ไพคโนซิสหรือคาริโอไพคโนซิสคือการควบแน่นของโครมาตินในนิวเคลียสของเซลล์ที่กำลังเกิดเนโครซิส^{[ 1 ]}หรืออะพอพโทซิส [ ^{2 ] ซึ่ง}ไม่สามารถย้อนกลับได้ โดยทั่วไปจะตามมาด้วยคาริโอเร็กซิสซึ่งเป็นการแตกตัวของนิวเคลียส

คำนี้มาจากภาษากรีกโบราณπυκνόςซึ่งหมายถึง "หนา ปิด หรืออัดแน่น" นอกจากนี้ ภาวะไพคโนซิสยังเกิดขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของการเจริญเติบโตตามปกติของเซลล์ในเซลล์เม็ดเลือดบางชนิดด้วย

ใน กระบวนการสร้าง เม็ดเลือดแดงเซลล์เมตารูบริไซต์ที่กำลังเจริญเติบโตจะรวมนิวเคลียสของมันให้มีขนาดเล็กลงก่อนที่จะขับออกไปเพื่อสร้างเซลล์เรติคิวโลไซต์ส่วนใน กระบวนการสร้างเม็ดเลือดขาวชนิดแกรนูโลไซต์ เซลล์นิวโทรฟิลที่กำลังพัฒนาจะรวมนิวเคลียสของมันให้มีขนาดเล็กลงเป็นหลายส่วนที่เชื่อมต่อกัน ซึ่งจะคงอยู่ในเซลล์จนกระทั่งเซลล์ตาย

นิวเคลียสที่หดตัว (Pyknotic nuclei) มักพบได้ในโซนา เรติคู ลาริส (zona reticularis)ของต่อมหมวกไต และในเคราติโนไซต์ของชั้นนอกสุดของเยื่อบุผิวพาราเคราติไนซ์ (parakeratinised epithelium)

ไพคโนซิสแสดงถึงการควบแน่นของนิวเคลียสที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในเซลล์ที่กำลังเกิดอะพอพโทซิสหรือเนโครซิส^{[ 3 ]}มีการอธิบายประเภทหลักสองประเภท ได้แก่ไพคโนซิสแบบนิวคลีโอไลติกซึ่งเกิดขึ้นระหว่างอะพอพโทซิส ( การตายของเซลล์ตามโปรแกรม ) และไพคโนซิสแบบอะนิวคลีโอไลติกซึ่งเกิดขึ้นระหว่างเนโครซิส^{[ 4 ]}

เนโครซิสเป็นรูปแบบการตายของเซลล์ที่มีการควบคุมซึ่งถูกกระตุ้นโดยสารพิษ การติดเชื้อ หรือความเครียดเฉียบพลันอื่นๆ^{[ 4 ]}ความเครียดดังกล่าวทำให้เกิดการบวมและการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของออร์แกเนลล์ ในเซลล์ ซึ่งในที่สุดก็ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ เสียหาย ^{[ 4 ​​]}

Pyknosis มีลักษณะเฉพาะคือการหดตัวของนิวเคลียสและโครมาตินที่หนาแน่น ซึ่งในที่สุดจะแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยในkaryorrhexis [ ^{5 ] Karyorrhexis}หมายถึงการแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยของนิวเคลียสที่ควบแน่นนี้และการแตกตัวของโครมาตินในภายหลัง^{[ 5 ]}

อะพอพโทซิสมีลักษณะเฉพาะคือการควบแน่นของนิวเคลียส การหดตัวของเซลล์ และการโป่งพองของนิวเคลียสและเยื่อหุ้มเซลล์ ในขณะที่เนโครซิสมีลักษณะเฉพาะคือการควบแน่นของนิวเคลียส การบวมของเซลล์ และการแตกของเยื่อหุ้มเซลล์^{[ 6 ]}ทั้งเนโครซิสและอะพอพโทซิสถูกควบคุมโดยโปรตีนบางชนิดที่เหมือนกัน ได้แก่แคสเปส-แอคติเวต ดีเอ็นเอส (CAD) เอนโดนิวคลีเอส Gและดีเอ็นเอส Iไพคโนซิสเกิดขึ้นทั้งในเซลล์อะพอพโทซิสและเซลล์เนโครซิส ไพคโนซิสในเซลล์อะพอพโทซิสระบุได้จากการควบแน่นของนิวเคลียส การแตกตัวของโครมาติน และการก่อตัวของกลุ่มก้อนขนาดใหญ่จำนวนหนึ่งซึ่งถูกห่อหุ้มด้วยถุง นอกเซลล์อะพอพโทซิส ซึ่งจะถูกปล่อยออกมาเมื่อเซลล์ตาย^{[ 6 ]}ไพคโนซิสในเซลล์เนโครซิสระบุได้จากการควบแน่นของนิวเคลียสและการแตกตัวเป็นกลุ่มก้อนเล็กๆ ซึ่งจะสลายไปในภายหลังในกระบวนการตายของเซลล์เนโครซิส^{[ 6 ]}ดังนั้น ไพคโนซิสจึงสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ ไพคโนซิสแบบนิวคลีโอไลติก (เซลล์อะพอพโทซิส) และไพคโนซิสแบบอะนิวคลีโอไลติก (เซลล์เนื้อตาย)

