細(xì)胞焦亡與自噬、凋亡、壞死的新認(rèn)知

張 博，鄧 靜，萬 全，單春蘭，趙維薇，趙 汝，高利波，敖平星，肖 鵬*，高 洪*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650201；3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201)

細(xì)胞是組成生命的基本單元，機(jī)體的新陳代謝常伴隨著細(xì)胞死亡的發(fā)生。人們對(duì)細(xì)胞死亡的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過程，隨著研究的不斷細(xì)化發(fā)現(xiàn)在機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的過程中，細(xì)胞死亡中涉及到許多物質(zhì)的參與，死亡背后涉及的基因或生物學(xué)過程較為復(fù)雜[1-2]。細(xì)胞死亡方式主要分為被動(dòng)性細(xì)胞死亡，即細(xì)胞在應(yīng)激、損傷或受病原微生物感染時(shí)，產(chǎn)生的自我保護(hù)機(jī)制，在此過程中伴隨著炎癥的產(chǎn)生，故也稱炎癥性死亡，典型的被動(dòng)性細(xì)胞死亡有細(xì)胞焦亡(cell pyroptosis)和細(xì)胞壞死(cell necrosis)[3-4]。此外，還有生物體為了調(diào)節(jié)細(xì)胞數(shù)目、促進(jìn)形態(tài)發(fā)生、去除有害或者異常的細(xì)胞等而產(chǎn)生的細(xì)胞自我調(diào)節(jié)過程，即主動(dòng)性細(xì)胞死亡方式，主要包括細(xì)胞凋亡(cell apoptosis)與自噬性死亡(cell autophagy)，均是由基因調(diào)控的細(xì)胞行為[5-6]。

細(xì)胞焦亡又稱細(xì)胞炎性壞死，隨著半胱天冬酶-1(Caspase-1)依賴性細(xì)胞死亡的進(jìn)一步表征，發(fā)現(xiàn)其與細(xì)胞凋亡有所不同，誘發(fā)炎性反應(yīng)是其有別于凋亡的一大特征。因此，在2001年，Caspase-1依賴性細(xì)胞死亡被命名為細(xì)胞焦亡[7]。自噬性死亡即自噬，源于1962年ASHFORD等[8]在肝細(xì)胞中觀察到一種自食現(xiàn)象，由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的雙層膜包裹的部分胞質(zhì)或細(xì)胞內(nèi)需要降解的細(xì)胞器構(gòu)成。細(xì)胞凋亡是一個(gè)“主動(dòng)性細(xì)胞自殺”的過程，由1965年KERR等[9]在研究肝臟的供血與肝組織結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，是指有核細(xì)胞在一定條件下通過啟動(dòng)其自身內(nèi)部遺傳機(jī)制，經(jīng)內(nèi)源性DNA內(nèi)切酶的作用而造成的細(xì)胞自然死亡的過程。此外還有一種具有壞死特征的細(xì)胞凋亡，即“壞死性凋亡(necroptosis)”，此概念的提出源于對(duì)細(xì)胞死亡受體的研究，DEGTEREV等[10]篩選出這種死亡類型的特異性抑制劑necrostatin-1(nec-1)，并將這種特殊的細(xì)胞死亡形式首次命名為壞死性凋亡。而細(xì)胞壞死是極端的物理化學(xué)因素或嚴(yán)重的病理性刺激引起的細(xì)胞死亡，具有代謝功能丟失和細(xì)胞完整性遭到破壞的特點(diǎn)，大多數(shù)均是在變性、萎縮的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的[11-12]。細(xì)胞壞死時(shí)可表現(xiàn)出不同特征，早在1997年美國毒力病理學(xué)家學(xué)會(huì)細(xì)胞死亡命名委員會(huì)建議[13]，若細(xì)胞壞死表現(xiàn)出凋亡特征時(shí)，則判定為“凋亡樣壞死”(apoptotic necrosis)；若細(xì)胞壞死時(shí)出現(xiàn)細(xì)胞腫脹、線粒體腫脹及嵴破壞并消失、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫脹、細(xì)胞核凝集及溶解、胞膜完整性破壞崩解等脹亡性特征時(shí)，則判定為“腫脹樣壞死(oncotic necrosis)即脹亡”；若壞死細(xì)胞因未知過程產(chǎn)生或細(xì)胞特征無法確定，則不加修飾詞，稱為“壞死”[14]。

