GSDMs家族蛋白介导细胞焦亡在抗肿瘤免疫中的作用

细胞焦亡是一种调节性细胞死亡方式。Gasdermine（GSDMs）是一类执行细胞焦亡的胞内蛋白质。虽然GSDMs表达后的完整蛋白质不具有活性,但能被某些蛋白水解酶激活。被激活的GSDMs N端在质膜上穿孔,导致细胞裂解,引起细胞内的促炎分子及损伤相关分子模式（danger-associated molecular patterns,DAMPs）迅速有效地从焦亡细胞中释放,从而引发炎症和免疫反应。焦亡细胞促进抗肿瘤免疫作用可能涉及细胞毒性T淋巴细胞对肿瘤细胞的杀伤。本文介绍GSDMs介导的细胞焦亡及细胞焦亡过程中引发促炎症和免疫反应的关键分子,并且探讨细胞焦亡对肿瘤治疗的有利及不利因素,以期更好地了解细胞焦亡对肿瘤免疫微环境的影响及对肿瘤免疫治疗的作用,有助于促进恶性肿瘤治疗策略的改进。     

病原菌作用于细胞焦亡的策略:盾-矛之争

焦亡是一种细胞程序性死亡的形式,其特征表现为细胞的裂解并伴随细胞因子、损伤和病原体相关的分子模式的释放.细胞焦亡能够促进炎症免疫反应发生,消除细胞内的病原菌,在细胞抵御病原菌感染过程中发挥重要作用.但是,在长期的军备竞赛中,病原体已进化出抑制宿主细胞焦亡的机制,以增强它们生存和致病的能力.本文从细胞焦亡的分子机制及其在宿主防御中的作用,以及病原菌抵御宿主细胞焦亡的策略等方面进行了综述,将有助于人们进一步了解和探索细菌病原体和细胞焦亡相互作用的机制,并为将来开发基于细胞焦亡抵抗病原体感染的新药提供思路.     

AIM2炎症小体介导细胞焦亡的研究进展

细胞焦亡是一种程序性细胞死亡，参与了多种疾病的发生发展，而炎症反应在细胞焦亡中的作用是目前的研究热点。炎症小体是炎症反应的重要组成部分，其中黑色素瘤缺乏因子2 (absent in melanoma 2,AIM2)炎症小体的激活是诱发由含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白酶1 (caspase-1)介导的细胞焦亡的重要因素。靶向AIM2炎症小体激活与细胞焦亡可作为临床相关疾病治疗的有效策略，本文综述了AIM2炎症小体介导的细胞焦亡的研究进展。     

细胞焦亡参与肿瘤发生分子机制的研究进展

细胞焦亡是一种依赖gasdermin家族蛋白的成孔活性,由半胱氨酸–天冬氨酸特异性蛋白激酶1、4、5、11等介导的以细胞肿胀、质膜穿孔及炎性小分子的释放为特征的新的裂解性、促炎性程序性细胞死亡。目前发现,细胞焦亡参与了多种疾病的发生与发展过程,特别是对肿瘤及肿瘤微环境的形成具有促进及抑制的双重功能,使焦亡成为抗肿瘤药物研究的最新热点之一。该文主要就细胞焦亡在肿瘤发生中的分子机制进行综述,讨论细胞焦亡对肿瘤治疗的意义,以期为肿瘤的靶向治疗提供参考。     

