細胞死亡是發(fā)育、平衡和宿主防御的一個重要生物過程。在過去十年中，許多新型細胞死亡模式已被定義和表征。細胞死亡可分為調節(jié)性細胞死亡（Regulated cell death, RCD）和意外細胞死亡（Accidental cell death, ACD）。調節(jié)性細胞死亡涉及基因編碼機制，這些機制在細胞外或細胞內信號的觸發(fā)下，以協(xié)調的事件序列發(fā)揮作用。這些信號可以通過藥物干預進行靶向調節(jié)。生理形式的 RCD 泛指程序性細胞死亡（Programmed cell death, PCD）。

調節(jié)性細胞死亡曾是細胞凋亡的代名詞，但現(xiàn)在人們認識到，調節(jié)性細胞死亡還包括許多其他新發(fā)現(xiàn)的程序性細胞死亡途徑。最近發(fā)現(xiàn)了幾種調節(jié)性細胞死亡類型，它們具有共同的形態(tài)特征，但采用了不同的分子途徑。其中包括壞死（Necroptosis）、細胞焦亡（Pyroptosis）。因為這些途徑在不同的觸發(fā)因素下被激活，并通過不同的生化途徑執(zhí)行，所以區(qū)分不同形式的非凋亡性細胞死亡具有挑戰(zhàn)性。

壞死

細胞壞死是由壞死體復合物的形成引起的一種細胞壞死，與細胞凋亡不同，它是一種不依賴于caspase的細胞死亡形式。細胞壞死是由上游細胞死亡受體（DRs）誘導的，如腫瘤壞死因子 TNF 受體 1（TNFR1）（ADI-CSA-815，EnzoLife）、CD95、TRAIL-R1 （ALX-804-912-0100，EnzoLife）和 TRAIL-R2（ALX-210-743-C200，EnzoLife）的超家族受體，它們能在配體結合后通過一個保守的細胞膜死亡結構域傳遞細胞死亡信號。壞死的標志是質膜破裂并釋放促炎性損傷相關分子模式。通過化學抑制或轉基因模型來靶向壞死通路的成分，可用于確認細胞死亡是否依賴于壞死。Necrostatin-1 (Nec1) （BML-AP309，EnzoLife）可抑制細胞壞死。病毒編碼幾種不同類型的 caspase-8 抑制劑，這表明阻止 caspase-8 依賴性細胞凋亡為病毒提供了優(yōu)勢。在這種情況下，細胞壞死似乎是限制病毒復制的后備細胞死亡過程。

細胞焦亡

細胞焦亡是一種調節(jié)性壞死細胞死亡，主要發(fā)生在單核細胞和巨噬細胞中。這種形式的RCD由炎性 caspase（即小鼠的 caspase-1 和 Caspase-11（BML-SE155-5000，EnzoLife），或人的 Caspase-4 （BML-SE176-5000，EnzoLife）和 Caspase-5（BML-SE171-5000，EnzoLife））誘導。caspase-1和caspase-11（或caspase-4、-5）都會通過蛋白分解處理Gasdermin D（GSDMD）產(chǎn)生一個N端片段，從而誘導細胞焦亡，打開質膜上的孔，導致細胞死亡。釋放的蛋白質包括先天性細胞因子 IL-1β 和 IL-18，它們與其他細胞蛋白質一起導致組織炎癥。熱蛋白沉積通常發(fā)生在微生物感染之后，其作用是啟動免疫反應并殺死受感染的細胞。發(fā)生熱蛋白沉積的細胞會出現(xiàn)與 DNA 損傷相關的核凝結、細胞腫脹，并最終在釋放 IL-1β 的同時發(fā)生細胞溶解。造成這一過程的機制涉及細胞內細菌產(chǎn)物傳感器和炎性體的形成。炎性體基因表達的增加可能是細胞內促炎癥反應的跡象。可以通過觀察Caspase活化、GSDMA 裂解，或通過抑制或消減細胞焦亡途徑的關鍵成分來研究細胞焦亡?？赏ㄟ^釋放的 LDH 定量、熒光顯微鏡觀察膜完整性的喪失以及檢測 IL-1b 來評估裂解。在裂解過程中，活性 Caspase會從其無活性的Caspase前體形式中裂解出來。使用特異性caspase抗體可通過 Western Blot檢測Caspase的裂解。證明Caspase 1、11、4 或 5 的依賴對于區(qū)分細胞焦亡導致的細胞死亡與其他形式的壞死和凋亡至關重要。使用Pan Caspase抑制劑Z-VAD-FMK（ALX-260-020，EnzoLife）進行化學抑制，可以消除Caspase 1的活性。

鐵死亡

鐵死亡是一種受調控的細胞死亡形式，是鐵依賴性活性氧（ROS）積累導致的致命脂質過氧化反應的結果。有多種方法可用于檢測 ROS（ENZ-51011，EnzoLife） 的存在。鐵死亡的細胞通常表現(xiàn)為細胞膜破裂和細胞內容物的釋放。谷胱甘肽過氧化物酶 4（GPX4）是一種能還原過氧化氫、有機氫過氧化物和過氧化脂質的酶，它的喪失或活性降低也會引發(fā)鐵死亡。在GPX4缺乏的情況下，脂質過氧化會通過脂質自由基（脂質過氧自由基）的積累而失控。脂質過氧化改變了脂質的化學性質，降低了它們形成功能性細胞膜的能力，因此會導致膜完整性喪失和細胞死亡。脂質烷氧基自由基的碎裂還會產(chǎn)生丙二醛4-羥基壬烯醛4-hydroxynonenal (4-HNE)（BML-HA004，EnzoLife）等活性醛。通過鐵螯合劑、親油抗氧化劑、脂質過氧化抑制劑和多不飽和脂肪酸的消耗，可抑制細胞的鐵死亡，這與脂質過氧化標記物的積累有關。通過觀察抑制劑是否能阻止細胞死亡以及測量脂質過氧化物lipid peroxides（BML-AK171，EnzoLife），可以確認是否存在鐵死亡。研究鐵死亡的有效方法包括測量谷胱甘肽過氧化物酶的活性。

圖 1：用 100 μM 的焦花青素（一般 ROS 誘導劑，A 組）或 1 μM 的叔丁基過氧化氫（過氧化物誘導劑，B 組）誘導 Jurkat 細胞，用ROS-ID® Total ROS Detection Kit（ENZ-51011，EnzoLife）染色，并用流式細胞儀進行分析。未經(jīng)處理的細胞作為對照。

文中部分相關產(chǎn)品：

關于Enzo Life

Enzo Life做為分子診斷領域的先驅者，可提供包括基因、蛋白、細胞、組織全層面的標記和檢測試劑，如原位雜交探針、活細胞熒光探針、組化試劑盒、小分子化學文庫等。除了科研領域外，Enzo Life還給提供多樣的生物工藝質量檢測試劑盒（如Protein A殘留檢測盒，HCP殘留檢測等 ）