綜上所述，焦亡、自噬、凋亡及壞死于概念上就有所不同，這4種不同死亡方式的原因、機(jī)制如何及蘊(yùn)含的意義？這4種細(xì)胞死亡方式的機(jī)制、特征的異同及相關(guān)性如何？上述問題，將是現(xiàn)在著重探究之處，以引申出對(duì)這4種細(xì)胞死亡方式的新認(rèn)知。

1 細(xì)胞焦亡、自噬、凋亡及壞死簡(jiǎn)述

1.1 焦亡——GSDMD打孔性細(xì)胞死亡細(xì)胞焦亡發(fā)生發(fā)展中其形態(tài)變化主要有細(xì)胞核染色質(zhì)凝結(jié)，邊移到細(xì)胞核的一側(cè)導(dǎo)致細(xì)胞輕微的腫脹，形成類似“卷心菜”或“煎蛋”樣形態(tài)[15]。掃描電鏡下可見細(xì)胞膜出現(xiàn)多個(gè)泡狀突起，這些泡狀物會(huì)逐漸分隔形成“焦亡小體”，細(xì)胞膜上產(chǎn)生1.1～2.4 nm的孔洞，隨著焦亡的發(fā)展，細(xì)胞膜上產(chǎn)生的膜孔數(shù)量越來越多，細(xì)胞愈加扁平，細(xì)胞內(nèi)容物得以釋放，殘余的細(xì)胞碎片被巨噬細(xì)胞所吞噬[16]。其形態(tài)特征圖以海馬神經(jīng)元細(xì)胞的焦亡為例，如圖1所示，這樣的形態(tài)是細(xì)胞焦亡異于凋亡、自噬及壞死的顯著特征，此外，于共聚焦顯微鏡下可見發(fā)生焦亡的細(xì)胞其細(xì)胞核具有完整性但周圍可見球形囊泡，此特征凋亡不具有[15]。細(xì)胞焦亡是許多疾病惡化到一定程度的表現(xiàn)，發(fā)展較凋亡更為迅速，可簡(jiǎn)言之，伴有迅速細(xì)胞膜受損的裂解性細(xì)胞死亡[17]。

A．正常對(duì)照；B～C.焦亡細(xì)胞(箭頭所指的泡狀物、孔洞為焦亡小體及膜孔；標(biāo)尺=5 μm)

細(xì)胞焦亡在抵抗外部病原體入侵和感知內(nèi)源危險(xiǎn)信號(hào)中發(fā)揮著不可替代的作用，其發(fā)生依賴于gasdermin蛋白家族成孔活性，GSDMD-N結(jié)合膜脂及在膜上打孔的特性是誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡的分子基礎(chǔ)[19-20]。目前，細(xì)胞焦亡的激活途徑包含以下2種方式：(1)經(jīng)典細(xì)胞焦亡主要依賴于由炎性體激活的Caspase-1的作用，當(dāng)病原體入侵宿主細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞表面或內(nèi)部的特異性模式識(shí)別受體(pattern recognition receptors,PRRs)識(shí)別病原體相關(guān)分子模式(PAMP)結(jié)構(gòu)和內(nèi)源性危險(xiǎn)相關(guān)分子模式(DAMP)[21]。模式識(shí)別受體與特定配體結(jié)合，再與其他蛋白結(jié)合形成多聚體蛋白復(fù)合物炎性體(pyroptosomes)，不同炎性體分別對(duì)不同程度的危險(xiǎn)刺激產(chǎn)生應(yīng)答。如NLRP3炎性體被激活，其配體能夠刺激真核細(xì)胞產(chǎn)生活性氧(ROS)并使溶酶體損傷而釋放溶酶體蛋白酶，以介導(dǎo)NLRP3活化，活化后的NLRP3使無生物活性的pro-caspase-1形成具有活性的Caspase-1，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡[22](圖2)。(2)非經(jīng)典細(xì)胞焦亡是以激活Caspase-4/5/11為前提的途徑，主要通過炎性Caspase-4/5/11蛋白前體與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的LPS直接結(jié)合來組裝引發(fā)細(xì)胞焦亡[23]，如最新研究發(fā)現(xiàn)的線粒體細(xì)胞焦亡途徑中發(fā)現(xiàn)膽汁酸激活Caspase-4以介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡[24]。當(dāng)病原微生物感染宿主細(xì)胞時(shí)，位于胞質(zhì)內(nèi)的PRRs經(jīng)識(shí)別并結(jié)合相應(yīng)配體，組裝形成胞漿內(nèi)的多蛋白復(fù)合物，激活炎性Caspase-4/5/11以進(jìn)一步切割GSDMD蛋白對(duì)細(xì)胞膜進(jìn)行打孔，促進(jìn)細(xì)胞焦亡的發(fā)生。同時(shí)炎性小體作用于下游分子，促進(jìn)炎癥細(xì)胞因子(如IL-1β、IL-18等)、趨化因子、黏附分子等成熟經(jīng)破裂的細(xì)胞膜釋放到細(xì)胞外，募集并激活更多炎癥細(xì)胞引發(fā)炎癥反應(yīng)[25](圖2)。