炎性小体在诱导脊髓损伤神经炎症中的作用

脊髓损伤的治疗与康复一直是医学领域的重大难题,尤其是在改善损伤的神经功能方面进展甚微。继发性损伤是造成脊髓损伤后神经功能障碍的主要原因,炎症反应是继发性损伤阶段最重要的病理过程。急性期通过抑制神经炎症来减轻继发性损伤被认为可减轻神经功能损害而达到神经保护作用。炎性小体是一类蛋白质复合体,由模式识别受体中的NLRs家族和PHYIN家族的受体蛋白质作为主要框架组装并命名,常见的炎性小体包括NLRP1、NLRP3、NLRC4(IPAF)、AIM2等。在感染或受到损伤刺激时,炎性小体在细胞质内组装,并激活促炎症蛋白酶胱天蛋白酶1(caspase-1),活化的胱天蛋白酶1一方面促进促炎症细胞因子IL-1β和IL-18的前体成熟和分泌,另一方面介导细胞焦亡。细胞焦亡以细胞肿胀破裂并释放细胞内容物为特征,是在炎症和应激的病理条件下诱导的程序性细胞死亡方式。促炎症细胞因子和焦亡释放的胞内物质都可作为促炎信号引发炎症反应。近期发现,炎性小体通过诱导促炎因子释放以及介导细胞焦亡等途径, 参与激活脊髓损伤后的炎症级联反应,加重继发性神经炎症。靶向抑制炎性小体的激活可减轻炎症反应,促进神经细胞存活,达到神经保护作用。因此,炎性小体有望成为脊髓损伤治疗的新靶点。本文拟从炎性小体的结构及其在脊髓损伤中的作用、激活机制和治疗前景进行综述,以期为后续研究提供思路。     

GSDMD介导的细胞焦亡在感染性疾病中的研究进展

细胞焦亡是细胞感染时由炎症小体介导,以裂解细胞为特点的程序性死亡形式。其激活途径分为依赖半胱氨酸蛋白酶-1或半胱氨酸蛋白酶-4/5/11活化的经典与非经典途径。目前的研究表明细胞焦亡过程中主要效应蛋白是具有膜成孔活性的gasdermin(也作GSDM)家族成员。因此,细胞焦亡也被称为gasdermin介导的程序性坏死。当宿主受到感染时,细胞焦亡与宿主自身其他免疫防御机制存在互相调节机制,保证宿主在清除感染的同时降低自身损伤程度。本文笔者将从研究最为广泛的GSDMD在细胞焦亡途径中的作用机制、细胞焦亡在感染性疾病中的研究进展以及细胞焦亡与其他程序性死亡在感染性疾病中的相互作用这三个方面作系统叙述,期望为今后研究如何通过细胞焦亡途径治疗感染性疾病提供理论基础。     

新型程序性细胞死亡方式—焦亡的研究进展

细胞死亡包括程序性死亡及坏死,而程序性死亡中新型的细胞死亡方式——焦亡被发现,更新了人们对细胞死亡的认识。近年来,细胞焦亡机制的研究取得重大进展,研究显示Gasdermin家族蛋白是焦亡的直接执行者,其中重要成员Gasdermin D和Gasdermin E的上游信号蛋白也基本明确。细胞焦亡时,Gasdermin蛋白N端域插入细胞膜形成孔道,导致细胞膜破裂,细胞内容物外渗,并释放IL-1β和IL-18。焦亡作为区别于凋亡的新型细胞程序性死亡,具有诱导炎性反应的特征。因此深入研究焦亡在疾病中的作用与机制,对阐明炎性相关疾病的机制和指导治疗具有重要意义。本文就焦亡的发现、焦亡通路的信号蛋白及在相关疾病的研究进展作一概述。     

细胞焦亡在动脉粥样硬化中的作用CSCD

动脉粥样硬化是脂代谢紊乱和炎症共同作用的结果,在动脉粥样硬化中可以观察到细胞死亡,并且在动脉粥样硬化病变的发生发展中起重要作用。炎症是先天免疫的主要反应,被认为是动脉粥样硬化的启动者和驱动者。尽管大量研究揭示了凋亡、自噬和细胞坏死在动脉粥样硬化中的作用,但参与动脉粥样硬化的细胞死亡机制仍然在很大程度上是未知的。细胞焦亡是新近发现的一种程序性细胞死亡方式,其通过促使炎性因子释放而参与动脉粥样硬化的形成与进展,并与斑块的稳定性密切相关。本文就细胞焦亡在动脉粥样硬化中的作用作一综述。     

病原体逃逸宿主固有免疫的新策略：抑制细胞焦亡

细胞焦亡是一种由Gasdermin家族蛋白介导的新型程序性细胞死亡。当宿主细胞感应病原体感染或其他危险信号时，Gasdermin家族蛋白被切割活化并诱导细胞焦亡。细胞焦亡过程往往伴随大量炎性细胞因子释放，这些炎性细胞因子在宿主清除病原体过程中发挥着至关重要作用，而病原体在与宿主长期“博弈”过程中也进化出抑制细胞焦亡的策略以实现免疫逃逸。本文介绍了细胞焦亡的发现历程及其在抗感染免疫中的重要功能，并总结了病原体抑制细胞焦亡的多种新策略及其相关研究进展。深入理解细胞焦亡的发生及调控机制，可揭示相关感染性疾病的发病机制并有助于开发有效的抗感染治疗策略。     

