Гибель клеток является фундаментальным физиологическим процессом во всех живых организмах. В последние годы серьезные исследования показали, что гибель клеток влияет на иммунитет и баланс в организме. Изучение клеточной смерти помогает нам лучше понять возникновение и развитие заболеваний. Было описано несколько форм запрограммированной клеточной смерти, и были определены некоторые ключевые мишени в этих процессах. Пироптоз, апоптоз и некроптоз являются тремя генетически определенными запрограммированными путями гибели клеток, участвующими во внутреннем балансеи заболевании.
Пироптоз характеризуется образованием мембранных пор и выделением содержимого клеток. Активированные каспазы или гранзимы расщепляют гасдермины, разделяя их N-концевые домены, которые затем олигомеризуются, связываются с мембраной и образуют поры 2,3,4. Пора гасдермина обеспечивает атипичный канал секреции через клеточные мембраны, что приводит к нисходящим реакциям клеток, включая высвобождение содержимого и приток ионов 2,3,4. В конечном счете, клетки в конечном итоге испытывают разрыв плазматической мембраны и пироптотический лизис, чему способствует нинджурин-15. При апоптозе активированные Bax и Bak образуют олигомеры на внешней мембране митохондрий и высвобождают цитохром С, который регулируется балансом между проапоптотическими и антиапоптотическими белками семейства BCL-2, инициирующими каспазами (каспазами-8, -9 и -10) и эффекторными каспазами (каспазами-3, -6 и -7)1,6,7. Морфологические изменения апоптоза включают блеббинг мембраны, усадку клеток, фрагментацию ядер, конденсацию хроматина и образование апоптотических тел 6,8. Рецептор-взаимодействующая серин/треонин-протеинкиназа 1 (RIPK3) и доменоподобная киназа смешанной линии (MLKL) являются двумя основными компонентами механизма некроптозы1. RIPK3 рекрутирует и фосфорилирует MLKL, p-MLKL олигомеризуется, связывается с клеточной мембраной, инициирует перфорацию мембраны, вызывает приток ионов, увеличивает внутриклеточную осмолярность и, в конечном итоге, разрыв клетки 6,9. Гасдермины и MLKL связываются с плазматической мембраной и опосредуют пироптоз и некроптоз соответственно, в то время как BAX/BAK опосредует апоптоз, связываясь с внешней мембраной митохондрий.
Хотя каждый путь имеет определенные механизмы и результаты, они приводят к аналогичным изменениям на клеточной мембране. В нормальных условиях фосфатидилсерин (ФС) локализуется только во внутренней створке плазматической мембраны. Однако на ранних стадиях пироптоза, апоптоза и некроптоза ФС будет подвергаться воздействию за пределами плазматической мембраны. Каспазы-3/каспазы-7 активируют семейства TMEM16 и XKR, что приводит к асимметричной клеточной мембране и экстернализирует PS во время апоптоза10. D-опосредованный гасдермином и MLKL-опосредованный притокCa2+ приводит к потере симметрии фосфолипидного бислоя на клеточной мембране и облучению PS. Воздействие происходит до потери целостности клеточной мембраны11,12. Основываясь на схожих изменениях в мембране этих трех типов запрограммированной клеточной гибели, мы используем проточную цитометрию для анализа двойного окрашивания аннексина V/7-аминоактиномицина D (7-AAD) для выявления клеточной гибели. Аннексин V, кальций-зависимый фосфолипид-связывающий белок, обладает высоким сродством к PS, который может служить чувствительным зондом для обнаружения экспонированного PS на поверхности плазматической мембраны13. 7-AAD представляет собой краситель нуклеиновой кислоты, который не может пройти через всю клеточную мембрану. Он похож на йодид пропидия (PI), широко используемый краситель нуклеиновой кислоты. Они имеют схожие флуоресцентные характеристики, но 7-AAD имеет более узкий спектр излучения и меньше помех другим каналам обнаружения. Из-за этих сходств недостаточно различать пироптоз, апоптоз и некроптоз. Мы использовали проточную цитометрию для обнаружения гибели клеток из целых клеток. Второй метод используется для захвата клеточной мембраны с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) для наблюдения за возможными формами клеточной гибели в отдельных клетках.
Мы установили липополисахаридное (ЛПС) и аденозинтрифосфат (АТФ), индуцированное форбол-12-миристат-13-ацетат (ФМА)-дифференцированное отложение липидов в модели моноцитов человека (ТГП-1) для наблюдения за гибелью клеток. Этот протокол сосредоточен на наблюдении за гибелью клеток, а не на исследовании механизмов.