A.細(xì)胞焦亡經(jīng)典途徑；B.細(xì)胞焦亡非經(jīng)典途徑；C.細(xì)胞外途徑

1.2 自噬——保護(hù)細(xì)胞和減輕應(yīng)激細(xì)胞自噬在正常情況下維持低水平，主要清除衰老的細(xì)胞器、蛋白質(zhì)，調(diào)控及維持機(jī)體的穩(wěn)態(tài)，但當(dāng)受到嚴(yán)重生理或病理刺激時(shí)，細(xì)胞自噬水平顯著上升引起自噬程度加深，造成自噬性死亡以減輕應(yīng)激反應(yīng)[27]。細(xì)胞自噬的發(fā)生較為迅速，如在饑餓條件下自噬體約在10 min 出現(xiàn)，約1.0 h達(dá)到高峰，半衰期約0.5 h，自噬體向自噬溶酶體轉(zhuǎn)變需7～8 min[28]。目前已發(fā)現(xiàn)的40種自噬相關(guān)基因中有 20多種主要的自噬相關(guān)基因(autophagy related gene,ATG)在自噬過程中發(fā)揮著不同的作用[29]。自噬包括啟動(dòng)、自噬體成核、自噬體延伸與封閉及自噬溶酶體形成4個(gè)階段[30](以哺乳動(dòng)物細(xì)胞自噬為例，圖3)。

圖3 細(xì)胞自噬的機(jī)制圖[33]

①啟動(dòng)：自噬誘導(dǎo)主要通過unc-5l樣激酶(unc-51 like kinase,ULK)1，F(xiàn)AK家族相互作用蛋白200 kDa(FAK-family intcracting protein of 200 kDa,FIP200)和ATG13這3種蛋白形成ULKl復(fù)合物，并且與雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物(mammalian target of rapamycin,mTORC)1相互作用而實(shí)現(xiàn)[31]。②自噬體成核：自噬體成核首先激活空泡分選蛋白(vacuolar protein sorting,Vps)34，Vps34與紫外線抵抗相關(guān)基因(ultravi1et irradiation resistance-associated gene,UVRAG)形成多蛋白復(fù)合體，從而促使自噬體成核[32]。③自噬體延伸與封閉：自噬體延伸過程包含2個(gè)泛素樣結(jié)合體系的參與。一個(gè)泛素樣結(jié)合體系為ATG5與ATG12的共價(jià)結(jié)合；另一個(gè)為磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine,PE)與水溶性微管相關(guān)蛋白1輕鏈3(microtubule-associated protein 1 1ight chain 3,LC3)的結(jié)合導(dǎo)致LC3-Ⅰ轉(zhuǎn)化為與自噬泡結(jié)合的LC3-Ⅱ。此后在自噬體成核基礎(chǔ)上，月牙形自噬體核結(jié)構(gòu)擴(kuò)大并封閉，形成雙層膜結(jié)構(gòu)，即自噬體形成[33]。此階段電鏡下可見自噬前體(autophagosome precursor)多呈新月形或半環(huán)形，為游離雙層膜結(jié)構(gòu)，2層膜之間有腔。在胞質(zhì)內(nèi)可觀察到一種游離的模型結(jié)構(gòu)，即自噬泡，是細(xì)胞發(fā)生自噬的證據(jù)之一[34]。隨后吞噬泡不斷延伸，將胞質(zhì)內(nèi)待降解的線粒體等細(xì)胞器及部分胞質(zhì)包裹起來，形成雙層或多層膜結(jié)構(gòu)的“自噬小體”，觀察到自噬小體結(jié)構(gòu)是證明細(xì)胞發(fā)生自噬的金標(biāo)準(zhǔn)[35]。④自噬溶酶體形成。溶酶體與自噬泡融合形成自噬溶酶體，最后使細(xì)胞膜和自噬泡所包含的內(nèi)容物被溶酶體降解[33]，由于自噬體內(nèi)膜很快被降解，在透射電鏡下自噬溶酶體常不易與其他形式的溶酶體區(qū)別[36](圖4，5)。

