一、【背景介绍】泛凋亡是什么？
泛凋亡（Panoptosis）是一种综合性的程序性细胞死亡机制，它融合了三种主要的细胞死亡方式：焦亡（Pyroptosis）、凋亡（Apoptosis）以及坏死性凋亡（Necroptosis）。这一概念首次由美国学者 Malireddi 等人于2019年提出，用以描述那些无法仅通过任一传统程序性细胞死亡途径来充分解释的细胞死亡现象。
概念与定义
泛凋亡指的是一种复杂的细胞死亡过程，它在分子层面上整合了焦亡、凋亡和坏死性凋亡的关键元素。由于它包括多种死亡机制的特征，因此被称为“泛凋亡”，意味着这是一种全面的、多方面的死亡过程。
原理与机制
泛凋亡的调控涉及一种名为PANoptosome（泛凋亡体）的复合物，这种复合物由上游的感受器和分子信号级联调控，包括ZBP1、RIPK1和AIM2等分子。这些分子可以感知特定刺激，并触发泛凋亡小体的组装，形成具有不同传感器和调节因子的泛凋亡小体。
焦亡特征：焦亡通常涉及到炎症反应，其标志性事件是由气体酶家族成员如GSDMD（Gasdermin D）介导的细胞膜孔的形成，导致细胞内容物的泄漏和炎症细胞因子的释放。
凋亡特征：凋亡是一种有序的细胞死亡过程，涉及到细胞核的凝缩、DNA的断裂以及细胞的碎片化，主要由caspases家族酶如caspase-3、-6、-7等介导。
坏死性凋亡特征：坏死性凋亡或称坏死样凋亡，是由如RIPK1和RIPK3等受体相互作用蛋白激酶介导的，通常涉及到细胞结构的破坏和细胞内容物的非特异性泄漏，导致炎症反应。
泛凋亡的发动通常与多种细胞内信号路径的活化有关，这些路径在受到如病原体感染、细胞应激反应或DNA损伤等刺激时被激活。泛凋亡反映的是细胞在面对严峻挑战时如何利用多种死亡途径共同作用，以调节其生死决策。
研究意义与应用
病理研究：泛凋亡的研究有助于理解在复杂疾病状态下，如何通过不同的细胞死亡途径相互作用，影响疾病的发展和治疗反应。
治疗靶点：通过深入了解泛凋亡的具体机制，科研人员可以设计出新的治疗方法，特别是针对那些传统的凋亡或坏死性凋亡调控手段无效的疾病。
泛凋亡的发现不仅扩展了我们对细胞死亡的基本认识，也为疾病治疗提供了新的视角和可能的策略，尤其是在涉及复杂细胞死亡和炎症调控的临床条件下。
二、【研究手段与方法】泛凋亡如何研究？
泛凋亡的研究涉及多种技术手段和检测指标，以解析其复杂的生化途径和调控机制。以下是一些关键的研究方法和技术：
1.流式细胞术（Flow Cytometry）：
使用特定的染料或抗体标记，例如Annexin V和PI（碘化丙啶）双染色，可以区分活细胞、早期凋亡、晚期凋亡或坏死细胞。这种方法可以在单细胞水平上评估细胞死亡的类型和程度。
2.免疫荧光染色：
免疫荧光染色可以用于在组织切片或细胞样本中定位和观察特定死亡标志蛋白的表达和分布，如Caspases、MLKL、GSDMD等。
3.细胞形态学分析：
通过显微镜观察细胞形态的改变，如细胞膜的破裂、细胞核的凝缩等，这些都是细胞死亡的形态学标志。
4.ELISA（酶联免疫吸附试验）：
用于检测特定细胞死亡标志物的蛋白水平，例如TNF-α、IL-1β等炎症因子，这些因子常在细胞死亡过程中释放。
5.细胞生存率测试：
例如MTT、XTT或WST-1等色素还原试验，可以用来评估细胞的代谢活性，从而间接反映细胞的生存状态。
6.生化检测：
检测LDH（乳酸脱氢酶）释放，LDH是一种在细胞膜完整性受损时释放到培养基中的酶，常用作细胞坏死的指标。
三、【结果分析】泛凋亡实验结果怎么看？
下面我们来举2个例子带大家一键看懂泛凋亡实验结果。
1. 血红素加PAM3诱导炎症细胞泛凋亡
（PMID：37267949，《Cell》，中科院一区，IF：64.5）
样本处理：
Media（对照组）：未处理的细胞。
Heme：用血红素处理的细胞，血红素是一种可以诱导氧化应激的物质。
