我们知道细胞有各种花式死法，在上一篇关于细胞坏死的推文中提到，有多种细胞死亡方式属于“调节性坏死”的，包括坏死性凋亡、焦亡、铁死亡、铜死亡等，关于凋亡和坏死，在之前的推文中已经给大家介绍过，那么今天让我们一起来看看关于坏死性凋亡的那些事吧~

 

01 坏死性凋亡的定义及特征

 

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。

 

当细胞在炎症、氧化或缺血应激后未能正常发生细胞凋亡时，细胞坏死性凋亡就会作为凋亡的“替补”方式被采用。细胞坏死性凋亡清除受损细胞，且无需半胱天冬酶（Caspase）的活化。

                                                              图1. 坏死性凋亡示意图

 

02 坏死性凋亡与坏死、凋亡的区别

 

坏死是一种不受调控的细胞死亡形式，由外部物理化学应激而引起。坏死性凋亡则受到高度调控，是细胞面对病毒感染的防御机制或逃跑路线。当病毒Caspase抑制剂存在时，细胞只能选择以一种不依赖Caspase的方式自杀。

 

如果说凋亡是以有序的方式默默死亡，坏死性凋亡则会选择更混乱、更暴力的形式，即利用免疫系统攻击并杀死身体自身的细胞。一方面，经历坏死性凋亡的细胞具有典型的坏死样形态：细胞膜被破坏，细胞、细胞器肿胀，乃至崩解；另一方面，坏死性凋亡会引起显著的炎症反应，表现为大量的炎症细胞浸润和激活。

                         图2. 坏死性凋亡的进程：正常细胞-细胞肿胀-细胞膜分解-释放细胞内容物

 

与凋亡相比，坏死性凋亡不形成凋亡小体，染色质不凝聚，其发生不依赖于Caspase激活，而是坏死性小体（Necrosome）的形成；与坏死相比，坏死性凋亡过程受到多个基因调控，是比坏死更有规律的死亡方式。

 

表1：凋亡、坏死和坏死性凋亡的区别

_	凋亡	坏死	坏死性凋亡
程序性	程序性	非程序性	程序性
细胞形态	细胞皱缩	细胞肿胀	细胞肿胀
结局	吞噬细胞/巨噬细胞吞掉细胞	释放细胞碎片	释放细胞碎片
炎症	过程是非炎性的	过程是炎性的	过程是炎性的

 

03 坏死性凋亡的发生机制

 

细胞的坏死性凋亡是一个机体主动的、依赖细胞内信号转导的过程，由相应配体通过激活死亡受体而触发。目前认为坏死性凋亡的发生及调控主要与TNFα（肿瘤坏死因子）、Caspase-8、RIPK1（受体相互作用蛋白激酶）、RIPK3和MLKL（混合系激酶区域样蛋白）等蛋白有关。

 

其中TNFα是坏死性凋亡最主要的上游信号元件。正常情况下，TNFα、FASL（FAS 配体）和 TRAIL（肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体）的信号传导将RIPK1激酶募集到质膜上的细胞凋亡抑制剂（cIAPs）复合物中，从而导致级联反应，使 NF-κB 活化并促进细胞存活。

 

当这一过程被阻断时，RIPK1与活化的Caspase-8 等因子形成二级复合物，诱导细胞凋亡。在细胞应激等条件下，Caspase-8活性被抑制，导致坏死小体的形成，RIPK1的调控功能从凋亡转换为坏死性凋亡。

 

这导致RIPK1和RIPK3之间一系列的自动和交叉磷酸化，RIPK3的磷酸化导致MLKL的募集和随后的磷酸化，并转移到质膜形成孔复合物。细胞膜破裂后细胞内容物溢出进入器官，导致炎症表型的出现和损伤相关分子模式（DAMP）的释放，如IL-1α、IL-β和IL-33等，从而引发免疫应答，最终导致细胞死亡。

                                                   图3. 坏死性凋亡分子机制示意图

 

04 坏死性凋亡的检测方式

 

▇ 形态变化：细胞死亡的形态变化是一个动态变化的过程，因此，需要实时“监控”整个过程才能确认坏死性凋亡的发生。延时视频显微镜能够将单个细胞的形态变化与分子、亚细胞和生化事件相关联，从而检测坏死性凋亡 (但此方法成本较高且比较耗费人力)。

 

▇ 抑制和敲除：坏死性凋亡的抑制剂——RIPK1 抑制剂 Necrostatin-1 和 MLKL 抑制剂 Necrosulfonamide 来阻断坏死性凋亡，测定细胞的存活率，反向验证坏死性凋亡的发生。但是抑制剂能在某些细胞中诱导细胞凋亡，在区分坏死性凋亡和凋亡方面不够特异。因此，需要通过敲除关键蛋白 (如RIPK3或MLKL阻断坏死性凋亡)，补充抑制实验的证据。

 

▇ 关键蛋白质检测：用WB、IHC或流式细胞仪来检测坏死性凋亡途径中的关键蛋白质如RIPK3、RIPK1和MLKL的变化。磷酸化MLKL (Ser358 和 Thr357) 是最常见的检测蛋白，可确认坏死性凋亡是通过RIPK3介导的MLKL激活。此外，RIPK1/ pro-caspase-8 的高比例也说明了环境有利于坏死性凋亡。

 

Elabscience^®坏死性凋亡检测试剂

产品名称	货号	应用/检测仪器
RIPK1 Polyclonal Antibody	E-AB-18284	WB,IHC,ELISA
MLKL Polyclonal Antibody	E-AB-18957	IHC,ELISA
MLKL Monoclonal Antibody	E-AB-22249	IHC-p
Phospho-MLKL (Ser358) Monoclonal Antibody	E-AB-21338	IHC-p
CASP8 Monoclonal Antibody	E-AB-22107	WB,IHC-p,IF
Caspase 8 Activity Assay Kit(Colorimetric Method)	E-CK-A388	分光光度计

小结

 

尽管坏死性凋亡是目前研究最透彻的程序性坏死，但其他受调控的细胞死亡也被确定，包括细胞焦亡、铁死亡、parthanatos、亲环蛋白D依赖的坏死等。

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