細胞焦亡整體實驗

1、提供細胞焦亡整體實驗方案：客戶根據課題標書及需做實驗的主體內容，擬定并提供初步的項目方案，含課題申請書，實驗方案，實驗設計，實驗思路，實驗文獻等與實驗相關等內容和資料。或者由嘉美實驗協助實驗委托者完成細胞焦亡整體實驗方案的設計。

2、項目評估報價：公司技術團隊根據客戶提供的相關資料，綜合評估項目可行性，與客戶共同確定準確的實驗項目執行方案，給出準確的實驗價格。嘉美實驗協助設計的課題直接給出準確的報價。

3、簽訂服務協議：簽署服務協議并預付部分費用，做好實驗初步準備及項目預安排。

4、執行服務項目：正式啟動實驗進程，全面展開實驗，確保項目有效執行。

5、溝通項目進展：及時溝通反饋實驗的Newest進展，隨時了解掌控實驗的Newest動態。

6、完成項目交付：支付剩余尾款，交付實驗結果，正確應用實驗結果，提供售后服務。

 

一、細胞焦亡介紹
程序性細胞死亡(Programmed Cell Death, PCD)，是指細胞接受某種信號或受到某些因素刺激后，為了維持內環境穩定而發生的一種主動性消亡過程。凋亡、自噬、細胞程序性壞死、細胞焦亡都是是程序性死亡的表現形式。細胞焦亡（pyroptosis）是一種近發現的細胞程序性死亡方式，表現為細胞不斷脹大直至細胞膜破裂，導致細胞內容物的釋放進而激活強烈的炎癥反應。細胞焦亡是機體重要天然免疫反應，在拮抗感染和內源危險信號中發揮重要作用。相比于細胞凋亡（apoptosis），細胞焦亡發生的更快，依賴于半胱天冬酶-1(caspase-1)，并會伴隨大量促炎癥因子的釋放。細胞焦亡的形態學特征、發生及調控機制等均不同于凋亡、壞死等其他細胞死亡方式。細胞焦亡本質上是由GSDMD（gasdermin D）蛋白介導的細胞炎性壞死，與多種病理生理過程緊密相關。一旦發生，GSDMD 蛋白的 N - 端高聚并與脂類結合，在細胞膜上形成孔洞，細胞逐漸膨脹至細胞破裂，終大量細胞內含物如 IL-1β釋放，激活強烈的炎癥反應。細胞焦亡廣泛參與感染性疾病、神經系統相關疾病和動脈粥樣硬化性疾病等的發生發展，對細胞焦亡的深入研究有助于認識其在相關疾病發生發展和轉歸中的作用，為臨床防治提供新思路。細胞焦亡主要通過炎癥小體介導包含Caspase-1在內的多種Caspase的激活，造成包括GSDMD在內的多種Gasdermin家族成員發生剪切和多聚化，造成細胞穿孔，進而引起細胞死亡。相比于細胞凋亡（apoptosis），細胞焦亡發生的更快，并會伴隨著大量促炎癥因子的釋放。

細胞發生焦亡時，細胞會發生腫脹，在細胞破裂之前，細胞上形成凸出物（圖A），之后細胞膜上形成孔隙，使細胞膜失去完整性，釋放內容物，引起炎癥反應，此時，細胞核位于細胞*（圖B），隨著形態學的改變，細胞核固縮，DNA斷裂。
 

二、細胞焦亡信號通路
分為依賴Caspase-1的經典途徑和依賴Caspase-4、5、11的非經典途徑。

1、依賴Caspase-1的經典途徑
在細菌，病毒等信號的刺激下，細胞內的模式識別受體作為感受器，識別這些信號，通過接頭蛋白ASC與Caspase-1的前體結合，形成多蛋白復合物，使Caspase-1活化，活化的Caspase-1一方面切割Gasdermin D，形成含有Gasdermin D氮端活性域的肽段，誘導細胞膜穿孔，細胞破裂，釋放內容物，引起炎癥反應；另一方面，活化的Caspase-1對IL-1β和IL-18的前體進行切割，形成有活性的IL-1β和IL-18，并釋放到胞外，募集炎癥細胞聚集，擴大炎癥反應。

