如何区分铁死亡、细胞焦亡、凋亡、坏死和自噬?

发布人:普美生物 发布时间:2025.01.13

区分铁死亡、细胞焦亡、凋亡、坏死和自噬的关键在于理解它们的形态学特征和生化特征以及发生机制和调控方式。‌

                                                                                                                                 形态学特征

铁死亡‌:铁死亡会导致线粒体变小,膜密度增高,嵴减少,细胞核中形态变化不明显。细胞线粒体外膜破裂,但细胞膜保持完整‌。


‌细胞焦亡‌:细胞焦亡的特征是细胞肿胀,细胞膜破裂,导致细胞内容物释放,激活强烈的炎症反应。细胞核复缩,细胞肿胀和细胞膜出现孔洞,细胞塌陷破裂‌。


细胞‌凋亡‌:凋亡的标志性形态学特征包括细胞皱缩、核染色质浓缩(核凝集),形成凋亡小体。细胞膜保持完整,逐渐形成凋亡小体并被吞噬细胞清除‌。


细胞‌坏死‌:坏死表现为细胞的溶解和细胞膜的完全破裂,细胞内容物泄漏到周围环境中,导致炎症反应。细胞器肿胀,染色质适度凝结‌。


细胞‌自噬‌:自噬体的形成是其典型特征,自噬体具有双层膜结构,内含胞浆成分如线粒体、内质网碎片等‌。


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生化特征


‌铁死亡‌:铁死亡依赖于铁离子积累和脂质过氧化,表现为脂质过氧化增高,ROS升高。抗氧化体系(如GPX4)的调控核心酶GPX4降低‌。


‌细胞焦亡‌:细胞焦亡由Gasdermin蛋白家族介导,导致细胞膜破裂和促炎细胞因子如:IL-1β,IL-18的释放‌。


细胞‌凋亡‌:凋亡涉及caspases的激活,导致寡核小体DNA片段化‌。


细胞‌坏死‌:坏死通常伴随着ATP水平下降和炎症反应相关基因的激活‌。


细胞‌自噬‌:自噬过程中溶酶体活性增加,自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体,降解细胞内的生物大分子和细胞器‌。


发生机制和调控方式


‌铁死亡‌:铁死亡的主要机制是,在二价铁或酯氧合酶的作用下,催化细胞膜上高表达的不饱和脂肪酸,发生脂质过氧化,从而诱导细胞死亡;此外,还表现为抗氧化体系(谷胱甘肽系统)的调控核心酶GPX4的降低。是一种程序性死亡方式‌。


‌细胞焦亡‌:由Gasdermin蛋白家族介导,引发强烈的炎症反应,是一种程序性死亡方式‌。


细胞‌凋亡‌:通过caspases激活,是一种程序性死亡方式‌。


细胞‌坏死‌:通常由外界刺激(如创伤或毒素)引起,是一种非程序性的死亡方式‌。


细胞‌自噬‌:‌是一种基本的细胞代谢过程,通过溶酶体降解自身受损、衰老或过剩的生物大分子和细胞器,释放出游离小分子供细胞回收利用,从而维持细胞内环境的稳态。‌


如何来检测他们呢?

铁死亡检测方法

‌形态学检测‌:

超微形态学特征显示细胞膜断裂和出泡,线粒体变小、膜密度增高、线粒体脊减少或消失、线粒体外膜断裂,细胞核大小正常但缺乏染色质凝聚。电镜下表现为细胞内线粒体变小及双层膜密度增高‌。


‌生化特征检测‌:

通过检测细胞内铁离子水平、脂质过氧化水平以及相关酶的活性(如谷胱甘肽过氧化物酶)来评估铁死亡的进程‌。

细胞焦亡检测方法

‌形态学检测‌:

细胞肿胀、细胞膜破裂,伴随细胞内容物释放到细胞外。


‌生化特征检测‌:

1.Caspase的激活,主要是Caspase-1,Caspase-4,Caspase-5,Caspase-11。(可通过Western检测或细胞检测试剂盒检测)。

2.GSDMDA的裂解(可通过Western检测)

3.炎症因子IL-1β,IL-18的释放(可通过ELISA检测)

细胞状态检测如:CCK-8、乳酸脱氢酶细胞毒性检测、TUNEL等


近有同学问:凋亡试剂盒能不能检测焦亡?

其实严格来讲,用测凋亡的试剂盒来测焦亡不是焦亡检测的主流方法,只不过焦亡细胞中染色体DNA也有核固缩、断裂,TUNEL与Annexin V 染色呈阳性 ,这与细胞凋亡相似。因此,TUNEL与Annexin V 染色可以作为焦亡的检测指标之一,但需结合其他生化和形态学变化进行判断。


细胞凋亡检测方法

‌形态学检测‌:

细胞皱缩、核染色质浓缩(核凝集),形成凋亡小体。细胞膜保持完整,逐渐形成凋亡小体。


‌生化特征检测‌:

检测caspases的激活和寡核小体DNA片段的形成‌。可以通过TUNEL与Annexin V 染色的方法进行检测。


细胞坏死检测方法

‌形态学检测‌:

细胞溶解、细胞膜完全破裂,细胞内容物泄漏到周围环境中‌。


‌生化特征检测‌:

检测ATP水平下降,RIP1、RIP3和MLK的激活‌。


自噬检测方法

‌形态学检测‌:形成双膜结构的自噬溶酶体‌。

‌生化特征检测‌:检测溶酶体活性的增加‌。


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