导论细胞死亡

Cell Biology

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Summary

坏死、 凋亡及自噬性细胞死亡是细胞可以死了,和这些机制可以诱导不同的刺激,如细胞损伤、 营养水平较低或信号蛋白的所有方式。而坏死被认为是一种偶然或意外的细胞死亡形式,细胞凋亡和细胞自噬的既编程和"计划"由细胞存在的证据。

在这个介绍性视频中,朱庇特强调有关的细胞死亡,包括最近的工作做在帮助识别基因参与细胞凋亡的蠕虫的关键发现。然后,我们探索的科学家研究细胞死亡,其中一些看看不同死亡通路和他们互动提问。最后,讨论了几种方法来评估细胞死亡,而且我们注意到今天的研究人员正在如何应用这些技术在他们的实验。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 细胞生物学精要. 导论细胞死亡. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

矛盾的是,细胞死亡可以帮助塑造有机体的生活。就像任何整个有机体,细胞可以由于老化,因意外伤害造成死亡或后病原浸润细胞可以牺牲本身来防止感染蔓延。在这些情况下,细胞可以按照不同的死亡通路像细胞凋亡、 细胞自噬或坏死。所有这些类型显示特定的形态特征。细胞凋亡或程序性的细胞死亡导致膜"起泡"和核碎裂。自噬作用,也调节,导致封闭细胞成分的大液泡的形成。最后,坏死,是"意外"或偶然,结束在细胞裂解。

这个视频会讨论导致这些通路鉴定的重要发现,探索研究人员仍然在问关于细胞死亡的问题,讨论他们用来回答他们,和最后审查几个示例实验工具。

首先,让我们来回顾一些有助于破译不同细胞死亡通路的关键人员。

现代术语用来描述这些路径可以追溯到古希腊医生希波克拉底。他用词凋亡,意思"脱落"来描述骨"切碎"后观察到骨折。来到现代的时代,"坏死"的第一明显提及发生在 1859 年,当鲁道夫 • 魏尔啸 — — 在他汇编呼吁细胞病理学— — 用这个词来描述"先进的组织破裂"。

随着显微镜和组织学未来十年的进步,1877 年卡尔 · 维格和朱利叶斯 · 科恩海姆得以研究在细胞水平的坏死。他们提供洞察与死,如细胞核消失这类型相关联的形态学特征。

近 70 年后,基督教德 · 迪发现"自噬"的过程中,细胞成分是吞没,分列称为噬,保险丝与另一种类型的细胞器的膜结合细胞器 — — 溶酶体 — — 进一步摧毁它们的内容。我们现在知道,自噬实际上的双重作用的单元格中,促进生存或诱导死亡。

1972 年,约翰 · 克尔、 A.R.柯里和安德鲁 · 怀利观察到另一种类型的细胞死亡与奇特的形态。自这一进程涉及件"脱落"的死细胞,他们给了它古老的希腊名字凋亡。以后,细胞凋亡在 1977 年,当 H.R.霍维茨和约翰正在研究线虫发展被认定为"程序性细胞死亡"的一种形式。他们注意到特定的单元格会在同一时间在不同的蠕虫进行细胞凋亡。

这早就在开发过程中发生的因为它暗示基因可指导细胞凋亡。霍维茨的集团在 20 世纪 80 年代,当他们观察到在某些土木工程署"线虫死亡"基因突变的细胞没有死这些蠕虫病毒的发展过程中证实了这一假说。后来,霍维茨显示ced 3基因编码蛋白降解酶,称为半胱氨酸蛋白酶。现在,我们知道有几个半胱氨酸蛋白酶,它们在细胞死亡中发挥着重大作用。

