2 样家族成员）、一个接头蛋白（例如 ASC/TMS1）和 pro-caspase-1。通过检测 NLRP3 和可视化 ASC 斑点来分析炎性小体的激活是监测焦亡的方法之一。

　　在第二个激活步骤中，caspase-1 裂解 gasdermin D 和细胞因子，pro-IL-1β 和pro-IL-18前被蛋白水解激活，产生其促炎症形式 IL1β 和 IL18，后者是由死亡细胞分泌的。这些重要细胞因子的可视化可以通过使用特异性抗体来实现。重要的是，caspase-1 还可切割关键蛋白 gasdermin D（GSDMD）的氨基末端片段，使其寡聚并在细胞膜上形成孔，导致细胞因子分泌、进水和最终的细胞破裂。

　　另外，可以通过细胞内检测革兰氏阴性细菌 LPS 的非经典通路来诱导焦亡，通过激活 caspase-4、5和/或 11（小鼠）以切割 GSDMD。由于 GSDMD 在经典和非经典通路中均被切割，因此监测 GSDMD 的切割和易位是识别焦亡的重要部分。

　　发生焦亡的细胞显示细胞肿胀、膜起泡、DNA 断裂和最终细胞裂解等特征。但是，细胞核通常保持完整，这与凋亡和坏死性凋亡中观察到的细胞核破坏现象不同。

　　研究焦亡的机制可能会为癌症、自身免疫性疾病、神经退行性疾病等带来治疗益处。

　　铁死亡

　　触发因素及特征：铁死亡（Ferropotosis) 没有染色质凝聚或质膜完整性丧失的现象，但存在线粒体浓缩、线粒体体嵴减少、膜密度增加。铁死亡主要受铁稳态和氧化应激的通路调节。

　　分子调控机制：铁稳态部分受铁蛋白控制，铁蛋白水平可通过“铁蛋白自噬”调节，此过程由铁蛋白的选择性货物受体——核受体辅激活因子 4 (NCOA4)介导。实验证明，使用一些常见的铁螯合剂（例如去铁胺）可以抑制铁死亡。

　　铁死亡研究工具：监测铁死亡的工具涉及药理学（例如铁螯合剂，抗氧化剂）、靶标表达（GPX4，SCL7A11，铁蛋白，NRF2 等）的变化、监测活性氧和脂质过氧化以及谷胱甘肽测定。Cell Signaling Technology™ （CST®️）提供铁死亡研究的小包装抗体套装（货号：#29650，#48768T，#16815），每种套装包含铁死亡相关的多个核心靶点，让研究者快速便捷地入手铁死亡研究。

　　NETosis

　　触发因素及特征：NETosis 被鉴定为对细菌感染的反应，可以通过脂多糖（LPS）以及炎症通路激活剂（如佛波醇 12-肉豆蔻酸酯 13-乙酸酯（PMA））激活。其特征是细胞膜破裂，染色质、组蛋白、颗粒和细胞质成分被挤压成网状结构，即中性粒细胞胞外陷阱（NETs）。

　　分子调控机制：NETosis NETosis 可以通过多种通路发生，但已经发现了一些关键作用因素。钙依赖性酶蛋白精氨酸脱亚氨酶 4（Protein arginine deiminase 4, PAD4）催化组蛋白的超瓜氨酸化，这有助于染色质凝聚。另外，从细胞质颗粒中释放出嗜中性粒细胞弹性蛋白酶（Elastase, ELANE）和髓过氧化物酶（Myeloperoxidase, MPO）会导致细胞骨架结构的分解和组蛋白的降解。

　　NETosis 的病理学意义和潜在的治疗作用仍在研究中，但与宿主对病原体的防御以及许多疾病状态有关，包括自身免疫性疾病、血栓形成、心血管疾病和肿瘤进展。

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　　内容审核：刘果、朱晓芳

　　题图来源：站酷海洛

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