Pam3：用Pam3处理的细胞，Pam3是一种模拟细菌成分的合成脂肽，可以激活免疫反应。
Heme + Pam3：同时用血红素和Pam3处理的细胞。
Casp1-/-：缺失Caspase-1的基因敲除细胞，用于观察Caspase-1在细胞死亡中的作用。
标记的蛋白：
CASP1、GSDMD、CASP8、CASP3 和 CASP7：这些是凋亡和焦亡相关的关键执行蛋白。其中，Caspase家族的激活（CASP8, CASP3, CASP7）通常与凋亡有关，而GSDMD的裂解（cleavage）则与焦亡有关。
pMLKL 和 tMLKL：MLKL蛋白的磷酸化形式（pMLKL）是坏死性凋亡的标志。
分析方法：
观察各个处理条件下上述蛋白的表达变化。特别是查看蛋白是否出现新的裂解片段（比如GSDMD的P30片段）或蛋白表达量的变化（比如CASP1的P45到P20的转变）。
比较不同条件下的带型，特别注意Caspase-1缺失对蛋白表达的影响。
结论：
观察到在特定处理条件下，CASP系列蛋白活化裂解或GSDMD、MLKL的磷酸化增加，这表明这些处理条件促进了细胞通过凋亡或坏死性凋亡的途径死亡。在这里我们可以看到Heme + Pam3组的各蛋白表达显著上调，表明促进了泛凋亡。
2. ZBP1 与 Pyrin 合作驱动 AIM2 介导的细胞死亡。
（PMID：34471287，《Nature》，中科院一区，IF：64.8）
图中展示了三组对比：对照组（只有培养基，Media），HSV1病毒感染组（HSV1），以及F. novicida细菌感染组（F. novicida）。每组实验分别对应了不同的基因型细胞：野生型（WT），AIM2基因敲除型（Aim2^-/-），以及Pyrin（Mefv）和ZBP1双敲除型（Mefv^-Zbp1^-/-）。
分析步骤：
对照观察： 首先观察只有培养基的细胞（WT），这些细胞应显示正常生长状态，无明显死亡迹象。
HSV1感染组：
观察野生型（WT）细胞对HSV1的反应。由于HSV1感染后，标记为红色的死亡细胞较多，显示这一细胞类型对病毒感染较为敏感。
AIM2敲除（Aim2^-/-）和Pyrin与ZBP1双敲除（Mefv^-Zbp1^-/-）细胞在HSV1感染后的反应。比较它们与野生型的差异，从而评估AIM2, Mefv和Zbp1基因在HSV1感染中的作用。
F. novicida感染组：
与HSV1类似，观察野生型、AIM2敲除以及Mefv与Zbp1双敲除细胞在细菌感染后的细胞死亡情况。
这可以帮助分析AIM2, Mefv, 和Zbp1在抵抗细菌感染中的重要性。
结论分析：
对于每种基因型，比较细胞在无感染、病毒感染和细菌感染条件下的生存状态。注意红色信号的多少，因为这代表了细胞的死亡程度。
AIM2, Mefv和Zbp1的缺失可能会减弱细胞对病原体的应答能力，导致更多的细胞死亡。这从红色信号的增加可以看出。
四【国自然中标统计】泛凋亡热度如何？
医学科学部“泛凋亡”部分中标项目
总而言之，泛凋亡作为细胞死亡研究领域的一个新兴热点，其研究不仅拓展了我们对细胞死亡机制的理解，也为多种疾病的治疗提供了新的思路和目标。通过融合焦亡、凋亡和坏死性凋亡的特征，泛凋亡揭示了细胞如何在面对复杂刺激时调节其生死决策，这对于解析复杂疾病背景下的细胞死亡行为及其对疾病进程的影响具有重要意义。
未来对泛凋亡机制的深入研究将更加侧重于其在疾病模型中的具体作用，以及如何利用这些知识设计出更为精准的治疗策略。此外，国自然科学基金的持续关注和资助，表明了泛凋亡研究在国内外科学界的重要地位和广泛的应用前景。因此，持续跟进泛凋亡的最新研究成果，对于推动基础科学的发展及其在临床医学中的应用将是至关重要的。
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