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核濃縮症（カリオピクノーシス）は、壊死[1]またはアポトーシス[2]を起こしている細胞の核内でのクロマチンの不可逆的な凝縮である。その後に核崩壊、つまり核の断片化が起こる。
ピクノシス（古代ギリシャ語のπυκνόςから来ており、「厚い、閉じた、凝縮した」という意味）は、赤血球（赤血球の一種）と好中球（白血球の一種）の成熟にも見られます。成熟する赤血球（赤血球成熟の段階）は、核を凝縮してから排出し、網状赤血球になります。成熟する好中球は、核をいくつかの連結した小葉に凝縮し、細胞寿命の終わりまで細胞内に留まります。
濃縮核は副腎の網状層によく見られます。また、過角化上皮の最外層のケラチノサイトにも見られます。
ピクノシスの概要
細胞（一般的には古い脊椎動物の白血球細胞）における不可逆的な核凝縮（核形態）であるピクノーシスは、細胞がアポトーシスまたは壊死を起こした結果として生じる。[3]ピクノーシスには、核酸分解性ピクノーシスと無核酸分解性ピクノーシスの2種類がある。核酸分解性ピクノーシスはアポトーシス（制御された/プログラムされた細胞死の一種）中に発生し、無核酸分解性ピクノーシスは壊死中に発生する。[4]壊死は、毒素、感染症、その他の急性ストレス要因による制御された細胞死の一種である。[4]これらのストレス要因は細胞小器官の膨張/形状変化を引き起こし、最終的には細胞膜の安定性と完全性の喪失につながる。[4]
簡単に言えば、核濃縮は壊死とアポトーシスの両方で起こる可能性のある核の収縮過程です。核濃縮は、最終的に高密度の核クロマチンが断片化（核崩壊）する特徴もあり、その結果、暗く丸く高密度の核断片が生じます。[5]核崩壊とは、核濃縮細胞の核が断片化し、クロマチンが分裂して凝縮することです。[5]
ピクノシスはアポトーシスと壊死を区別する
アポトーシスは核凝縮、細胞の収縮、核と細胞膜のブレブ形成を特徴とし、一方、ネクローシスは核凝縮、細胞の膨張、細胞膜の破壊を特徴とする。 [6]ネクローシスとアポトーシスは両方とも、カスパーゼ活性化デオキシリボヌクレアーゼ（CAD）、エンドヌクレアーゼG、およびデオキシリボヌクレアーゼIといういくつかの同じタンパク質によって制御される。ピクノーシスは、アポトーシス細胞とネクローシス細胞の両方で発生する。アポトーシス細胞のピクノーシスは、核凝縮、クロマチン断片化、および細胞が死ぬときに放出されるアポトーシス細胞外小胞に包まれたいくつかの大きな塊の形成によって識別されます。 [6]ネクローシス細胞のピクノーシスは、核凝縮と小さな塊への断片化によって識別され、ネクローシス細胞の死の過程で後に溶解します。[6]その結果、核溶解性核溶解症（アポトーシス細胞）と無核溶解性核溶解症（壊死細胞）の2つのタイプに区別することができます。
ピクノーシスの種類
核溶解性濃縮症
核溶解性ピクノーシスはアポトーシス性ピクノーシスとも呼ばれ、3つの主なイベントが関与しています。これらは、核膜の破壊、クロマチンの凝縮、そして最後に核の切断/断片化です。[4]これらのイベント全体を通して、細胞のサイズは縮小し、細胞膜はブレブ形成を起こします。ブレブ形成とは、細胞膜の外側に面した表面全体に膜の膨らみが形成されることです。最初のイベント（核膜の破壊）では、いくつかの酵素を使用して核膜にあるタンパク質を切断します。これらの酵素、カスパーゼ3とカスパーゼ6はどちらも、 NUP153、LAP2、B1（膜構造と分子輸送に使用されるタンパク質）などの核膜タンパク質を標的にして切断します。 [4]この切断は膜内部の破壊をもたらし、クロマチン凝縮（核分解性ピクノーシスの2番目のイベント）の開始因子となる。これは、カスパーゼ3がDNA / RNA結合ドメインとATPase活性を持つAcinusを切断し、クロマチンの凝縮を開始するためである。[4]
無核溶解性核濃縮症
無核溶解性核濃縮症は壊死性核濃縮症とも呼ばれ、細胞の膨張に続いて核膜がクロマチンから分離し、最終的には核膜とクロマチンの両方が崩壊し、最終的に細胞膜が破裂する（細胞が死ぬ）状態です。[4]壊死性核濃縮症で重要な役割を果たすタンパク質の1つは、自己統合障壁因子（BAF）です。 BAFの機能は、クロマチンを核膜につなぎとめることですが、壊死の場合、BAFがリン酸化されると、核膜と凝縮したクロマチンの解離が始まります。[6]その結果、核膜は凝縮したクロマチンの上に崩壊します。したがって、BAFのリン酸化は壊死性核濃縮症の重要なマーカーです。
ピクノーシスの重要性