细胞程序性坏死与细胞焦亡

细胞死亡对调节机体内细胞的增殖和分化平衡、维持组织内环境的稳态至关重要。细胞凋亡(apoptosis)一度被认为是程序性细胞死亡的唯一形式,近期的研究结果发现程序性细胞死亡方式还包括程序性坏死(necroptosis)与细胞焦亡(pyroptosis),两者均可使细胞膜形成孔洞,破坏细胞膜,并激活强烈的炎症反应,然而两者在机制及形态上又有不同点。本文对程序性坏死与细胞焦亡的分子机制、形态学特征以及在缺血再灌注损伤、病原体感染中的作用等方面的区别做一综述。     

GSDMD调控非酒精性脂肪肝中细胞焦亡的研究进展

细胞焦亡是一种炎症相关的细胞程序性死亡方式,由胱天蛋白酶(caspase)和炎性小体介导,最终依赖gasdermin家族成员gasdermin D(GSDMD)执行。细胞焦亡的发生伴随着细胞内炎性因子的外泄及免疫细胞的活化,因此与炎症反应的发生密切相关。非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)是一种病因不明的慢性肝病,如果缺乏有效的干预手段,脂肪变性会逐渐进展至炎症、纤维化,最终发展至肝硬化。GSDMD 介导的细胞焦亡在非酒精性脂肪性肝病的发病过程中扮演重要角色,不仅会导致肝细胞死亡,还会加重炎症反应和纤维化的进程。抑制GSDMD 的功能从而减少细胞焦亡能够有效地缓解NAFLD 中的脂质堆积和炎症反应,这将为NAFLD 的治疗开辟一个新的研究方向。本文将概述GSDMD 介导的细胞焦亡的分子机制,并关注GSDMD 和细胞焦亡在NAFLD 发病机制及治疗方面的研究进展,为NAFLD 的诊治提供新思路。     

牛病毒性腹泻病毒Erns蛋白激活NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3炎症小体诱发细胞焦亡的研究

【目的】牛病毒性腹泻病毒(bovine viral diarrhea virus, BVDV)是引起牛病毒性腹泻-黏膜病的关键病毒。BVDV的结构蛋白Erns可在病毒感染的初期削弱宿主的免疫防御,引发牛群炎症反应。核苷酸寡聚化结构域样受体(nucleotide-binding oligomerization domain, NOD)热蛋白结构域相关蛋白3 (NLRP3)炎症小体是NOD样受体(NOD-like receptor, NLRs)家族重要成员,调控炎症性疾病的发生发展,同时激活的NLRP3炎症小体能够引起宿主细胞焦亡,进而诱发级联放大的炎症反应。但BVDV Erns蛋白在BVDV感染诱发炎症反应的分子机制尚不清楚。【方法】为进一步探索Erns蛋白对BVDV感染激活NLRP3炎症小体诱发细胞焦亡的影响,构建了BVDV Erns蛋白的真核表达质粒pCMV-HA-Erns,过表达BVDV Erns蛋白,检测BVDV感染细胞中NLRP3炎症小体组分[半胱氨酸蛋白酶(caspase-1)、凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein, ASC)和NLRP3]、IL-1β的mRNA转录水平和蛋白表达水平,以及细胞死亡调节蛋白(gasdermin D, GSDMD)的基因表达和蛋白剪切情况,并通过扫描电镜观察牛睾丸(bovine testis, BT)细胞膜成孔及BT细胞内容物释放情况,以分析Erns蛋白诱导BT细胞产生细胞焦亡。【结果】Erns蛋白能够显著引起NLRP3炎症小体活化进而激活caspase-1,活化的caspase-1一方面切割GSDMD,形成有活性的GSDMD-N端并在BT细胞膜形成孔洞,释放内容物,诱导BT细胞发生细胞焦亡;另一方面活化的caspase-1切割pro-IL-1β,形成有活性的IL-1β,并释放到BT细胞外,引起BT细胞上清中IL-1β水平上升。【结论】系统解析了BVDV Erns蛋白激活NLRP3炎症小体介导细胞焦亡的产生,对疫苗及治疗药物的研制具有重要指导意义。     

