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Nekroptose ist eine Caspase-unabhängige Form des regulierten Zelltods, die an vielen entzündlichen Erkrankungen, neurodegenerativen Erkrankungen, Lungen-, Leber- und Herzerkrankungen beteiligt ist 1,2,3. Dieser Signalweg wird durch eine komplexe Kaskade von Reaktionen vermittelt, die in der Aktivierung der Rezeptor-interagierenden Proteinkinase 1 (RIPK1) gipfeln, die mit der Rezeptor-interagierenden Proteinkinase 3 (RIPK3) über ihre homotypischen RIP-Interaktionsmotiv (RHIM)-Domäneninteragiert 4,5,6. RIPK3 wiederum rekrutiert gemischtes Lineage-Kinase-ähnliches Protein (MLKL), um das Nekrosom 7,8 zu bilden. Die Phosphorylierung von MLKL durch RIPK3 führt zu seiner Oligomerisierung und anschließenden Polymerisation. MLKL-Polymere translozieren dann zu den Zellmembranen, was schließlich zum Zellmembranbruch und zum Zelltod führt 9,10,11. Die Mechanismen, durch die MLKL-Polymere in die Membrankompartimente translozieren und einen Membranaufschluss induzieren, sind jedoch nicht vollständig verstanden.
Lysosomen sind Organellen, die für den Abbau und das Recycling von zellulären Materialien verantwortlich sind. In seinem Lumen befinden sich Proteasen, Lipasen, Nukleasen und Hydrolasen, die für die Verdauung von Makromolekülen verantwortlich sind und dadurch die zelluläre Homöostase aufrechterhalten12,13. Daher ist die Aufrechterhaltung der lysosomalen Integrität und ordnungsgemäßen Funktion unerlässlich, um eine effektive zelluläre Clearance, Anpassungen an Stress und das Gesamtüberleben der Zellen zu gewährleisten 14,15,16. Neuere Studien deuten auf einen Zusammenhang zwischen Nekroptose und lysosomaler Membranpermeabilisierung (LMP) hin17,18,19.
Unsere jüngsten Beobachtungen haben gezeigt, dass LMP ein frühes und signifikantes Ereignis im Nekroptoseprozess ist, das dem endgültigen Bruch der Zellmembran vorausgeht19. Insbesondere induziert die MLKL-Polymerisation auf der lysosomalen Membran eine schnelle LMP, um potente lysosomale Enzyme, insbesondere Proteasen, einschließlich Cathepsin B, in das Zytosol freizusetzen. Diese Proteasen spalten dann lebenswichtige Proteine, um den Zelltod zu fördern. Wichtig ist, dass die Hemmung der CTSB-Aktivität stark vor dem Zelltod schützt19,20. Diese Daten deuten darauf hin, dass LMP ein entscheidender Modulator des Nekroptose-Signalwegs ist. Daher ist die Überwachung des Zeitpunkts der LMP während der Nekroptose unerlässlich, um die molekularen Mechanismen zu verstehen und potenzielle therapeutische Ziele zu identifizieren.
Viele konventionelle LMP-Nachweismethoden, wie z. B. Immunfärbung, Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) oder Durchflusszytometrie, erfordern fixierte Proben oder liefern ansonsten nur Endpunktinformationen 21,22,23, so dass der dynamische Prozess der lysosomalen Störung, insbesondere im Zusammenhang mit dem raschen Fortschreiten der Nekroptose, nicht erfasst werden kann. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Lebendzell-Imaging-Verfahren eine hochauflösende Echtzeit-Visualisierung von LMP während der Nekroptose. In diesem Protokoll kombinierten wir zwei komplementäre lysosomale Marker und induzierten Nekroptose in HT-29-Zellen, um die Integrität der lysosomalen Membran in Echtzeit zu analysieren19. Diese Technik bietet eine robuste und anpassungsfähige Plattform für die Untersuchung von LMP nicht nur bei Nekroptose, sondern möglicherweise auch bei anderen Formen von Zellstress, bei denen die lysosomale Integrität beeinträchtigt ist, insbesondere im Zusammenhang mit Krankheiten oder der Verwendung von Lysosomen-Targeting-Therapeutika 24,25,26.