起泡 (細胞生物學)

在細胞生物學中，泡（英語：bleb）是細胞膜的凸起，其特徵是球形、體積大的形態。它的特點是細胞骨架與質膜的去耦，降解細胞的內部結構，允許細胞分離成細胞間基質的單個凸起或口袋所需的靈活性。最常見的是，泡出現在細胞凋亡（程序性細胞死亡）中，但也見於其他非凋亡功能。起泡（英語：blebbing或zeiosis）是泡的形成。

在細胞凋亡過程中，起泡是細胞解體的第一階段（左）。

形成

初始與擴張

當細胞皮層經歷肌動球蛋白收縮時，泡的生長是由細胞質中產生的細胞內壓力驅動的。膜-細胞皮層相互作用的破壞取決於肌球蛋白ATP酶的活性。泡的起始受三個主要因素的影響：高細胞內壓力、皮質-膜連接蛋白數量減少和細胞皮層退化。肌動蛋白皮層和膜之間連接的完整性取決於皮層的完整性以及連接這兩個結構的蛋白質數量。當這種完整性受到損害時，增加的壓力能夠使膜從細胞的其餘部分凸出。這些因素中只有一個或兩個的存在通常不足以推動泡的形成。氣泡的形成也與肌球蛋白收縮性的增加和局部肌球蛋白活性的增加有關。

氣泡的形成可以通過兩種方式開始：1）通過皮質的局部破裂或2）通過皮質與質膜的局部分離。這會產生一個細胞質流過的薄弱點，通過從皮層撕裂膜來增加表面積，從而導致膜隆起的擴張，在此期間，肌動蛋白水平降低。細胞質流動由細胞內的靜水壓力驅動。細胞質流動由細胞內的靜水壓力驅動。在氣泡能夠擴張之前，壓力必須建立到足以達到閾值的程度。該閾值是克服質膜對變形的阻力所需的壓力量。

人工誘導

氣泡的形成已經通過不同方法在多個實驗室細胞模型中實現人工誘導。通過將微移液管插入細胞中，可以快速吸出細胞，直到皮質-膜鍵破壞導致起泡。激光燒蝕和注射肌動蛋白解聚藥物也導致皮質-膜鍵斷裂，這兩種情況最終導致細胞膜起泡。人工增加的肌球蛋白收縮性水平也被證明可以誘導細胞中的起泡。一些病毒，如痘病毒科痘苗病毒，已被證明會在細胞中與表面蛋白結合時誘導起泡。雖然確切的機制尚未完全了解，但這一過程對於胞吞病毒粒子和隨後的感染至關重要。

細胞功能

凋亡功能

起泡是細胞凋亡的明確特徵之一。在細胞凋亡（細胞程序性死亡）期間，細胞的細胞骨架破裂並導致細胞膜向外凸出。這些凸起會從細胞中分離出來，帶走一部分細胞質，被稱為凋亡泡。吞噬細胞最終會消耗掉這些碎片，而這些成分會被回收利用。

在細胞凋亡中識別出兩種類型的泡。起初，小表面泡形成。在後期階段，可能會出現更大的所謂動態泡，這些泡可能攜帶更大的細胞器碎片，例如破碎的凋亡細胞核的更大部分。

細胞遷徙功能

泡與板狀偽足一起在細胞遷移中起重要作用。遷移細胞能夠極化泡的形成，因此起泡僅發生在細胞的前沿。2D移動細胞能夠使用黏附分子在其環境中獲得牽引力，而氣泡則在前沿形成。通過形成一個泡，細胞的質心向前移動，細胞質的整體運動就完成了。還已知細胞通過稱為煙囪（chimneying）的過程完成基於3D氣泡的運動。在這個過程中，細胞通過擠壓自身對頂部和底部基板施加壓力，導致前沿上的氣泡生長，細胞向前淨移動。

雜項功能

起泡在其他細胞過程中也具有重要功能，包括細胞運動、細胞分裂和物理或化學壓力。在細胞周期的某些階段，可以在培養的細胞中觀察到泡。這些氣泡用於胚胎形成中的細胞運動。泡的類型差異很大，包括泡的生長率、大小、含量和肌動蛋白含量的變化。它還在所有五種壞死中發揮重要作用，這是一個通常有害的過程。然而，細胞器不會擴散成壞死泡。

抑制

布雷他汀的化學結構

在2004年，一種名為布雷他汀的化學物質被證明可以抑制泡的形成。該試劑是在篩選非肌肉肌球蛋白IIA的小分子抑制劑時發現的。布雷他汀通過在肌動蛋白結合位點和ATP結合位點附近結合來變構抑制肌球蛋白II。這種相互作用穩定了一種不與肌動蛋白結合的肌球蛋白II，從而降低了肌球蛋白與肌動蛋白的親和力。通過干擾肌球蛋白功能，布雷他汀改變了衝擊細胞骨架-膜界面的收縮力，並防止了起泡所需的細胞內壓力的增加。布雷他汀已被研究用於治療纖維化、癌症和神經損傷的潛在醫學用途。然而，布雷他汀具有細胞毒性、光敏性和熒光性，因此需要開發新的衍生物來解決這些問題。一些值得注意的衍生物包括疊氮布雷他汀、對硝基布雷他汀和對氨基布雷他汀。