細胞凋亡和細胞焦亡的介紹和對比
細胞凋亡（Apotosis）
細胞凋亡是發現最早，研究最透徹，也是最經典的程序性死亡過程。“Apotosis”一詞首先由科學家Kerr在一篇學術論文中使用，用以區別細胞壞死（Necrosis）。與細胞壞死過程中發生的核溶解和細胞腫脹破裂不同，細胞凋亡的主要形態學特征為染色質固縮、DNA 片段化、細胞膜起泡、細胞皺縮、凋亡小體的形成等。細胞凋亡發生的機制較為復雜，目前認為主要存在兩種途徑（圖1），即外源性途徑（Extrinsic Pathway）和內源性途徑（Intrinsic Pathway）。
圖1. 細胞凋亡信號通路[1]
外源性途徑是由跨膜受體（如腫瘤壞死因子 TNF 受體超家族）介導的細胞凋亡過程。當細胞外存在相應的配體分子時，細胞膜上的接頭蛋白即被招募到一起并與受體結合，此時形成死亡誘導信號復合體，導致 procaspase-8 的自我催化并激活。一旦 caspase-8 激活，細胞凋亡的執行階段就被激活。細胞凋亡的內源性途徑則是由線粒體事件啟動的，由胞內的信號刺激產生，并直接作用于胞內的靶點。一些細胞壓力狀況（如輻射、缺氧、感染等）會引起線粒體內膜的變化，導致線粒體膜電位喪失，線粒體孔道開放，從而導致線粒體內促凋亡物質（如細胞色素 C 等）釋放到細胞膜內，激活 caspase-9 介導的凋亡過程。外源性和內源性凋亡途徑的最后都是執行階段，該階段會激活細胞內的核酸酶和蛋白酶等降解核酸和骨架蛋白等。
細胞焦亡（Pyroptosis）
細胞焦亡是另一種形式的程序性細胞死亡。細胞焦亡在先天免疫反應中發生一定作用。實際上，很長一段時間內，細胞焦亡被看做是 caspase-1 介導的細胞死亡過程。Caspase-1 可以將 pro-IL-1β 加工成 IL-1β，是第一個被鑒別出的 caspase。雖然也是由 caspase 介導的程序性細胞死亡過程，但細胞焦亡與凋亡有很大不同，細胞焦亡會發生細胞腫脹、細胞膜起泡等細胞溶解現象（類似壞死），引起炎癥反應，因此也將細胞焦亡稱為炎性壞死（inflammatory necrosis）。
細胞焦亡的分子機制主要也包括兩種途徑（圖2）。其中一條為經典途徑，在先天性免疫反應中，病原體的入侵會形成炎癥小體復合物，激活 caspase-1 的活性，繼而激活 IL-1β、IL-18 等炎性因子的作用，刺激細胞焦亡的發生；除此之外，侵入到細胞內的 LPS，會激活 caspase-4,5 的活性，從而導致細胞焦亡的發生。
圖2. 細胞焦亡信號通路圖[2]
在細胞焦亡的最后階段，有一個關鍵分子叫做 Gasdermin D（GSDMD）。GSDMD 的分子結構包括兩個結構域，分別為 N 端結構域和 C 端結構域。活化后的caspase-1, 4, 5 可以將 GSDMD 的兩個結構域切割開，被釋放的 N 端結構域會在細胞膜的表面聚集起來，形成孔道�？椎赖男纬梢环矫鏁䦟е录毎獾乃肿觾攘�，造成細胞的破裂，另一方面細胞內的炎性因子也會被釋放到細胞外，從而引發大范圍的炎癥反應。
Caspase 分子
比較細胞凋亡和細胞焦亡，我們可以發現有一類分子在這兩種程序性細胞死亡過程中均發揮了重要作用，即我們耳熟能詳的半胱氨酸依賴的天冬氨酸水解酶Caspases（Cysteine-dependent aspartate-directed proteases）。目前，根據在不同生物學過程中的作用，caspases 分子可以分為兩大類，及凋亡 caspases 和炎性 caspases。凋亡 caspases 主要在細胞凋亡中起作用，根據作用的不同階段又可以分為起始 caspase (caspase-2,8,9,10) 和效應/執行 caspase (caspase-3,6,7)。而炎性 caspases 則主要在細胞焦亡過程中起作用，包括 caspase-1,4,5；此外，小鼠的 caspase-11 也被報道在細胞焦亡中發揮與人類 caspase-4,5 類似的作用。
小M 的小思考：
除了前文已經提過的細胞凋亡和細胞焦亡，隨著研究工作的越來越深入，更多形式的程序性細胞死亡也逐漸被提出，如鐵誘導死亡（Pyroptosis）等。而新發現的各種細胞死亡途徑的信號轉導機制也亟待研究。MCE 為科研工作者提供眾多的小分子化合物，包括細胞死亡的誘導劑、抑制劑，以及 Caspases 分子各亞型的激活劑、抑制劑等，可以為這些未知領域的探究作出重要貢獻。
參考文獻
[1] Zaman S, et al，Targetingtheapoptosispathway in hematologicmalignancies. Leuk Lymphoma.2014 Sep;55(9):1980-92.
[2] ShiJ, et al.Pyroptosis: Gasdermin-MediatedProgrammed Necrotic Cell Death. TrendsBiochem Sci. 2017 Apr;42(4):245-254.
相關產品：
細胞凋亡相關產品：
http://www.medchemexpress.cn/Pathways/Apoptosis.html
Caspase 各亞型產品：
https://www.medchemexpress.com/Targets/Caspase.html
Ferroptosis 相關產品：
https://www.medchemexpress.com/Targets/Ferroptosis.html
