細(xì)胞程序性死亡的類型、分子機(jī)制與凋亡檢測研究綜述
一、細(xì)胞死亡的類型與機(jī)制概述
細(xì)胞死亡是指活細(xì)胞因功能終止而停止活動的生物學(xué)過程。該過程可由多種原因觸發(fā)，并以不同形式發(fā)生。這些原因包括發(fā)育調(diào)控、細(xì)胞應(yīng)激與代謝紊亂、病原體感染以及生理性組織損傷等。經(jīng)過數(shù)十年的研究，目前已對細(xì)胞自我毀滅的多種途徑有了較為深入的了解。通常，根據(jù)形態(tài)學(xué)特征、誘發(fā)因素及所涉及的生化通路，細(xì)胞死亡可分為以下三種主要類型：
• I 型細(xì)胞死亡：凋亡
凋亡是一種高度調(diào)控的程序性細(xì)胞死亡形式，可不依賴外部直接干預(yù)而啟動細(xì)胞自我清除機(jī)制。作為生命過程的重要組成部分，尤其對于多細(xì)胞生物而言，凋亡在調(diào)控細(xì)胞生長、發(fā)育與更新以維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。其在胚胎正常發(fā)育過程中尤為顯著，經(jīng)典實(shí)例包括指間細(xì)胞的凋亡，從而實(shí)現(xiàn)手指的分離。
• II 型細(xì)胞死亡：自噬
自噬常被歸類為程序性細(xì)胞死亡，但隨著研究的深入，目前認(rèn)為其在不同的生理或病理背景下兼具促進(jìn)細(xì)胞存活或?qū)е录?xì)胞死亡的雙重功能。該過程通過溶酶體吞噬并降解細(xì)胞內(nèi)受損的細(xì)胞器或其他組分，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞成分的系統(tǒng)性清除與回收，是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要機(jī)制。
• III 型細(xì)胞死亡：受調(diào)節(jié)的壞死
傳統(tǒng)上，壞死曾被視為因極端外部生理壓力導(dǎo)致的被動、偶然性過程。近年研究表明，存在多種受特定分子機(jī)制調(diào)控的壞死通路，可在細(xì)胞處于應(yīng)激狀態(tài)且無法啟動其他死亡途徑時(shí)被激活。目前已被闡明的受調(diào)節(jié)壞死形式包括壞死性凋亡、焦亡、鐵死亡以及NETosis等。
細(xì)胞死亡方式分類概覽
細(xì)胞死亡類型特征比較表
為便于系統(tǒng)比較與區(qū)分各類細(xì)胞死亡方式，現(xiàn)依據(jù)其核心概念、關(guān)鍵詞、主要誘因、形態(tài)特征、是否引發(fā)炎癥反應(yīng)及是否屬于程序性死亡等關(guān)鍵屬性，將各類型的主要特點(diǎn)與差異歸納總結(jié)如下：
二、細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制與信號通路
2.1 凋亡的核心調(diào)控機(jī)制
細(xì)胞凋亡是一種受嚴(yán)格調(diào)控的程序性細(xì)胞死亡形式，具有典型的形態(tài)學(xué)變化特征，其過程依賴于特定胱天蛋白酶（caspase）的激活及線粒體相關(guān)信號通路的調(diào)控。凋亡可通過內(nèi)源性與外源性兩種途徑啟動：內(nèi)源性途徑由細(xì)胞應(yīng)激、DNA損傷、發(fā)育信號或存活因子缺失等胞內(nèi)信號激活；外源性途徑則由胞外死亡配體與細(xì)胞表面死亡受體結(jié)合所觸發(fā)。
2.2 內(nèi)源性凋亡通路
內(nèi)源性凋亡通路涉及一系列保守的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，并取決于線粒體膜完整性的改變。該過程受到Bcl-2家族蛋白活性的精密平衡調(diào)控，該家族包含促凋亡與抗凋亡兩大類成員。當(dāng)細(xì)胞處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，含BH3結(jié)構(gòu)域的促凋亡蛋白（如BAD、BID、BIM）通過表達(dá)水平變化或翻譯后修飾被激活，進(jìn)而促使BAX與BAK等促凋亡蛋白誘導(dǎo)線粒體外膜通透性（MOMP）增加，導(dǎo)致細(xì)胞色素c從線粒體膜間隙釋放至胞質(zhì)。游離的細(xì)胞色素c與凋亡蛋白酶激活因子1（Apaf-1）結(jié)合形成凋亡小體，進(jìn)而激活caspase-9，啟動下游凋亡級聯(lián)反應(yīng)。
2.3 凋亡調(diào)控的分子靶點(diǎn)
抗凋亡蛋白（如Bcl-2、Bcl-XL、MCL-1）可通過結(jié)合并抑制促凋亡蛋白活性來阻止凋亡發(fā)生。這類蛋白在多種癌細(xì)胞中常呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)，因此成為癌癥治療研究的重要靶點(diǎn)。相關(guān)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究聚焦于通過不同策略靶向這些蛋白，例如設(shè)計(jì)模擬BH3-only促凋亡蛋白的小分子化合物，通過競爭性結(jié)合抗凋亡蛋白以恢復(fù)凋亡信號。