线粒体膜完整性对细胞命运的调控

线粒体双层膜的完整性是细胞存活的关键因素，其遭到破坏后会使细胞发生凋亡、焦亡或炎症。线粒体膜的破坏包括线粒体外膜通透、线粒体内膜通透、通透性转换，三者可通过调控不同的信号通路导致不同的细胞命运。然而，这些信号通路之间存在交叉关联，使得线粒体膜对细胞命运的调控错综复杂，导致人们对其机制缺乏清晰的认识。本综述首先分析了不同程度线粒体外膜通透在细胞存活、癌变或凋亡中的作用，接着讨论了线粒体内膜通透通过引发线粒体DNA释放促进炎症发生的分子机制，然后阐述了线粒体通透性转换引发焦亡的作用机制，最后总结出线粒体膜完整性影响细胞命运决策的内在关联。深入了解线粒体膜完整性调控细胞命运的分子动力学机制，有助于为癌症和神经退行性疾病的诊疗提供思路。     

NLRP3/caspase-1/IL-1β信号通路在缺氧缺血性脑损伤的作用

新生儿缺氧缺血性脑损伤(hypoxic-ischemic brain damage,HIBD)是导致新生儿死亡和婴幼儿伤残的主要原因,发病机制包括细胞能量代谢衰竭、血管源性脑水肿、兴奋性氨基酸神经毒性、氧化应激、炎症反应等的交互作用,其中炎症反应是重要的病理生理过程,涉及NLRP3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3)/caspase-1/IL-1β信号通路的激活,促进白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)等炎症因子成熟与释放,诱导神经细胞焦亡。本文就NLRP3/caspase-1/IL-1β信号通路的概述、激活途径、介导HIBD的作用机制及HIBD治疗的相关新进展等方面进行综述,以期为HIBD的神经保护策略提供新思路。     

炎性小体激活与细胞焦亡的研究进展

细胞焦亡是一种依赖天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶1(cysteinyl aspartate specific proteinase 1,caspase-1)/caspase-11的程序性细胞死亡方式。炎性小体的激活在细胞焦亡过程中扮演重要角色。当病原体入侵时,核苷酸结合寡聚化结构域样受体(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor,NLR)和黑色素瘤缺乏因子2(absent in melanoma 2,AIM2)等胞内模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR)与相应配体结合,导致炎性小体多蛋白复合物组装和caspase-1/caspase-11激活,进而诱导细胞焦亡发生。深入研究炎性小体激活和细胞焦亡的相关机制,对认识炎症性疾病的发生发展非常重要。本文就炎性小体激活与细胞焦亡的研究进展进行综述。     

细胞焦亡与糖尿病肾病肾间质纤维化

肾间质纤维化是糖尿病肾病等慢性肾脏疾病进展至终末期肾病的不可逆性危险因素。细胞焦亡是一种新型程序性细胞死亡,通过诱导炎症反应的发生参与糖尿病肾病。焦亡引起的慢性炎症和纤维化被认为是糖尿病肾病发病的重要因素。因此,明确细胞焦亡与糖尿病肾病肾间质纤维化之间的关系对延缓糖尿病肾病进展至关重要。本文综述了近年来细胞焦亡在糖尿病肾病肾间质纤维化发病机制中的研究进展,以期为临床防治糖尿病肾病提供更多的理论基础。     

细胞焦亡机制及与疾病的关系

细胞焦亡(pyroptosis)是近年来发现的一种区别于细胞凋亡的促炎程序性死亡方式。焦亡途径包括半胱天冬酶(caspase)-1介导的经典焦亡途径和Caspase-4/5/11介导的非经典焦亡途径。细胞焦亡涉及多种炎性小体的激活,如核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLR pyrin domain containing 3,NLRP3)、核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白C4 (NLR containing a caspase recruitment domain 4,NLRC4)以及黑色素瘤缺乏因子2 (absent in melanoma 2,AIM2)等。Gasdermin-D(GSDMD)是参与细胞焦亡的关键切割蛋白,最终导致膜蛋白通道开放、膜孔形成、白细胞介素(interleukins,ILs)释放,从而扩大炎症反应。细胞焦亡介导许多疾病如感染性疾病、神经系统疾病、心血管疾病、代谢性疾病以及炎症免疫性疾病等。本文综述了细胞焦亡机制及与疾病关系的研究进展。     

