论起细胞不破不立的 N 种死法，近年来备受关注的细胞焦亡（Pyroptosis）值得一提。细胞焦亡这个概念 2001 年被提出，「pyro」表示火烧，「ptosis」表示下降，反映出以这种形式死亡的炎症性质[1]。
什么是焦亡？
细胞焦亡是一种炎症形式的、程序性细胞死亡，其特征是细胞不断胀大直至细胞膜破裂，释放促炎性细胞因子 IL-1β 和 IL-18 等内容物进而引发强烈的炎症反应[2～3]，这是一种不同于细胞凋亡和细胞坏死的过程，具体差异详见表 1[3～5]。
表 1 细胞凋亡、坏死及焦亡的差异[3～5]
已发现焦亡与多种疾病相关，包括微生物感染、动脉粥样硬化及其他心血管疾病和败血症等[3,6,7]，焦亡及其分子机制可以作为潜在的新型治疗靶点[8]。近来的研究发现，在肿瘤中引发细胞焦亡可有效调节肿瘤微环境，进而激活 T 细胞诱导的抗肿瘤免疫活性，抑制肿瘤生长，提示细胞焦亡未来将会对肿瘤免疫治疗发挥推动性作用[9,10]。
细胞焦亡有哪些途径？
细胞焦亡的经典途径是 caspase-1 依赖性的，同时也有多项研究确立了 caspase-1 非依赖性的非经典途径。
Caspase-1 依赖性焦亡
在细菌、病毒和宿主细胞成分的 PAMPs 和 DAMPs 刺激下，细胞内的模式识别受体 NLRs 家族包括 NLRP3、NLRP1b 和 NLRC4/CARD12 激活 Caspase 1。NLR-Caspase 1 激活后，形成炎症小体。炎症小体是由传感器 NLRs、蛋白酶 Caspases 效应器和称为 ASC 的衔接蛋白组成的多蛋白结构，具体组成详见表 2[3,8,11]。
表 2 炎症小体组成[3,8,11]
除了形成炎症小体外，炎症性 Caspases-1、-4/5（人）和 -11（小鼠）还切割激活 Gasdermin D，切割产生的 Gasdermin D 的 N 端片段多聚化，在质膜上形成孔隙，释放促炎性细胞因子[3,12]。主动释放促炎性细胞因子，是焦亡相较于其他形式细胞死亡的独特特征。促炎细胞因子 IL-1β 和 IL-18 首先翻译成非活性形式，然后被 Caspase-1 裂解并激活[3,5,12]，之后这些细胞因子可以通过 Gasdermin D 形成的孔释放。细胞焦亡流程示意图，见图 1。
图 1 细胞焦亡流程示意图[4]
Caspase-1 非依赖性焦亡
Gasdermin D 也可以 Caspase-1 非依赖性形式被 Caspase-4、-5 和 -11 激活。然而在这种情况下，促炎性 IL-1β 和 IL-18 的激活仍然依赖于 Caspase-1 的活性[3]。Caspase-3 也被证明能激活 Gasdermin E，同样在细胞膜上形成孔隙，释放 DAMP 和细胞因子[5]。
如何检测焦亡？
检测细胞焦亡有多种方法，主要有以下几种，必要时可以结合多种指标进行评估。
基于酶活性比色法检测乳酸脱氢酶（LDH，质膜孔隙形成的标志）的释放。
用电子显微镜在单个细胞基础上评估膜完整性，观察是否有细胞肿胀和胞浆释放。该方法的缺点是：焦亡和坏死都涉及到细胞内容物的释放，仅从形态学特征很难区分。
通过标志物组合来确定：包括 Gasdermin D 和 E 的裂解，可以用 WB 来验证；IL-1β 和 IL-18 的激活和释放，可用 ELISA 检测细胞上清来进行定量；Caspases（caspase-1、-3、-4、-5 和 -11）的激活[13,14]。
Bio-Techne 旗下子品牌 R&D Systems® 和 Novus Biologicals® 可提供细胞焦亡研究相关的抗体、ELISA 试剂盒及活性分析试剂盒等工具，其中 ELISA 代表产品见表 3。
表 3 ELISA 试剂盒代表产品
此外，正值双十一，更多 ELISA 试剂盒狂欢促销中。即日起，购买性价比之王 Valukine™ ELISA 指定试剂盒（活动产品详见表 4），就可享受买一送一的优惠哦～
表 4 ELISA 试剂盒买一送一特惠产品清单：
活动时间：2021 年 11 月 11 日～2021 年 12 月 15 日
促销码：MKT1202111014TH
活动说明：
下单时请务必使用促销码：MKT1202111014TH；
每满 1 即送 1，可以累积；买 2 送 2，以此类推；
活动仅针对如上表格中的产品，买一送一产品可选相同或不同货号；
活动时间为下单日期；
本活动仅限中国大陆地区终端客户参加，包括工业、科研（科研院所、大专院校）、医院等，不与同期其他促销活动及特价共享。
此前我们还盘点了细胞凋亡、坏死及自噬研究的关键靶点，过往精彩文章详见：
内容审核：武妙兰、陆雯芸
题图来源：站酷海洛
图文来源：Bio-Techne
参考文献：
[1]. Cookson BT, Brennan MA. Pro-inflammatory programmed cell death. Trends Microbiol. 2001;9(3):113-114.
[2]. Bergsbaken, T, Fink, S. L., Cookson, B. T. (2009). Pyroptosis: host cell death and inflammation. Nature reviews. Microbiology.
[3]. Man, S. M., Karki, R., Kanneganti, T. D. (2017). Molecular mechanisms and functions of pyroptosis, inflammatory caspases and inflammasomes in infectious diseases. Immunological reviews.
[4]. Fink, S. L., Cookson, B. T. (2005). Apoptosis, pyroptosis, and necrosis: mechanistic description of dead and dying eukaryotic cells. Infection and immunity.
[5]. Frank, D., Vince, J. E. (2019). Pyroptosis versus necroptosis: similarities, differences, and crosstalk. Cell death and differentiation.
[6]. Jia, C., Chen, H., Zhang, J., Zhou, K., Zhuge, Y., Niu, C., Qiu, J., Rong, X., Shi, Z., Xiao, J., Shi, Y., & Chu, M. (2019). Role of pyroptosis in cardiovascular diseases. International immunopharmacology.
[7]. Gao, Y. L., Zhai, J. H., & Chai, Y. F. (2018). Recent Advances in the Molecular Mechanisms Underlying Pyroptosis in Sepsis. Mediators of inflammation.
[8]. Malik, A., Kanneganti, T. D. (2017). Inflammasome activation and assembly at a glance. Journal of cell science.
[9]. Zhibin Zhang,et al (2020). Gasdermin E suppresses tumour growth by activating anti-tumour immunity. Nature.
[10]. Qinyang Wang, et al (2020). A bioorthogonal system reveals antitumour immune function of pyroptosis. Nature.
[11]. Latz, E., Xiao, T. S., Stutz, A. (2013). Activation and regulation of the inflammasomes. Nature reviews. Immunology.
[12]. Kesavardhana, S., Kanneganti, T. D. (2017). Mechanisms governing inflammasome activation, assembly and pyroptosis induction. International immunology.
[13]. Andreas B. den Hartigh, Susan L. Fink (2018)., Pyroptosis Induction and Detection. Curr Protoc Immunol.
[14]. Yang Feng, Xiaoli Huang (2020).Methodology for Comprehensive Detection of Pyroptosis. Detection of Cell Death Mechanisms.