A.自噬小體(AVi.自噬小體或早期自噬泡；AVd.降解的自噬液泡；箭頭.雙層膜);B.自噬溶酶體(AVi.含粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及線粒體；mi.線粒體；*.多個(gè)小泡，表明自噬小體與多囊泡胞內(nèi)體融合)

1.3 凋亡——誘發(fā)多形態(tài)核的細(xì)胞死亡細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)變化是多階段的，只涉及單個(gè)細(xì)胞，可見其與周圍的細(xì)胞脫離且體積縮小，隨后細(xì)胞中胞漿萎縮及核固縮，同時(shí)細(xì)胞膜發(fā)生內(nèi)陷，各種結(jié)構(gòu)尚保持完整的細(xì)胞器和染色質(zhì)的片段被內(nèi)陷的細(xì)胞膜包裹后，這些泡狀物會(huì)逐漸分隔形成數(shù)個(gè)表面光滑的膜包小體，稱為“凋亡小體”，這樣的凋亡小體以發(fā)芽(budding)、起泡(zeiosis)的方式形成[39]。此外，還有以自噬體形成的方式形成凋亡小體，凋亡細(xì)胞內(nèi)線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器和其他胞質(zhì)成分一起被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜包裹形成自噬體，并與凋亡細(xì)胞膜融合后，自噬體排出細(xì)胞外成為凋亡小體(圖6以體外培養(yǎng)的小鼠原始生殖細(xì)胞凋亡的透射電鏡及掃描電鏡圖為例)，因胞膜完整，整個(gè)過程中無內(nèi)容物外溢，不引起炎癥反應(yīng)，此為一種保護(hù)現(xiàn)象，可使周圍組織免受死亡細(xì)胞釋放的內(nèi)容物引起的可能損害，隨凋亡進(jìn)程后續(xù)出現(xiàn)凋亡細(xì)胞先被吞噬后溶解的顯著特征[40]。凋亡細(xì)胞中細(xì)胞核可呈現(xiàn)多種形態(tài)，當(dāng)染色質(zhì)塊聚集于核膜下使胞核呈新月形、“八字形”、花瓣?duì)罨颦h(huán)狀；而染色質(zhì)塊聚集于核中央部則使細(xì)胞核呈現(xiàn)眼球狀，而異染色質(zhì)豐富，常染色質(zhì)少的細(xì)胞核，在凋亡發(fā)生中染色質(zhì)呈現(xiàn)為高度濃縮的致密核(黑洞樣)[41](圖7)。此外，凋亡細(xì)胞的胞質(zhì)因脫水而明顯濃縮，是細(xì)胞凋亡形態(tài)學(xué)變化的第2大特征。

