在细胞膜上形成不同类型的孔,可导致不同类型的细胞死亡,其深刻地影响细胞的命运和疾病状态。细胞毒性淋巴细胞和自然杀伤细胞可通过分泌穿孔素在细胞膜上成孔来介导病毒感染的细胞或肿瘤细胞死亡。脂多糖等细菌毒素可诱导GSDMD发生剪切,在细胞膜上成孔来诱导细胞发生焦亡。发生焦亡的细胞会释放大量炎性内容物,引起炎症级联反应,过度的细胞焦亡可导致各种免疫性疾病甚至发生感染性休克。然而,迄今为止,这些细胞膜上的孔的结构和形态从未真正被观察到。最近研究表明,原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)是分析生物分子和细胞结构性质的有力工具。AFM可达到原子分辨率的水平来观察生物样品的表面粗糙度。因此我们使用AFM来清晰地显示不同原因造成的细胞膜孔结构。我们使用293T细胞进行真核重组表达人PFR,并将其用于处理OVA-B16黑色素肿瘤细胞。处理15分钟后,为了方便观察,使用4%多聚甲醛固定细胞,并通过AFM扫描成像进行观察,在OVA-B16黑色素肿瘤细胞膜表面发现了形成的孔洞。应用细菌来源的一种毒素,链球菌溶血素O来处理OVA-B16黑色素肿瘤细胞也发现了清晰的孔洞,但AFM成像显示PFR在细胞膜上成孔的直径明显比链球菌溶血素O大。此外我们使用AFM成像发现,细胞膜表面的孔洞形成具有时间依赖性,细胞膜表面随着处理时间的延长,孔洞的数量直径也在相应增加。使用AFM进一步观察到细胞通过某种方式自我修复了由链球菌溶血素O在细胞膜上形成的孔洞。人胚肾细胞293T细胞系中和人乳腺癌MC7-F细胞系中过表达焦亡的执行分子GSDMD,通过AFM观察发现细胞膜上均有孔洞的形成。有研究表明补体通过在细胞膜上成孔来杀灭病原菌,在本研究中,AFM成像为补体介导的细胞膜表面成孔提供了有力的可视化证据。AFM这种可视化不仅清晰的显示了不同因素形成的细胞膜孔洞的孔径和深度的区别,而且发现了细胞膜孔洞的形成具有时间依赖性。AFM这种类型的可视化生动地揭示了细胞膜孔形成,融合和修复的动态过程,为之后对细胞成孔的研究提供了有力的支持。