细胞凋亡和细胞坏死的区别(如何区分细胞凋亡、细胞坏死与细胞焦亡?)
1.细胞凋亡
细胞凋亡是指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主性、有序性的死亡,它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等作用,具有生理性和选择性的。
生理学意义:
细胞凋亡对胚胎发育及形态发生、组织内细胞群的稳定、机体的防疫和免疫反应、疾病或中毒时引起的细胞损伤和老化、肿瘤的发生进展起着重要作用,并且有着潜在的治疗意义。
细胞凋亡的主要特征:
- 染色质聚集、分块、位于核膜上,胞质凝缩,最后核断裂,细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体;
- 凋亡小体内有结构完整的细胞器,还有凝缩的染色体,可被邻近细胞吞噬消化,因始终有膜封闭,没有内溶物释放,故不会引起炎症;
- 凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质,但是在坏死细胞中ATP和蛋白质合成受阻或终止;
- 核酸内切酶活化,导致染色质DNA在核小体连接部位断裂,形成约200bp整数倍的核酸片段,凝胶电泳图谱呈梯状;
- 凋亡通常是生理性变化,而细胞坏死是病理性变化。
2.细胞坏死
细胞坏死是极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡,是非正常死亡。
长期以来细胞坏死被认为是因病理而产生的被动死亡,但是近期的研究表明,细胞坏死可能是细胞“程序性死亡”的另一种形式,具有包括引发炎症反应在内的重要生理功能。当细胞凋亡不能正常发生而细胞必须死亡时,坏死作为凋亡的“替补”方式被采用。
3.细胞焦亡
细胞焦亡(pyroptosis)是一种最新发现的细胞程序性死亡方式,表现为细胞不断胀大直至细胞膜破裂,导致细胞内容物的释放进而激活强烈的炎症反应。细胞焦亡是机体重要天然免疫反应,在拮抗感染和内源危险信号中发挥重要作用。相比于细胞凋亡(apoptosis),细胞焦亡发生的更快,并会伴随大量促炎症因子的释放。
细胞焦亡(Pyroptosis)主要通过炎症小体介导包含Caspase-1在内的多种Caspase的激活,造成包括GSDMD在内的多种Gasdermin家族成员发生剪切和多聚化,造成细胞穿孔,进而引起细胞死亡。相比于细胞凋亡(apoptosis),细胞焦亡发生的更快,并会伴随着大量促炎症因子的释放。
细胞发生焦亡时,细胞会发生肿胀,在细胞破裂之前,细胞上形成凸出物(图A),之后细胞膜上形成孔隙,使细胞膜失去完整性,释放内容物,引起炎症反应,此时,细胞核位于细胞中央(图B),随着形态学的改变,细胞核固缩,DNA断裂。
如何鉴别细胞焦亡?
(1)形态变化
①扫描电镜观察细胞形态
②TUNEL染色
③免疫荧光染色(GSDMD/GSDME)
(2)检测焦亡相关蛋白
①q-PCR/Western Blot方法检测焦亡相关基因或蛋白的表达水平
(例如,Caspase-1、4、5、11;GSDMD ; CleavedCASP-3等)
②ELISA试剂盒检测IL-1β、IL-18等炎症因子的水平
③MTT法测定细胞活力