นิวคลีโอไลติกไพคโนซิส ซึ่งอาจเรียกได้ว่าอะพอพโทซิสไพคโนซิส เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์หลัก 3 ประการ ได้แก่ การทำลายเยื่อหุ้มนิวเคลียส การควบแน่นของโครมาติน และสุดท้ายคือการแตก/แยกส่วนของนิวเคลียส^{[ 4 ]}ตลอดเหตุการณ์เหล่านี้ เซลล์จะมีขนาดเล็ลง และเยื่อหุ้มเซลล์จะเกิดการโป่งพอง ซึ่งเป็นการก่อตัวของส่วนที่โป่งออกมาของเยื่อหุ้มเซลล์บริเวณพื้นผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ ในระหว่างเหตุการณ์แรก (การทำลายเยื่อหุ้มนิวเคลียส) เอนไซม์ หลายชนิด ถูกนำมาใช้เพื่อตัดโปรตีนที่พบในเยื่อหุ้มนิวเคลียส เอนไซม์เหล่านี้ ได้แก่ แคสเปส-3และแคสเปส-6ซึ่งทั้งสองชนิดจะกำหนดเป้าหมายและตัดโปรตีนในเยื่อหุ้มนิวเคลียส รวมถึงNUP153 , LAP2 และ B1 (โปรตีนที่ใช้สำหรับโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์และการขนส่งโมเลกุล) ^{[ 4 ]}การแยกส่วนนี้ส่งผลให้เกิดการรบกวนภายในของเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งเป็นปัจจัยเริ่มต้นสำหรับการควบแน่นของโครมาติน (เหตุการณ์ที่สองของการเกิดไพคโนซิสแบบนิวคลีโอไลติก) ทั้งนี้เนื่องจากแคสเปส-3 ตัดอะซินัส ซึ่งมีโดเมนการจับกับDNA / RNA และกิจกรรม ATPaseเพื่อเริ่มต้นการควบแน่นของโครมาติน^{[ 4 ]}

ไพคโนซิสแบบอะนิวคลีโอไลติก ซึ่งอาจเรียกได้ว่าไพคโนซิสแบบเนื้อตาย เกี่ยวข้องกับการบวมของเซลล์ ตามด้วยการแยกตัวของเยื่อหุ้มนิวเคลียสออกจากโครมาติน การยุบตัวของทั้งเยื่อหุ้มนิวเคลียสและโครมาตินในที่สุด และในที่สุดเยื่อหุ้มเซลล์ก็แตก (เซลล์ตาย) ^{[ 4 ]}โปรตีนหนึ่งที่มีบทบาทสำคัญในไพคโนซิสแบบเนื้อตายคือปัจจัยกั้นการรวมตัวอัตโนมัติ (BAF) หน้าที่ของ BAF คือการอำนวยความสะดวกในการยึดเกาะของโครมาตินกับเยื่อหุ้มนิวเคลียส อย่างไรก็ตามในกรณีของเนื้อตาย เมื่อ BAF ถูกฟอสโฟรีเลตมันจะเริ่มต้นการแยกตัวระหว่างเยื่อหุ้มนิวเคลียสและโครมาตินที่ควบแน่น^{[ 6 ]}ผลที่ตามมาคือ เยื่อหุ้มนิวเคลียสจะยุบตัวลงบนโครมาตินที่ควบแน่น ดังนั้น การฟอสโฟรีเลตของ BAF จึงเป็นเครื่องหมายสำคัญของไพคโนซิสแบบเนื้อตาย

มีการใช้เทคนิคต่างๆ ในการตรวจจับ/สังเกตภาวะนิวเคลียสฝ่อ เทคนิคเหล่านี้ยังช่วยแยกแยะระหว่างเซลล์ที่ตายแบบอะพอพโทซิสหรือเซลล์ที่ตายแบบเนโครซิสได้อีกด้วย เทคนิคต่างๆ ได้ถูกระบุและอธิบายไว้ดังต่อไปนี้:

