几种不同类型的细胞死亡

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几种不同类型的细胞死亡

2023-03-10 05:39| 来源: 网络整理| 查看: 265

任何的生物体都有走到尽头的时候,细胞也不例外。面对不同的环境,细胞有许多“花样”死亡方式, 比如常见的细胞凋亡、焦亡、铁死亡等等,今天我们聊聊细胞死亡那些事儿。

细胞凋亡(Apoptosis)

细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象,在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。细胞凋亡受到基因激活与精确调控,是细胞程序性死亡的过程。这些基因在种属之间非常保守,如Bcl-2家族、caspase家族、癌基因如C-myc、抑癌基因P53等。

细胞凋亡可以被两个不同的通路触发:内源性的线粒体途径(BCL-2途径)和外源性的死亡受体途径。内源性途径由 BCL-2 蛋白家族的促凋亡和抗凋亡成员调节。外源性途径通过肿瘤坏死因子受体超家族成员的配体激活,这些家族成员具有细胞内死亡结构域,促进了细胞内死亡诱导信号复合物的形成,导致caspase-8和下游效应器半胱天冬酶(caspase-3和caspase-7)的激活。

细胞凋亡的过程大致可以分为四个阶段:

1. 凋亡信号的接收与转导;2. 凋亡基因的激活与相关酶类等物质的合成;3. 由核酸内切酶和胱天蛋白酶(caspase)主要执行的凋亡过程;4. 凋亡小体的清除。

Caspase是细胞凋亡过程的中心环节,其活化主要通过死亡受体途径(也称外部途径)和线粒体途径(也称内部途径)来实现。

细胞凋亡相关调控途径细胞坏死(Necrosis)

细胞坏死被认为是一种不受调节的非程序性细胞死亡过程。通常由各种病理因素,如缺氧、物理或化学应激、病原体刺激、免疫反应等造成,是一种被动的细胞死亡方式。其过程涉及TNF受体超族成员6(Fas)和肿瘤坏死因子受体(TNFR)的激活,细胞应激诱导的激酶受体相互作用蛋白1(RIP1)和RIP3相互作用及激活。

细胞坏死相关的调控途径细胞自噬(Autophagy)

细胞自噬是真核生物中保守地对细胞内物质进行周转的重要过程。在这一过程中,一些被损坏的蛋白等大分子,或整个细胞器,被双层膜结构的自噬小泡包裹后,运送至溶酶体(动物)或液泡(酵母和植物)中降解,产生小分子物质。这些物质将成为细胞自我更新所需的营养元素和材料。自噬的发生有四个阶段:诱导、成核、延伸和融合。调控主要涉及自噬相关基因(ATG)家族和微管结合蛋白1轻链3(LC3)蛋白的转化。

细胞自噬相关信号通路

需要注意的是自噬是一种应激机制,不一定引起细胞死亡

细胞焦亡(pyroptosis)

细胞焦亡是由炎性小体引发的一种程序性细胞死亡,又称细胞炎性坏死。它通常是病原体感染后可能触发的主要细胞死亡方式,一些研究显示细胞焦亡是重要的天然免疫组成部分,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,在宿主抵抗微生物感染中发挥重要作用。主要表现形式为细胞不断胀大直至细胞膜破裂,导致细胞内容物释放进而引起强烈的炎症反应。其核心是gasdermin介导,目前研究显示Caspase-1、Gasdermin D 、IL-1β和 NLRP3等蛋白在细胞焦亡中发挥重要作用。

细胞焦亡相关调控铁死亡(Ferroptosis)

铁死亡是于2012年被命名的一种新的细胞死亡类型,其主要特征为脂质活性氧增多及细胞内亚铁离子累积。已有研究表明,铁死亡的发生可以被脂质、铁、氨基酸等几种代谢途径调控。

铁死亡相关的代谢途径特征1. 形态方面,细胞发生铁死亡的主要特征,体现在线粒体的形态变化上。过量铁负载引发的质膜过氧化,会改变质膜的流动性和完整性,使线粒体外膜破裂,体积缩小,嵴减少或消失,最终导致线粒体功能缺失。2. 代谢方面,在铁死亡的发生过程中,除了细胞内铁和亚铁离子的积累、活性氧物质(ROS)的增加,通常还伴随着谷胱甘肽代谢水平的降低及其他变化。检测方式① 形态学检测:电镜检测线粒体的形态变化及细胞膜的完整性;② 相关基因的检测:如GSH稳态调节基因、CHAC1、NFE2L2等基因的变化;③ 相关蛋白的检测:如CHAC1蛋白、GPX4蛋白的变化等;④ 相关代谢的检测:生化试剂盒检测细胞内铁/亚铁离子、ROS、脂质过氧化产物的变化。

了解了每一种细胞死亡类型的特点及特征指标,在研究中通过相关指标的检测去判断,对死亡调控机制,及细胞死亡各类型关系的探究,具有异常关键的意义。

几种细胞死亡类型对比



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