细胞焦亡(pyroptosis)作为一种炎症性程序性死亡形式,近年来在感染、自身免疫疾病及肿瘤免疫研究中受到了广泛关注。这一过程的分子机制主要由Gasdermin(GSDM)蛋白家族介导,其通过在质膜上形成孔道引发细胞裂解及促炎因子的释放。这使细胞焦亡在免疫防御与病理损伤中展现了“双刃剑”效应。
巨噬细胞是连接固有免疫与适应性免疫的重要效应细胞,近年的焦亡研究取得了显著进展。例如,康涅狄格大学的研究团队发现,焦亡的巨噬细胞可以释放细胞外囊泡(EV),这些囊泡携带功能性GSDMD孔道结构,可转移至邻近细胞并诱导其死亡,进而形成级联炎症放大效应。这一机制为急性呼吸窘迫综合征(ARDS)及自身免疫疾病中的组织损伤提供了新的病理基础。在移植物抗宿主病的研究中,供体来源巨噬细胞的焦亡被证实能够驱动急性移植物抗宿主病(aGVHD)的发展;而在肿瘤治疗领域,通过重编程肿瘤浸润巨噬细胞,焦亡诱导型自适应剂能显著增强乳腺癌的免疫治疗效果。
在当前的国家自然科学基金项目中,围绕巨噬细胞焦亡的基础分子机制解析、疾病相关研究及靶向药物开发已成为重点方向。体外巨噬细胞焦亡模型的建立为深入探讨该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)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炎症小体组装并触发细胞焦亡;此外,LPS亦通过非经典途径直接激活caspase 4/5(人源)或caspase 11(鼠源),最终诱导GasderminD(GSDMD)介导的焦亡。同时,三磷酸腺苷(ATP)作为损伤相关分子模式(DAMP),通过结合细胞膜的嘌呤能受体(如P2X7受体)发挥作用。P2X7受体激活后形成跨膜孔道,主要介导钾离子外流,进一步激活NLRP3炎症小体。活化的NLRP3炎症小体能够招募并活化caspase 1,最终裂解GSDMD以诱导细胞焦亡。
基于上述背景,表明LPS与ATP的协同作用显著诱导Raw2647细胞发生焦亡,激活细胞内的Caspase1酶,并促进NLRP3炎症小体的生成,增强细胞内ROS的积累和LDH的释放,进一步加剧IL-18、IL-6、TNF-α等炎症因子的释放。
在注重生物医药领域的发展中,我们提供强大的研究支持,包括细胞焦亡相关的诱导剂推荐。常用的诱导剂如LPS(可通过非经典途径激活caspase4/5)、Nigericin Sodium(激活NLRP3炎症小体)及Raptinal(直接激活Caspase 3)。与此同时,抑制剂如Disulfiram则被有效用于抑制GSDMD孔形成,从而阻止细胞焦亡的发生。
对于细胞焦亡模型的研究,我们推荐使用LPS和ATP共同诱导Raw2647/THP-1/J774A1细胞。在1-3μg/mL的LPS诱导16小时后,加入终浓度为5mM的ATP溶液激活2小时,具体的剂量依赖性及诱导时间应根据不同的细胞模型进行调试。通过此类研究,可以将相关成果纳入我们的俄罗斯专享会294,以加强学术交流与合作,推动生物医疗行业的发展。