随着对细胞死亡机制的研究越来越深入,科学家们也陆续发现了更多新型细胞死亡方式。它们各司其职,抵抗病菌,调控炎症,维持全身器官的正常运转。而一旦它们出了问题,就会引起各种疾病,小到反复的过敏炎症,大到癌症、炎症风暴、自身免疫病、心脑血管急症,背后都有它们的身影。所以,它们现在可是生命科学领域实打实的研究热点,顶刊论文发个不停,更是新药研发的热门方向。今天我们就盘点一下几种当下最受关注的新型细胞死亡类型。
泛凋亡
泛凋亡(PANoptosis)是凋亡、焦亡、坏死性凋亡同时被激活的复合死亡状态。它由泛凋亡小体(PANoptosome)调控,通常在病原体感染、炎症刺激或化疗药物作用下触发。它在正常情况下负责免疫防御,过度激活会引发炎症风暴和组织损伤。泛凋亡在脓毒症、自身免疫病、肿瘤治疗应答中都扮演着重要角色。

泛凋亡
(DOI: 10.3390/cells14100730)
PARP-1依赖性细胞死亡
PARP-1依赖性细胞死亡(Parthanatos)是PARP-1介导的程序性细胞死亡。
PARP-1本来是管DNA修复的。平时细胞里的DNA断了,它第一时间能发现,还能合成一种叫聚腺苷二磷酸核糖(PAR)的东西。PAR能招募其他相关蛋白,一起把DNA修好。但要是DNA坏的地方太多,PARP-1就会疯狂合成PAR。这些PAR从细胞核跑到细胞质里,就会搞坏线粒体。线粒体一坏,就会放出凋亡诱导因子(AIF),AIF还会找来核酸酶MIF一起钻进细胞核,把DNA搞碎,细胞就彻底没救了。
Parthanatos的形态学特征跟凋亡有点像,都会因为DNA被降解,出现染色质缩成一团、细胞核皱缩的现象,到最后细胞膜也会损坏。但因为它俩的机制不一样,Parthanatos不会形成凋亡小体,这也是最明显的区别。
对于疾病,Parthanatos是一把双刃剑。适度激活时,它能帮身体清除DNA严重受损的细胞,相当于一道重要的天然防癌防线。可一旦过度激活,它就会疯狂杀伤正常细胞。它会毁掉神经元,造成神经退行性疾病;会杀死心肌细胞,加重心梗;还会破坏肾小管和肾小球细胞,加速肾功能衰退。除此之外,它还能放大炎症、加重自身免疫病,让病情更难控制。

Parthanatos
(DOI: 10.1016/j.bcp.2024.116174)
胞外陷阱死亡
胞外陷阱死亡(ETosis)是一种免疫细胞特异性程序性死亡(Immune cell-specific programmed cell death,IC-PCD)。核心机制是免疫细胞破裂死亡,释放DNA和抗菌蛋白形成胞外陷阱(ET)。它们是帮我们清除病原体的好帮手,但过度激活会导致炎症风暴、心血管疾病、呼吸系统损伤。
ETosis的核心驱动是ROS和PAD4。当细胞受到炎症刺激,会激活NADPH氧化酶NOX2,引发ROS。ROS一方面会搞坏细胞膜,另一方面还会让细胞里的钙离子变多,进而激活PAD4。PAD4催化组蛋白H3、H4瓜氨酸化(citrullination),把带正电的精氨酸改成不带电瓜氨酸。这么一改,染色质就散架了,慢慢变成了一张网状的陷阱。最终,这张由DNA和抗菌蛋白组成的大网,就从破掉的细胞膜里钻出去,把病原体困住直接捕杀,免疫细胞也跟着同归于尽了。当然也有例外,有一些途径不依赖ROS,相对温和一点,一般不会让免疫细胞直接死掉。

组蛋白瓜氨酸化
(DOI: 10.1186/s12943-021-01373-z)
ETosis分多种,包括中性粒细胞胞外陷阱死亡(NETosis)、巨噬细胞外陷阱死亡(METosis)、嗜酸性粒细胞外陷阱死亡(EETosis)。下表给大家列了不同类型ETosis在各个阶段的关键区别。
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Netosis的机制
(DOI: 10.1186/s12931-024-02923-x)
小结
随着越来越多新型细胞死亡方式被发现,我们对细胞生老病死的认知也被彻底刷新。这些新的死亡方式各有各的机制、各有各的分工,既在维持身体正常运转,也在感染、炎症、自身免疫病、肿瘤和呼吸系统疾病中扮演着关键角色。
相信看完这篇干货,你已经把这几种新型细胞死亡吃透了。搞懂它们,不仅能让我们更清楚身体是怎么运转的,也为未来疾病的早发现、精准治疗和新药研发,打开了全新的思路。
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