A．由雙膜分隔開的早期自噬小體；B.缺乏蛋白質(zhì)顆粒的單層自噬小體；C.由富含蛋白質(zhì)顆粒的單層膜分隔開的自噬溶酶體

A.小鼠原始生殖細(xì)胞被感染5～6 h(透射電鏡結(jié)果,×4 000)；B.小鼠原始生殖細(xì)胞被感染5～6 h(掃描電鏡結(jié)果,×7 700)；C.小鼠原始生殖細(xì)胞被感染16～18 h(透射電鏡結(jié)果,×5 600)；D.小鼠原始生殖細(xì)胞被感染16～18 h(掃描電鏡結(jié)果,×6 600)。箭頭.指向?yàn)榈蛲鲂◇w； *.逐漸退化的凋亡小體(在體內(nèi)罕見，因處于這一階段的細(xì)胞常被鄰近細(xì)胞吞噬)

注：從左至右形態(tài)圖依次為新月狀、八字形、花瓣?duì)?、環(huán)狀、眼球狀及黑洞樣

細(xì)胞凋亡是程序性細(xì)胞死亡的一種表現(xiàn)形態(tài)，對(duì)免疫應(yīng)答的進(jìn)行負(fù)反饋調(diào)節(jié)，是消耗ATP的主動(dòng)死亡，從啟動(dòng)到結(jié)束都是在基因的嚴(yán)密調(diào)控下進(jìn)行的且涉及一系列含Caspase的水解、活化以及信號(hào)傳遞過程，從細(xì)胞凋亡開始到凋亡小體的出現(xiàn)僅數(shù)分鐘，而整個(gè)細(xì)胞凋亡過程可延續(xù)4～9 h[43-44]。由于凋亡信號(hào)的來源不同，凋亡分內(nèi)源性和外源性2種途徑[45]。細(xì)胞凋亡中的內(nèi)源性(胞內(nèi))途徑是主動(dòng)的細(xì)胞凋亡，當(dāng)細(xì)胞受到內(nèi)源性刺激時(shí)可誘導(dǎo)B細(xì)胞淋巴瘤-2基因(BCL-2)相關(guān)蛋白(BAX)和BCL-2的拮抗蛋白(BAK)的激活，以改變線粒體外膜的滲透性，從而使CytC、Caspase的激活蛋白SMAC、凋亡誘導(dǎo)因子(apoptosis inducing factor,AIF)等大量蛋白從膜內(nèi)釋放出來[46-47]。線粒體釋放的CytC與凋亡酶激活因子(apoptotic protease activating factor-1,Apaf1)相結(jié)合，誘導(dǎo)其在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的構(gòu)象復(fù)合體募集、寡聚和激活細(xì)胞凋亡起始蛋白Caspase-9，隨后切割并激活效應(yīng)蛋白Caspase-3

細(xì)胞凋亡的外源性(胞外)途徑中，細(xì)胞死亡受體TNF與其相應(yīng)的配體FAS/CD95結(jié)合，并在細(xì)胞內(nèi)募集相應(yīng)的銜接分子，如死亡域蛋白(FADD)等，隨后其通過募集和寡聚形成死亡信號(hào)復(fù)合體，并激活細(xì)胞凋亡起始蛋白Caspase-8，活化的Caspase-8蛋白切割并激活效應(yīng)蛋白Caspase-3和Caspase-7，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[2](圖8)。凋亡的細(xì)胞最終被巨噬細(xì)胞或鄰近的細(xì)胞吞噬消化，此過程不會(huì)影響其他細(xì)胞的正常功能[49]。

圖8 細(xì)胞凋亡的機(jī)制圖[2]

1.4 壞死——核碎裂細(xì)胞的由來細(xì)胞壞死可致組織出現(xiàn)凝固性壞死、干酪樣壞死、液化性壞死及纖維素樣壞死等[50]。壞死細(xì)胞表現(xiàn)為細(xì)胞體積及細(xì)胞器明顯腫大，胞膜破裂呈爆破樣，胞質(zhì)內(nèi)容物釋放，細(xì)胞核腫大，DNA呈彌散性降解[51]。鏡下判定組織和細(xì)胞是否發(fā)生壞死，通常是以細(xì)胞核的變化為依據(jù)的。細(xì)胞核在壞死過程中的主要變化為核濃縮(pyknosis)，核體積變小，染色質(zhì)濃縮、深染；核碎裂(karyorrhexis)，核染色質(zhì)凝集，崩解呈碎粒狀聚體在核膜處，隨著核膜的破裂，染色質(zhì)的顆粒就直接分散于胞漿中；核溶解(karyolysis)，即自溶，此時(shí)核失去對(duì)堿性染料的著色反應(yīng)。綜合可知細(xì)胞壞死的特征性標(biāo)志即細(xì)胞核的濃縮、碎裂及溶解，如圖9所示[52-53]。

