目的:焦亡是一种高度炎性调节性细胞死亡方式,表现为膜起泡、细胞肿胀,最后造成膜破裂和内含物外溢。神经胶质细胞对于维持正常的大脑可塑性至关重要,在炎性状态期间,星形胶质细胞会释放促炎细胞因子,诱导神经胶质细胞焦亡发生及炎症相关的脑损伤。因此,保护星形胶质细胞抑制其焦亡发生,可成为神经炎症所致脑损伤的潜在治疗策略。本研究开发了以荧光共振能量转移（FRET）为基础的角度张力探针,检测神经胶质细胞焦亡形变中的力学变化机制。有研究表明:细胞渗透压是维持细胞形态的重要因素,我们通过构建焦亡模型研究了蛋白纳米颗粒诱导的渗透压改变对神经胶质细胞焦亡发生及其形变的调控机制,为抑制神经炎症反应所致的神经胶质细胞焦亡探寻新的治疗途径。方法:基于FRET原理和分子克隆技术,我们构建了波形蛋白（Vimentin）荧光张力探针,转染细胞后,将胞内中间纤维牵拉张力变化转化为光学信号,测定焦亡刺激下骨架蛋白张力的变化趋势;使用冰点渗透压仪和纳米颗粒分析仪分别检测胞内总渗透压和蛋白纳米颗粒的数目及粒径分布,研究渗透压（osmotic pressure,OP）和蛋白纳米颗粒（Protein nanoparticles,PNs）对焦亡细胞膨胀出泡的作用机制;分别使用钙离子和氯离子荧光探针检测焦亡等刺激下离子浓度的变化,探究钙信号在焦亡过程中的作用机制;通过延时拍摄观察焦亡细胞形态,统计碘化丙啶阳性率及出泡率;采用LDH释放量评价细胞损伤程度,以及caspase-1酶活力检测判断细胞焦亡的发生;使用α-tubulin和β-actin抗体分别标记微管和微丝,识别焦亡发生时细胞骨架的变化;在动物水平上构建小鼠焦亡模型,利用免疫组化实验验证体内焦亡发生的调控机制。结果:1.验证构建vimentin荧光张力探针的有效性,用于检测细胞焦亡模型中胞内中间纤维张力变化。2.焦亡过程中胞内产生蛋白纳米颗粒,诱导OP升高及细胞膨胀出泡,伴随中间纤维张力增强。同时,也导致LDH释放量增加和caspase-1活性增强,促进细胞透化。3.稳定微丝微管骨架能部分下调胞内OP、蛋白纳米颗粒数目和中间纤维张力,抑制细胞膨胀出泡,也导致LDH释放量下调但对caspase-1活性及细胞透化无影响。4.抑制胞内钙信号能明显下调胞内OP及蛋白纳米颗粒数目,显著抑制细胞出泡现象,而中间纤维张力几乎恢复至对照组水平,也能导致LDH释放量和caspase-1活性显著下调,抑制细胞透化发生。5.抑制caspase-1活性及阻断炎性小体复合物组装活化过程均能下调OP、蛋白纳米颗粒数目和中间纤维张力,抑制细胞出泡。且LDH释放量和caspase-1活性显著下调,抑制细胞透化现象。6.利用PEG8000阻塞膜孔能抑制细胞透化,但仍伴随部分细胞膨胀出泡及胞内蛋白纳米颗粒增加。PEG8000联合骨架稳定剂处理能明显下调胞内蛋白纳米颗粒数目,降低细胞出泡率。7.抑制胞内钙信号或caspase-1活性能拮抗GSDMD活化诱导的胞内蛋白纳米颗粒数目和OP显著增加,抑制细胞膨胀出泡及透化。结论:细胞焦亡发生能诱导大量蛋白纳米颗粒生成,导致胞内渗透压显著升高。蛋白纳米颗粒主要来源于炎性小体,其生成受caspase-1调控,细胞可能通过膨胀出泡调节容积变化。本研究揭示了炎性小体诱导的 PN-OP（Protein nanoparticles-induced osmotic pressure,蛋白纳米颗粒诱导的渗透压）调控神经胶质细胞焦亡的形变机制,为研究神经胶质细胞焦亡机制提供了新的思路。