Śmierć komórki jest podstawowym procesem fizjologicznym we wszystkich żywych organizmach. W ostatnich latach szeroko zakrojone badania wykazały, że śmierć komórki jest zaangażowana w odporność i równowagę w organizmie. Badanie śmierci komórek pomaga nam lepiej zrozumieć początek i rozwój chorób. Opisano kilka form zaprogramowanej śmierci komórki i zidentyfikowano kilka kluczowych celów w tych procesach. Piroptoza, apoptoza i nekroptoza to trzy genetycznie zdefiniowane ścieżki zaprogramowanej śmierci komórki zaangażowane w wewnętrzną równowagę i chorobę1.
Pyroptoza charakteryzuje się tworzeniem porów błonowych i uwalnianiem zawartości komórek. Aktywowane kaspazy lub granzymy rozszczepiają gasderminy, aby oddzielić swoje N-końcowe domeny, które następnie oligomeryzują, wiążą się z błoną i tworzą pory2,3,4. Por gasderminy zapewnia nietypowy kanał wydzielania przez błony komórkowe, co skutkuje reakcjami w dół komórek, w tym uwalnianiem zawartości i napływem jonów2,3,4. Ostatecznie komórki ostatecznie doświadczają pęknięcia błony plazmatycznej i lizy piroptotycznej ułatwionej przez ninjurin-15. W apoptozie aktywowane Bax i Bak tworzą oligomery na zewnętrznej błonie mitochondrialnej i uwalniają cytochrom C, który jest regulowany przez równowagę między białkami proapoptotycznymi i antyapoptotycznymi z rodziny BCL-2, kaspazami inicjującymi (kaspaza-8, -9 i -10) oraz kaspazami efektorowymi (kaspaza-3, -6 i -7)1,6,7. Zmiany morfologiczne apoptozy obejmują pęcherzyki błonowe, kurczenie się komórek, fragmentację jądrową, kondensację chromatyny i tworzenie ciał apoptotycznych6,8. Kinaza 1 seryny/treoniny 1 oddziałująca z receptorem (RIPK3) i kinaza mieszana (MLKL) to dwa podstawowe składniki mechanizmu nekroptotycznego1. RIPK3 rekrutuje i fosforyluje MLKL, p-MLKL oligomeryzuje, łączy się z błoną komórkową, inicjuje perforację błony, powoduje napływ jonów, zwiększa osmolarność wewnątrzkomórkową i ostatecznie pękanie komórek6,9. Gasdermins i MLKL wiążą się z błoną plazmatyczną i pośredniczą odpowiednio w piroptozie i nekroptozie, podczas gdy BAX/BAK pośredniczy w apoptozie, wiążąc się z zewnętrzną błoną mitochondriów6.
Chociaż każda ścieżka ma określone mechanizmy i wyniki, prowadzą one do podobnych zmian na błonie komórkowej. W normalnych warunkach fosfatydyloseryna (PS) jest zlokalizowana tylko w wewnętrznej płatku błony komórkowej. Jednak we wczesnych stadiach pyroptozy, apoptozy i nekroptozy PS będzie odsłonięty poza błoną plazmatyczną. Kaspaza-3/kaspaza-7 aktywuje rodziny TMEM16 i XKR, co prowadzi do asymetrycznej błony komórkowej i eksternalizuje PS podczas apoptozy10. Napływ Ca2 + za pośrednictwem Gasderminy D i MLKL prowadzi do utraty symetrii dwuwarstwy fosfolipidowej na błonie komórkowej i ekspozycji PS. Ekspozycja następuje przed utratą integralności błony komórkowej11,12. Opierając się na podobnych zmianach w błonie tych trzech typów programowanej śmierci komórki, używamy cytometrii przepływowej do analizy podwójnego barwienia aneksyny V / 7-aminoaktynomycyny D (7-AAD) w celu wykrycia śmierci komórki. Aneksyna V, zależne od wapnia białko wiążące fosfolipidy, ma wysokie powinowactwo do PS, które może służyć jako czuła sonda do wykrywania odsłoniętych PS na powierzchni błony plazmatycznej13. 7-AAD to barwnik kwasu nukleinowego, który nie może przejść przez całą błonę komórkową. Jest podobny do jodku propidyny (PI), powszechnie stosowanego barwnika kwasu nukleinowego. Mają podobną charakterystykę fluorescencji, ale 7-AAD ma węższe spektrum emisji i mniej zakłóceń z innymi kanałami detekcji. Ze względu na te podobieństwa nie wystarczy rozróżnienie między piroptozą, apoptozą i nekroptozą. Użyliśmy cytometrii przepływowej do wykrycia śmierci komórek z całych komórek. Druga metoda służy do uchwycenia błony komórkowej za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) w celu obserwacji możliwych form śmierci komórki w poszczególnych komórkach.
Ustaliliśmy indukowaną lipopolisacharydem (LPS) i adenozynotrifosforanem (ATP) depozycję lipidów w modelu makrofagów ludzkiego monocytu (THP-1) indukowaną lipopolisacharydem (LPS) i adenozynotrifosforanem (ATP) w modelu makrofagów ludzkiego monocytu, aby obserwować śmierć komórki. Protokół ten koncentruje się na obserwacji śmierci komórki, a nie na badaniu mechanizmów.