圖9 細(xì)胞壞死形態(tài)圖[51]

細(xì)胞壞死通常由嚴(yán)重和急性的損傷所致，嚴(yán)重的物理化學(xué)傷害(強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、輻射等)、免疫反應(yīng)異常及病原微生物的感染都會(huì)引起細(xì)胞發(fā)生壞死[54]。細(xì)胞內(nèi)高濃度的ROS、ATP含量的下降、BCL-2的大量表達(dá)引起的BCL家族蛋白表達(dá)失衡、Caspase活性被抑制等都會(huì)造成細(xì)胞的壞死途徑，從而導(dǎo)致細(xì)胞膜滲漏，細(xì)胞膨大至爆裂，引發(fā)炎癥反應(yīng)(圖10)[55]。研究指出壞死細(xì)胞膜滲透的發(fā)生，由腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)信號(hào)通路中受體相互作用蛋白(receptor interacting protein,RIP)家族中的蛋白激酶RIP3和RIP1的激活引起，RIP3和RIP1可相互作用形成“壞死小體”，然后募集細(xì)胞中混合系列蛋白激酶結(jié)構(gòu)域樣蛋白(mixed lineage kinase dominan-like protein,MLKL)，并使之磷酸化，磷酸化的MLKL蛋白轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上形成寡聚物，并在細(xì)胞膜上打孔使細(xì)胞膜崩解，細(xì)胞爆裂[56]。

圖10 細(xì)胞壞死機(jī)制圖[55]

2 細(xì)胞焦亡與自噬、焦亡、壞死間的聯(lián)系

綜上所述，細(xì)胞焦亡、自噬、凋亡及壞死的分子調(diào)控有著既定的模式，在機(jī)體復(fù)雜的環(huán)境中是否會(huì)因某一關(guān)鍵基因或蛋白的缺失、定位、表達(dá)不同致使細(xì)胞呈現(xiàn)出不同的死亡方式呢？相關(guān)研究如ROGERS等[57]指出，GSDMD缺失使Caspase-1不能引發(fā)進(jìn)一步的焦亡，從而轉(zhuǎn)向Bid-caspase-9-caspase-3細(xì)胞凋亡途徑，該通路可進(jìn)一步導(dǎo)致GSDMD依賴的細(xì)胞再次壞死或焦亡；對(duì)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞NIH3T3細(xì)胞凋亡研究中發(fā)現(xiàn)RIP3蛋白的表達(dá)量是控制細(xì)胞凋亡或細(xì)胞壞死的關(guān)鍵，如果RIP3表達(dá)量高細(xì)胞則走向壞死路徑，RIP3表達(dá)量低細(xì)胞則走向凋亡路徑[58]；如TAABAZDING等[59]對(duì)巨噬細(xì)胞凋亡研究指出，絲氨酸肽酶DPP8和DPP9 (DPP8/9)在缺乏焦磷酸介導(dǎo)底物GSDMD的情況下，Caspase-1激活Caspase-3和Caspase-7并誘導(dǎo)凋亡，相反，在細(xì)胞凋亡過程中，Caspase-3/Caspase-7通過在與炎癥Caspase失活蛋白不同的位置裂解GSDMD來特異性地阻止細(xì)胞焦亡，表明巨噬細(xì)胞的焦亡與凋亡具有緊密互作關(guān)系；FRITSCH等[60]研究指出，Caspase-8作為一種分子開關(guān)，在小鼠胚胎發(fā)育和成年期控制細(xì)胞焦亡、凋亡和壞死，并防止組織損傷。自噬與疾病的研究中發(fā)現(xiàn)通過自噬來阻斷癌癥會(huì)逐漸導(dǎo)致神經(jīng)退行性變的發(fā)展，反之亦然，或表明它們之間具有拮抗關(guān)系，故在考慮單純提高或抑制自噬并不是一種可行的治療疾病的策略[61]。以上研究均體現(xiàn)出細(xì)胞焦亡、自噬、凋亡及壞死這4種細(xì)胞死亡方式間有著千絲萬縷的聯(lián)系，單一刺激可以引發(fā)多種不同的細(xì)胞死亡模式但細(xì)胞的生理狀態(tài)決定了對(duì)特定刺激的最終反應(yīng)結(jié)果[62]。