2.4 Caspase級聯(lián)反應(yīng)機(jī)制
內(nèi)外源性凋亡通路最終均依賴caspase蛋白酶家族的活化。Caspase可分為兩大類：上游的"啟動型"caspase（包括caspase-2、-8、-9、-10、-12）負(fù)責(zé)接收并傳遞凋亡信號；下游的"執(zhí)行型"caspase（caspase-3、-6、-7）則通過切割特定細(xì)胞蛋白導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)分解。針對caspase或其底物切割位點(diǎn)的特異性抗體是檢測凋亡的重要工具，如PARP、lamin A/C等蛋白的切割片段常作為凋亡發(fā)生的分子標(biāo)志物。此外，凋亡抑制蛋白（IAP）家族成員（如XIAP）可通過抑制caspase活性阻斷凋亡進(jìn)程，其表達(dá)水平可反映細(xì)胞存活能力的增強(qiáng)。
2.5 外源性凋亡通路
外源性凋亡通路由細(xì)胞表面死亡受體（屬TNFR超家族）與其配體（如TNF-α、FasL、TRAIL、TWEAK）結(jié)合而啟動。受體激活后形成死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合體（DISC），募集接頭蛋白FADD與TRADD，進(jìn)而激活procaspase-8與caspase-3。值得注意的是，死亡受體通路亦可通過TNFR2介導(dǎo)的NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)上調(diào)Bcl-2、FLIP、XIAP等促存活基因表達(dá)，從而在特定條件下介導(dǎo)細(xì)胞存活信號。
三、凋亡相關(guān)應(yīng)激指標(biāo)檢測要點(diǎn)：
在細(xì)胞應(yīng)激與凋亡檢測中，可重點(diǎn)關(guān)注以下指標(biāo)：
線粒體途徑標(biāo)志物：細(xì)胞色素c釋放、MOMP變化、Bcl-2家族蛋白比例；
Caspase活化狀態(tài)：啟動型與執(zhí)行型caspase的切割活化情況；
底物切割產(chǎn)物：PARP、lamin A/C等蛋白的特征性切割片段；
調(diào)控蛋白表達(dá)：IAP家族蛋白（如XIAP）及促存活蛋白的表達(dá)水平；
死亡受體通路組分：DISC形成及相關(guān)信號蛋白的活化狀態(tài)。
四、凋亡應(yīng)激指標(biāo)檢測哪里有？
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| 貨號 | Panel名稱 | 種屬 | 檢測指標(biāo) |
| LXAH036-1 | 人細(xì)胞凋亡抗體芯片Panel(36因子) | Human | BAD (Total),Clusterin/APO-J/Apolipoprotein J,TNFRI/TNFRSF1A,HTRA2/Omi,Bcl-2,Cytochrome C,HSP27,HSP60,HSP70,TRAIL R1/DR4,PON2,Bax,TRAIL R2/DR5,p21/CIP1/CDNK1A,FADD,p27/Kip1,Bcl-x,Fas/TNFSF6,Phospho-p53 (S15),Pro-Caspase-3,HIF-1 alpha,Phospho-p53 (S46),Cleaved Caspase-3,HO-1/HMOX1/HSP32,Phospho-p53 (S392),Catalase,HO-2/HMOX2,Phospho-Rad17 (S635),cIAP-1,cIAP-2,SMAC/Diablo,Claspin,Survivin,Livin,XIAP |
| LXAM021-1 | 小鼠細(xì)胞凋亡抗體芯片Panel(21因子) | Mouse | Mcl-1,BAD (Total),HIF-1α,p53,TNFRI/TNFRSF1A,Bcl-2,Cytochrome C,CD95/Fas/TNFRSF6/APO,HSP27,HSP60,TRAIL R2/TNFRSF10B,p27/Kip1,Bcl-x,HO-1/HMOX1/HSP32,Cleaved Caspase-3,HO-2/HMOX2,SMAC/Diablo,Catalase,Claspin,HSP70/HSPA1A,XIAP |
樂備實(shí)（上海優(yōu)寧維生物科技股份有限公司旗下全資子公司），是國內(nèi)專注于提供高質(zhì)量蛋白檢測以及組學(xué)分析服務(wù)的實(shí)驗(yàn)服務(wù)專家，自2018年成立以來，樂備實(shí)不斷尋求突破，公司的服務(wù)技術(shù)平臺已擴(kuò)展到單細(xì)胞測序、空間多組學(xué)、流式檢測、超敏電化學(xué)發(fā)光、Luminex多因子檢測、抗體芯片、PCR Array、ELISA、Elispot、PLA蛋白互作、多色免疫組化、DSP空間多組學(xué)等30多個(gè)，建立起了一套涵蓋基因、蛋白、細(xì)胞以及組織水平實(shí)驗(yàn)的完整檢測體系。
原文點(diǎn)擊：細(xì)胞程序性死亡機(jī)制與凋亡檢測研究綜述
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