细胞焦亡(pyroptosis)作为一种独特的炎症性程序性死亡方式,在感染、自身免疫疾病及肿瘤免疫等方面已成为热门研究领域。其分子机制主要由Gasdermin(GSDM)蛋白家族调控,通过形成质膜孔道引导细胞裂解及促炎因子释放,从而在免疫防御与病理损伤中展现出复杂的"双刃剑"效应。
巨噬细胞作为连接固有免疫与适应性免疫的重要细胞,近年来在其焦亡机制的研究上取得了显著进展。例如,康涅狄格大学的研究团队发现,焦亡巨噬细胞释放的细胞外囊泡(EV)携带功能性GSDMD孔道结构,这些结构可转移至邻近细胞膜诱导二次死亡,形成级联的炎症放大效应。这一发现为急性呼吸窘迫综合征(ARDS)及自身免疫病中的“多米诺骨牌式”组织损伤提供了新的病理依据。在移植物抗宿主病的研究中,供体来源的巨噬细胞焦亡被证实能推动急性移植物抗宿主病(aGVHD)的进程;而在肿瘤治疗领域,焦亡诱导型自适应剂通过重编程肿瘤浸润的巨噬细胞,显著提升了乳腺癌免疫治疗的疗效。
当前,国家自然科学基金项目的重点方向包括巨噬细胞焦亡的基础分子机制解析、疾病关联研究及靶向药物开发。在这一背景下,建立体外巨噬细胞焦亡模型为深入探讨此种死亡形式的调控机制及其在疾病中的作用提供了重要实验工具。脂多糖(LPS)能够通过经典途径与Toll样受体4(TLR4)结合,激活核因子κB(NF-κB)通路,促进NLRP3炎症小体的组装并触发细胞焦亡。同时,LPS也能通过非经典途径直接激活人源的caspase 4/5或鼠源的caspase 11,破裂GasderminD(GSDMD)进而引发细胞焦亡。三磷酸腺苷(ATP)作为一种损伤相关分子模式(DAMP),通过与细胞膜上的嘌呤能受体(如P2X7受体)结合,发挥其作用。激活后的P2X7受体形成跨膜孔道,促进钾离子外流,并进一步激活NLRP3炎症小体。活化的NLRP3炎症小体招募并激活caspase 1,最终裂解GSDMD导致细胞焦亡。
通过对Raw264.7细胞的实验研究发现,单独添加LPS诱导细胞后,未观察到明显的焦亡典型症状,而加入ATP后显现出明显的细胞出泡现象,表明焦亡细胞的形成。在LPS和ATP共同诱导焦亡后,caspase 1酶活性显著增强,活性氧(ROS)水平亦有显著增加,验证了细胞焦亡的过程。此外,焦亡细胞上清中IL-18、IL-6和TNF-α等促炎性细胞因子的分泌亦明显上升。这些结果为进一步研究细胞焦亡在免疫和病理过程中的作用提供了可靠的实验数据。
综上所述,LPS与ATP的协同作用显著诱导Raw264.7细胞发生焦亡,激活Caspase 1,促进NLRP3炎症小体的形成,进而增高细胞内ROS的累积以及LDH的释放。为了优化这一过程,选择合适的诱导剂及抑制剂对深入研究焦亡机制至关重要。
在此基础上,尊龙凯时人生就博呼吁对生物医疗领域的关注,期待未来在巨噬细胞焦亡的研究中取得更多突破,实现科学研究的自我革新与发展。