細胞焦亡的機制及相關信號通路
瀏覽次數：694 發(fā)布日期：2025-9-24
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程序性細胞死亡（Programmed Cell Death, PCD），是細胞在接收特定信號或受到特定因素刺激后，為維持機體內部環(huán)境穩(wěn)定，主動啟動并完成的消亡過程。其具體表現形式多樣，常見的包括凋亡、自噬、細胞程序性壞死以及細胞焦亡等。
1、什么是細胞焦亡？
細胞焦亡（pyroptosis）是近年新識別的程序性細胞死亡方式：細胞會不斷脹大直至細胞膜破裂，釋放的細胞內容物可激活強烈炎癥反應。在感染性疾病、神經系統疾病、動脈粥樣硬化性疾病等多種疾病的發(fā)生發(fā)展中，均能發(fā)現細胞焦亡的參與。深入研究這一過程，既能明確其在疾病發(fā)生發(fā)展與轉歸中的功能，也能為臨床防治提供新策略。近幾年，細胞焦亡研究熱度持續(xù)飆升，憑借其獨特的生物學意義與臨床價值，迅速成為熱門研究領域，成功聚焦了全球科學家的目光。2025年新的國自然中，細胞焦亡的熱點仍是居高不下。
2、細胞焦亡的機制是什么？
Caspase 家族共 11 個成員，按功能途徑可劃分為兩大類：一類是調控細胞凋亡的 Caspase 酶，涵蓋 Caspase-2、3、6、7、8、9、10；另一類是參與炎癥反應的 Caspase，包括 Caspase-1、4、5、11。作為炎癥性死亡方式，細胞焦亡的激活機制分為 Caspase-1 依賴和不依賴兩種途徑。
兩種途徑的核心過程一致：均通過切割 GSDMD 釋放 N 端游離肽段，該肽段結合細胞膜后形成孔道，引發(fā)細胞破裂與胞質成分釋放；且都會誘導 IL-1β、IL-18 前體的切割成熟。二者的唯一區(qū)別，在于是否直接啟動 Caspase-1 的激活過程。
（1）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會啟動 “識別 - 信號傳遞” 過程：先識別外來刺激信號，再通過接頭蛋白 ASC 與 Caspase-1 前體結合，形成多蛋白復合物以激活 Caspase-1�；罨� Caspase-1 通過兩條途徑調控炎癥：一是切割 Gasdermin D，釋放其氮端活性域肽段，該肽段在細胞膜上形成孔道，促使細胞破裂、內容物釋放，直接引發(fā)炎癥；二是切割 IL-1β 和 IL-18 前體，使其轉化為活性形式并分泌到胞外，通過募集炎癥細胞聚集，實現炎癥反應的進一步擴大。
（2）Caspase-4、5、11的非經典途徑
細菌等信號刺激細胞后，會啟動 Caspase-4、5、11 的活化過程；被激活的 Caspase-4、5、11 會切割 Gasdermin D，產生含 Gasdermin D 氮端活性域的肽段。該活性肽段兼具雙重作用：一是直接誘導細胞膜穿孔，造成細胞破裂、內容物釋放，進而引發(fā)炎癥；二是通過誘導 Caspase-1 活化，促使 Caspase-1 切割 IL-1β 和 IL-18 前體，生成活性 IL-1β 和 IL-18，這些活性細胞因子釋放到胞外后，會招募炎癥細胞聚集，最終加劇炎癥反應。