為便于更好的甄別比較細(xì)胞焦亡與自噬、凋亡及壞死的特征，故歸納于表中。由表1可知，細(xì)胞焦亡時(shí)細(xì)胞核于電鏡下有別于自噬及壞死的特征是染色質(zhì)邊聚、核固縮；與壞死一樣均能使質(zhì)膜打孔，但焦亡的膜孔由GSDMD介導(dǎo)(表1)。

表1 細(xì)胞焦亡、自噬、凋亡及壞死

3 結(jié)語

細(xì)胞死亡是一個(gè)基本的生物學(xué)過程，對(duì)于機(jī)體生理或病理具有重要的生物學(xué)意義。那么細(xì)胞死亡究竟有多重要呢？依進(jìn)化論的觀點(diǎn)而言，活細(xì)胞的自殺行為有可能是為了限制其內(nèi)部的寄生生物向同類細(xì)胞的傳染；有些細(xì)胞則因?yàn)橹車鸂I養(yǎng)的限制選擇“無私的”自殺行為，此外為了對(duì)抗感染而導(dǎo)致的受調(diào)控細(xì)胞死亡行為在細(xì)胞焦亡的模式里比較明顯，此時(shí)細(xì)胞的死亡具有重要價(jià)值。在機(jī)體復(fù)雜的環(huán)境中，細(xì)胞死亡如何判定呢，有研究指出當(dāng)細(xì)胞膜的完整性被破壞且無法修復(fù)時(shí)即細(xì)胞死亡[64]，那么在細(xì)胞自噬及凋亡中未見膜的完整性被破壞的情況，又該如何判定細(xì)胞在某一時(shí)刻已死亡呢，這樣的問題還有待于未來的研究。

結(jié)合現(xiàn)有的研究報(bào)道比較分析細(xì)胞焦亡、自噬、凋亡、壞死的特征及機(jī)制，闡述它們之間的聯(lián)系及凝練這4種細(xì)胞死亡方式發(fā)生中的形態(tài)學(xué)特征，為后續(xù)研究者清晰的認(rèn)知及掌握這4種細(xì)胞死亡方式的形態(tài)特征奠定了基礎(chǔ)。目前對(duì)于這4種細(xì)胞死亡方式的機(jī)制及形態(tài)學(xué)的認(rèn)知仍有欠缺之處，如有研究指出自噬保護(hù)細(xì)胞免受凋亡[27]，但這些機(jī)制如何至今未見充分闡述。細(xì)胞焦亡時(shí)GSDMD的激活方式和功能還有哪些，其他的家族成員是如何被活化的，在哪些病理過程中發(fā)揮重要功能？細(xì)胞焦亡、自噬、凋亡及壞死間相互聯(lián)系的機(jī)制還有多少種？當(dāng)一群細(xì)胞受到刺激時(shí)，是否只因細(xì)胞具有不同生理狀態(tài)而致一些細(xì)胞對(duì)刺激具有“抗性”且存活而其中一些卻最終死亡？這些問題仍懸而未決，隨著研究的深入，其定將成為研究熱點(diǎn)所在。如這些問題得以解析，未來對(duì)于細(xì)胞焦亡、自噬、凋亡及壞死的機(jī)制與生理病理關(guān)系的認(rèn)知將會(huì)更加明晰，相關(guān)疾病的治療也將會(huì)有更多渠道。