细胞焦亡在黄病毒致病机制中的作用

黄病毒(flavivirus)是一类具有包膜的单股正链RNA病毒,经蚊虫叮咬传播,是新发突发传染性疾病的重要病原体,严重威胁着人类健康。尽管不同黄病毒引起的临床疾病不同,但是它们的临床症状却有一些相似之处,发热是黄病毒感染后最常见的症状,而且往往表现为高热。研究发现,寨卡病毒和日本脑炎病毒感染中存在胱天蛋白酶1 (caspase1)依赖的炎性反应,而这一过程与细胞焦亡(pyroptosis)的部分机制相吻合。细胞焦亡是一种依赖于胱天蛋白酶(caspases)的炎性细胞程序性死亡类型,其特征有焦孔素(gasdermin)介导的孔形成、细胞肿胀破裂和炎性细胞因子释放。本文对黄病毒感染引起的固有免疫中巨噬细胞的焦亡现象进行综述,对细胞焦亡的分子机制、细胞焦亡的重要组分作用进行总结,分析了细胞焦亡与代表性黄病毒之间的关系,以期为细胞焦亡在黄病毒致病机制的后续研究提供参考,为抗病毒感染治疗提供新的思路。     

细胞焦亡法破碎微生物细胞在合成生物学与代谢工程的应用

【背景】细胞焦亡是一种细胞程序性死亡。在古菌和细菌中,gasdermin同源蛋白（GSDM）能够被特定的活化caspase （protease）酶切,从而激活类似于细胞焦亡的效应,产生细胞破碎效果。【目的】合成生物学、代谢工程和生物制造等应用过程中,细胞破碎是不可或缺的一步。利用细胞焦亡法破碎细胞取代传统的破碎方法,可以简化操作、提高生产效益。【方法】在大肠杆菌（Escherichia coli） BW25113中共表达protease和不同来源的GSDM,选择有明显细胞焦亡效应即来源Runella sp.的GSDM进行蛋白截短改造,使其在诱导表达蛋白截短体GSDMJD后能直接激活细胞焦亡效应。对GSDMJD进行过表达优化,获得可控大肠杆菌细胞焦亡菌株。进一步以重组表达蔗糖磷酸化酶为研究模型,验证本系统应用于细胞破碎释放蛋白的效果。【结果】实现了大肠杆菌中细胞焦亡的人为可控。焦亡菌株在诱导表达焦亡相关蛋白2 h后大肠杆菌细胞破碎死亡,内容物释放。将上述系统和超声法应用于制备蔗糖磷酸化酶粗酶液,细胞焦亡法制备的粗酶液的相对酶活显著高于超声法制备的粗酶液。在制备粗酶液的菌液OD₆₀₀值为2.0时,细胞焦亡法制备的粗酶液相对酶活最高并且相较于超声法制备粗酶液,提高了60%的相对酶活。【结论】细胞焦亡提供了一种更加简单快捷、绿色环保的微生物细胞破碎方式,为合成生物学与代谢工程的发展奠定了基础。     

细胞焦亡与代谢性疾病的研究进展

细胞焦亡是一种与炎性应答有关的细胞程序性死亡方式,与高血脂、高血糖、痛风和动脉粥样硬化等多种代谢性疾病密切相关。通过caspase-1依赖或非依赖的机制调节的细胞焦亡都参与代谢性疾病的发展。在caspase-1依赖的细胞焦亡中,多种代谢性疾病有关的危险信号激活Nod样受体蛋白3炎症小体,导致细胞焦亡、白介素-1β水平增加,进而激活局部及全身炎症反应,是代谢性疾病发生发展的重要原因之一。革兰氏阴性菌释放的脂多糖能直接激活caspase-4/5/11,导致caspase-1非依赖的细胞焦亡。抑制细胞炎症小体–焦亡通路未来可能成为改善代谢性疾病的有效治疗策略之一,然而,由于细胞焦亡调节代谢稳态的机制仍不清楚,因此还需要进一步研究。