这些细胞死亡领域的进展打开为研究人员探索新的道路。让我们来看看其中的一些。

总是有兴趣找出是什么因素触发细胞死亡。来识别它们,研究人员是目前暴露辐射,化学物质,细胞信号分子,然后寻找变化的程度或死亡的类型。

其他科学家们感兴趣阐明所涉及的每个细胞死亡机制的生化途径。目前,我们知道细胞凋亡如下途径半胱氨酸蛋白酶在哪里的关键酶,而细胞自噬涉及蛋白质是 autophagosome 形成的必要条件。然而,在这些途径,是未知的有组件和研究人员试图找出方法来解释它们。此外,研究人员也正在研究是否细胞死亡通路之间发生的任何"相声"。如果存在串扰,则相同的信号可以因子在细胞凋亡,细胞自噬。

最后,一个热门的研究领域涉及理解为什么某些细胞 — — 像癌症细胞 — — 成为不朽。科学家们不断寻找突变的肿瘤细胞,并评估是否其中任何影响基因编码所涉及的死亡通路因素。

这些都是复杂的问题,但幸运的是研究者还是各种工具及其处置回答这些问题。

台盼蓝法是常用的筛选工具评估复方对细胞死亡。测定方法依赖于一个污点,不能进入活的细胞,因为他们拥有"选择性膜,"但可以轻松地输入死细胞,作为他们的膜都"破裂"。这种测定方法标识细胞死亡,但不能查明特定细胞死亡通路。

因此,科学家们设计了技术,如半胱氨酸蛋白酶活性测定等技术。由于半胱氨酸蛋白酶激活在细胞凋亡过程中,科学家可以添加这些荧光时它们会被激活的半胱氨酸蛋白酶的酶的底物。这有助于在凋亡细胞的鉴定。

同样,发生在细胞凋亡过程中的 DNA 碎片可以轻松地使用来标识应用 TUNEL 法检测,依赖于该标记试剂"缺口"末端的 DNA 损伤。由于此方法是相对容易地执行,它是常用的检测领域。

当科学家们想要确定其人口中发生的细胞死亡机制时,他们可以对膜联蛋白 V 和碘化丙啶 (PI) 污渍与流式细胞分析。膜联蛋白 V 将绑定到在膜中的磷脂酰丝氨酸残留而 PI 进入通过破坏细胞膜与 DNA 相关联。通过研究得到的数据,科学家可以分离细胞经历不同死亡通路。

最后,科学家可以使用活细胞成像实时查看的细胞死亡过程。这是一种无所不包的技术,可以用于标识自噬、 坏死或基于独特的形态特征的细胞凋亡。

如您所见,有几种方法来检测细胞死亡,其中一些不具体,其他人,可以帮助识别凋亡细胞和一些,区分不同的途径。

现在,让我们看看科学家如何使用这些技术来学习更多关于细胞死亡。

饮食健康,都有重要的作用,并且可能影响不同组织的细胞死亡。在这在体外实验中,研究人员暴露小鼠神经元对棕榈酸,饱和脂肪酸存在于乳制品和肉,,然后用半胱氨酸蛋白酶测定评价细胞凋亡。他们发现,棕榈酸治疗细胞表现为增加半胱氨酸蛋白酶活性和细胞死亡。

其他的研究者使用这些化验以确定如何药物会产生不同的死亡机制。在这里,荧光标记的肿瘤细胞的转基因老鼠注射阿霉素,一种抗肿瘤药物。科学家们然后成像细胞在活的动物,和通过寻找癌症细胞形态学变化确定药物治疗触发细胞凋亡和坏死。

最后,一些科学家们正在调查是否可以逆转细胞死亡。在这个实验中,研究人员人类癌症细胞暴露于乙醇,并通过各种化验证实这种治疗使他们走上细胞凋亡通路。后洗掉,乙醇,受影响的细胞得以恢复从凋亡过程称为"anastasis"。这提供了洞察如何癌症可以返回后药物治疗。

你刚看了朱庇特的简介细胞死亡通路。这个视频回顾细胞死亡研究的丰富历史 — — 从远古时代到 20 世纪 — — 然后讨论了当前的几个问题。我们也解释了流行的方法,测定细胞死亡,并展示如何使用这些技术,以更好地了解环境、 疾病和细胞死亡之间的连接。一如既往,感谢您收看 !

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