เมื่อใช้สีย้อมเพื่อระบุตำแหน่งเซลล์ที่มีนิวเคลียสหดตัวในตัวอย่างเนื้อเยื่อ เซลล์นั้นจะสามารถระบุได้ง่ายขึ้น สีย้อมจะมุ่งเป้าไปที่นิวเคลียสและส่วนที่โป่งพองของเซลล์ที่มีนิวเคลียสหดตัว ทำให้ส่วนเหล่านั้นมีสีเข้ม (ความแตกต่างของแสง) และมองเห็นได้ง่ายขึ้นเมื่อนำตัวอย่างไปวางใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง กล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนต์และโฟลว์ไซโตเมทรีก็ใช้การย้อมสี ( สีย้อมฟลูออเรสเซนต์) เพื่อกำหนดเป้าหมายดีเอ็นเอ/ชิ้นส่วนนิวเคลียสของเซลล์เช่นกัน การย้อมสีฟลูออเรสเซนต์จะสร้างความแตกต่างระหว่างดีเอ็นเอของเซลล์ปกติและดีเอ็นเอของเซลล์ที่มีนิวเคลียสหดตัว เนื่องจากสารพันธุกรรมในนิวเคลียสของเซลล์ที่มีนิวเคลียสหดตัวนั้นมีการอัดแน่น

เจลอิเล็กโทรโฟเรซิสเป็นเทคนิคมาตรฐานที่ใช้บ่อยในการแสดงภาพการแตกตัวของดีเอ็นเอ (ซึ่งจะปรากฏเป็นภาพคล้ายบันไดบนเจล) ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของอะพอพโทซิสและเกี่ยวข้องกับการควบแน่นของนิวเคลียส (ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของไพคโนซิส) ดังนั้น เมื่อกล่าวถึงอะพอพโทซิส เทคนิคนี้จึงเรียกว่า การเกิดดีเอ็นเอแบบบันได ( DNA laddering ) นอกจากนี้ เจลอิเล็กโทรโฟเรซิสยังใช้ในการแสดงภาพการแตกตัวของดีเอ็นเอแบบสุ่มในภาวะเนื้อตาย ซึ่งจะปรากฏเป็นรอยเปื้อนบนเจล

การทดสอบการแตกตัวหรือการควบแน่นของ DNA ต่างๆ ได้แก่ การทดสอบ DNA สายเดี่ยว ( ssDNA ) ของ APO ซึ่งตรวจจับ DNA ที่เสียหายของเซลล์ที่กำลังเกิดอะพอพโทซิสหรือเนโครซิสการทดสอบ TUNELซึ่งใช้ในการค้นหาการแตกของสาย DNA (DSBs) ในบริเวณเฉพาะที่ และ ISEL ^{[ 7 ]}

ISEL (เทคนิคการติดฉลากในแหล่งกำเนิด) เป็นเทคนิคการติดฉลาก/แท็กเซลล์ที่เกิดอะพอพโทซิสหรือเนื้อตาย^{[ 7 ]} ISEL กำหนดเป้าหมายเฉพาะ DNA ที่ไม่แตกตัวซึ่งควบแน่นเป็นโครงสร้างนิวคลีโอโซม^{[ 7 ]}

การทดสอบ APO ssDNA ตรวจจับเซลล์ที่เกิดภาวะอะพอพโทซิสโดยใช้แอนติบอดีที่จับกับ ssDNA โดยเฉพาะ ซึ่งสะสมอยู่ระหว่างภาวะอะพอพโทซิสอันเป็นผลมาจากการแตกตัวของ DNA ^{[ 7 ]}ดังนั้น การมีอยู่ของ ssDNA จึงเป็นตัวบ่งชี้ความเสียหายของ DNA ในเซลล์ที่เกิดภาวะอะพอพโทซิส สำหรับกระบวนการทดสอบ เซลล์จะถูกตรึง (เช่น ด้วยฟอร์มาไมด์ ) จากนั้นเซลล์เหล่านี้จะถูกบ่ม (ที่อุณหภูมิที่กำหนดไว้ล่วงหน้า) ซึ่งทำให้ DNA เกิดการเสียสภาพเนื่องจากความร้อนและทำให้ ssDNA ปรากฏออกมา^{[ 7 ]}จากนั้น เซลล์จะถูกบ่มด้วยแอนติบอดีที่จำเพาะต่อ ssDNA พร้อมกับแอนติบอดีรองที่ติดฉลากด้วยฟลู ออเรสเซนต์ ^{[ 7 ]}ปริมาณฟลูออเรสเซนต์เป็นตัววัดภาวะอะพอพโทซิส ซึ่งสามารถวัดปริมาณได้โดยใช้โฟลว์ไซโตเมทรี