2、依賴Caspase-4、5、11的非經典途徑
在細菌等信號的刺激下，Caspase-4、5、11被活化，活化的Caspase-4、5、11切割Gasdermin D，形成含有Gasdermin D氮端活性域的肽段，一方面誘導細胞膜穿孔，細胞破裂，釋放內容物，引起炎癥反應；另一方面，誘導Caspase-1的活化，對IL-1β和IL-18的前體進行切割，形成有活性的IL-1β和IL-18，并釋放到胞外，募集炎癥細胞聚集，擴大炎癥反應。

三、細胞焦亡的檢測方法
1、形態變化
  1）掃描電鏡觀察細胞形態
  2）TUNEL染色
  3）免疫熒光染色（GSDMD/GSDME）

2、檢測焦亡相關蛋白
  1）q-PCR/Western Blot方法檢測焦亡相關基因或蛋白的表達水平（例如，Caspase-1、4、5、11；GSDMD ; CleavedCASP-3等）
 

  2）ELISA試劑盒檢測IL-1β、IL-18等炎癥因子的水平
  3）MTT法測定細胞活力

四、細胞焦亡的研究領域
細胞焦亡是機體重要的免疫反應，在拮抗感染和內源性危險信號中發揮重要作用。廣泛參與腫瘤、感染性疾病、代謝性疾病、神經系統相關疾病和動脈粥樣硬化性疾病等的發生發展。
1、細胞焦亡與感染性疾病
在病原體感染時，適度的細胞焦亡可清除致病微生物，而過度的細胞焦亡在導致細胞死亡的同時，釋放炎癥因子，擴大炎癥反應，造成發熱，低血壓、敗血癥等癥狀。以敗血癥為例，敗血癥是由致病菌侵入血液系統，并在其中生長繁殖，產生毒素，引起全身性感染，Newest研究表明，細胞自噬相關基因Atg7沉默后，可激活細胞焦亡途徑。

2、細胞焦亡與代謝性疾病
因代謝障礙或代謝旺盛等原因引起的疾病稱為代謝性疾病，常見的有糖尿病、痛風、糖尿病性心肌病等。以糖尿病性心肌病為例，由心肌細胞死亡引起，Newest的研究顯示高血糖可以造成活性氧的產生增加，進而上調NF-κB和TXNIP，NF-κB又可以上調NLRP3、IL-1β前體以及IL-18前體的表達；TXNIP通過改變NLRP3的結構激活Caspase-1，活化的Caspase-1一方面切割Gasdermin D，形成含有Gasdermin D氮端活性域的肽段，誘導心肌細胞膜穿孔、破裂，釋放內容物，引起炎癥反應；另一方面，活化的Caspase-1對IL-1β和IL-18的前體進行切割，形成有活性的IL-1β和IL-18，并釋放到胞外，募集炎癥細胞聚集，擴大炎癥反應。

3、細胞焦亡與神經系統疾病
神經系統疾病包括腦損傷，癲癇等。以癲癇為例，研究發現，癲癇發作可通過鉀離子外流等途徑激活NLRP1炎癥體，進而激活依賴Caspase-1的焦亡途徑，導致癲癇進一步發展。
 

4、細胞焦亡與動脈粥樣硬化
在動脈粥樣硬化的發展中，炎癥被認為是啟動和驅動動脈粥樣硬化的主要因素。在高血脂、氧化修飾的低密度脂蛋白等幾次下，激活Caspase-1，介導血管內皮細胞、巨噬細胞、血管平滑肌細胞的焦亡與炎癥反應，導致血管擴張功能障礙、壞死中心的形成，粥樣硬化斑塊的穩定，終造成動脈粥樣硬化。
 

5、細胞焦亡與腫瘤
研究發現，在ROS及細胞毒素的作用下，JNK激酶被激活并轉移到細胞核內，促進焦亡相關基因的表達，啟動焦亡的形成，控制腫瘤的發展。
 

五、各種程序化壞死包括細胞焦亡的區別