ピクノシスは、アポトーシスまたは壊死による細胞死の経路の段階です。これは、損傷した DNA/クロマチンの断片化と凝縮を伴う重要な段階です。これがなければ、アポトーシスまたは壊死による細胞死の経路は中断されます。この中断により、損傷した要素を持つ細胞の不適切な破壊または除去やその他の関連する問題が発生する可能性があります。これらの問題には、細胞の蓄積と制御されていない細胞増殖が含まれ、腫瘍と呼ばれる癌性で異常な組織塊の形成につながります。したがって、細胞がピクノシス状態 (細胞がアポトーシスまたは壊死を起こしていることを示している可能性があります) にあるかどうかを観察または識別し、その後正常にアポトーシスまたは壊死を起こすかどうかは、細胞が制御されていない細胞増殖を起こして腫瘍の形成に寄与するかどうかを決定する上で非常に重要です。
細胞内の濃縮を検出または観察する技術
核濃縮を検出/観察するためにさまざまな技術が使用されています。これらの技術は、アポトーシス細胞と壊死細胞を区別するのにも役立ちます。これらの技術は次のように識別され、説明されています。
細胞染色
染色剤や色素を使用して組織サンプル内の核濃縮細胞を見つけると、細胞は簡単に識別できるようになります。染色剤や色素は核濃縮細胞の核とブレブ断片をターゲットにし、サンプルを光学顕微鏡の下に置いたときにそれらを暗く（明コントラスト）し、より見やすくします。蛍光顕微鏡法やフローサイトメトリーでも、染色剤（蛍光染色剤）を使用して細胞の DNA/核断片をターゲットにします。蛍光染色により、核濃縮細胞の核物質が凝縮されるため、正常細胞 DNA と核濃縮細胞 DNA の間にコントラストが生まれます。
ゲル電気泳動は、アポトーシスの特徴であり、核凝縮（ピクノーシスの特徴）に関連する DNA 断片化（ゲル上にラダー状の画像を形成する）を視覚化するために頻繁に使用される標準的な技術です。そのため、アポトーシスを指す場合、この技術はDNA ラダーリングとして知られています。ゲル電気泳動は、ゲル上にスメアを形成する壊死のランダムな DNA 断片化を視覚化するためにも使用されます。
DNAの断片化や凝縮を検出するアッセイ
DNAの断片化や凝縮を調べる様々なアッセイには、アポトーシスや壊死を起こしている細胞の損傷したDNAを検出するAPO一本鎖DNA（ssDNA）アッセイ、局所的にDNA鎖切断（DSB）を見つけるために使用されるTUNELアッセイ、ISELなどがある。[8]
ISEL（in-situ labeling technique）は、アポトーシス細胞または壊死細胞の標識/タグ付け技術です。[8] ISELは、ヌクレオソーム構造に凝縮された断片化されていないDNAを特にターゲットとします。 [8]
APO ssDNAアッセイは、DNA断片化の結果としてアポトーシス中に蓄積されるssDNAに特異的に結合する抗体を使用してアポトーシス細胞を検出します。 [8]したがって、ssDNAの存在は、アポトーシス細胞におけるDNA損傷の指標です。アッセイプロセスでは、細胞を固定し（たとえば、ホルムアミドを使用）、これらの細胞を（所定の温度で）インキュベートします。これにより、DNAが熱変性し、ssDNAが露出します。[8]次に、細胞をssDNA特異的抗体と蛍光標識された二次抗体とともにインキュベートします。[8]蛍光量はアポトーシスの尺度となり、フローサイトメトリーを使用して定量化できます。
TUNELアッセイは、末端デオキシヌクレオチド転移酵素dUTPニックエンドラベリングアッセイとも呼ばれ、アポトーシス中のDNA損傷と切断を測定する技術です。[8]アポトーシス中、DNA断片化により多数の3'OH末端が露出し、TUNEL反応により修飾デオキシウリジン三リン酸（dUTP）で標識されます。 [8] 次に、この修飾dUTPは、修飾ヌクレオチドを識別できる特定の蛍光抗体を使用するか、タグ付きヌクレオチド自体を使用して識別できます。[8]次に、フローサイトメトリーを使用して蛍光強度を定量化し、アポトーシスの尺度を提供します。
カスパーゼ活性の検出方法
前述のように、プロテアーゼ酵素であるカスパーゼタンパク質は、カスパーゼ（またはタンパク質分解）カスケードを介してDNAの凝縮と断片化を促進します。これらのカスパーゼタンパク質には、たとえばカスパーゼ9、カスパーゼ6、カスパーゼ7、カスパーゼ3が含まれます。カスパーゼカスケードは、カスパーゼ活性化DNase（CAD）を直接活性化し、DNAをより小さな断片に断片化してクロマチンの凝縮を引き起こします。カスパーゼ活性を検出するために使用される生化学的手法には、ELISA、蛍光定量法、比色定量法などがあります。[8]
参照
参考文献
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