การทดสอบ TUNEL หรือที่รู้จักกันในชื่อการทดสอบการติดฉลากปลายดีออกซีนิวคลีโอไทด์ทรานสเฟอเรส dUTP เป็นเทคนิคที่ใช้วัดความเสียหายและการแตกหักของ DNA ในระหว่างกระบวนการอะพอพโทซิส^{[ 7 ]}ในระหว่างกระบวนการอะพอพโทซิส การแตกตัวของ DNA จะทำให้ปลาย 3'OH จำนวนมากปรากฏออกมา ซึ่งจะถูกติดฉลากด้วยดีออกซี-ยูริดีนไตรฟอสเฟต (dUTP) ที่ดัดแปลงแล้วโดยปฏิกิริยา TUNEL ^{[ 7 ]} จากนั้น dUTP ที่ดัดแปลงแล้วนี้สามารถระบุได้ด้วยแอนติบอดีเรืองแสงเฉพาะที่สามารถระบุนิวคลี โอไทด์ที่ดัดแปลงแล้วหรือโดยการใช้นิวคลีโอไทด์ที่ติดแท็กเอง^{[ 7 ]}จากนั้นสามารถใช้โฟลว์ไซโตเมทรีเพื่อวัดปริมาณความเข้มของฟลูออเรสเซนซ์ และให้การวัดอะพอพโทซิสได้

ดังที่กล่าวมาข้างต้น โปรตีน แคสเปสซึ่งเป็น เอนไซม์ โปรตีเอสส่งเสริมการควบแน่นและการแตกตัวของ DNA ผ่านทางแคสเปสแคสเคด (หรือโปรตีโอไลติก) โปรตีนแคสเปสเหล่านี้ได้แก่แคสเปส 9 , แคสเปส 6, แคสเปส 7และแคสเปส 3 เป็นต้น แคสเปสแคสเคดจะกระตุ้นแคสเปสแอคติเวต DNase (CAD) โดยตรง ซึ่งจะเริ่มการแตกตัวของ DNA เป็นชิ้นเล็กๆ ส่งผลให้เกิดการควบแน่นของโครมาติน เทคนิคทางชีวเคมีที่ใช้ในการตรวจจับกิจกรรมของแคสเปส ได้แก่ELISAและการทดสอบ แบบ ฟลูออโรเมตริกและคัลเลอริเมตริก^{[ 7 ]}

ไพคโนซิส (Pyknosis) เป็นขั้นตอนหนึ่งในกระบวนการตายของเซลล์แบบอะพอพโทซิสหรือเนโครซิส เป็นขั้นตอนสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการแตกตัวและการควบแน่นของดีเอ็นเอ/โครมาตินที่เสียหาย หากไม่มีขั้นตอนนี้ กระบวนการตายของเซลล์แบบอะพอพโทซิสหรือเนโครซิสก็จะหยุดชะงัก ซึ่งอาจนำไปสู่การทำลายหรือกำจัดเซลล์ที่มีส่วนประกอบเสียหายอย่างไม่เหมาะสม รวมถึงปัญหาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น การสะสมของเซลล์และการเจริญเติบโตของเซลล์อย่างควบคุมไม่ได้ ซึ่งส่งผลให้เกิดการก่อตัวของ เนื้อเยื่อ ผิดปกติและเซลล์มะเร็งที่เรียกว่าเนื้องอกดังนั้น การสังเกตหรือระบุว่าเซลล์อยู่ในภาวะไพคโนซิส (ซึ่งอาจบ่งชี้ว่าเซลล์กำลังอยู่ในกระบวนการอะพอพโทซิสหรือเนโครซิส) และหากเซลล์นั้นเกิดกระบวนการอะพอพโทซิสหรือเนโครซิสสำเร็จแล้ว อาจมีความสำคัญอย่างยิ่งในการพิจารณาว่าเซลล์นั้นจะเจริญเติบโตอย่างควบคุมไม่ได้และนำไปสู่การก่อตัวของเนื้องอกหรือไม่

• อะพอพโทซิส
• เนื้อเยื่อตาย
• การสลายตัวของนิวเคลียส
• คาริโอเร็กซิส