细胞焦亡在心血管疾病中的作用

细胞焦亡是由gasdermin家族蛋白D(gasdermin D, GSDMD)介导的一种新型程序性细胞死亡方式,表现为早期细胞凋亡样染色质凝结和DNA断裂,之后形成细胞膜孔,细胞肿胀,膜破裂,导致细胞内容物和促炎介质的释放。细胞焦亡途径主要包括依赖含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1, caspase-1)的经典途径和依赖caspase-4/caspase-5/caspase-11的非经典途径。细胞焦亡的主要特点是Nod样受体蛋白3(nod-like receptor protein 3, NLRP3)炎性小体活化,caspase-1激活,细胞膜孔形成,白细胞介素(interleukin, IL)-1β和IL-18释放,从而放大炎症级联反应。NLRP3炎性小体活化与高血压、糖尿病、高脂血症及肥胖等心血管危险因素有关,是心血管炎症的重要触发和内源性调节因子。本文主要就细胞焦亡在心血管疾病中的相关研究进展进行综述。     

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。     

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。     

NLRP1炎性体

核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白1(NLRP1)炎性体是NLRP1在识别胞内病原相关分子模式(PAMP)后与凋亡相关斑点样蛋白(ASC)以及半胱天冬氨酸酶(Caspase-1、Caspase-5)前体等分子结合形成的蛋白复合物,活化后促进IL-1β、IL-18、IL-33等炎症因子的成熟和释放,在先天性免疫中发挥重要作用。本文主要介绍了NLRP1炎性体的组成、激活机制、信号通路、负向调控及生物学功能,综述了NLRP1炎性体在炭疽、弓形虫病、泛发型白癜风、肠炎、牛皮癣等疾病中作用的研究进展。     

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。     

粪肠球菌脂磷壁酸通过 激活NF-κB活化NLRP3炎性体

目的检测粪肠球菌脂磷壁酸(LTA)对NLRP3炎性体的活化机制。方法粪肠球菌LTA及NF-κB抑制剂作用于小鼠巨噬细胞RAW264.7上,运用Western blot及ELISA法检测NLRP3炎性体相关因子mRNA及蛋白的表达,检验LTA对NLRP3的活化是否借助NF-κB信号通路,免疫荧光染色检测NF-κB的核转位。结果LTA可直接活化RAW264.7细胞的NLRP3炎性体。LTA作用于细胞后NLRP3、Caspase-1和IL-1β蛋白的表达明显高于对照组(P0.05)。NF-κB抑制剂可有效抑制NF-κB P65的核转位,而一旦NF-κB信号通路被抑制,NLRP3炎性体蛋白的表达均明显降低。结论 LTA能直接激活小鼠巨噬细胞系RAW264.7的NLRP3炎性体的表达,NF-κB信号通路参与此过程。     

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。     

细胞焦亡的机制和功能

细胞焦亡(pyroptosis)是一种高度促炎性的细胞程序性死亡,最早是在受细菌感染或者细菌毒素处理后的巨噬细胞中观察到的,很长一段时间被误认为是一种巨噬细胞特异的、依赖于能够切割白介素1β的促炎性蛋白酶caspase-1的细胞死亡.后续的研究发现,胞浆内模式识别受体识别病原体来源的模式分子或者机体本身来源的危险信号分子形成炎症小体(inflammasomes),招募和激活caspase-1导致细胞焦亡;鼠的caspase-11和人的caspase-4/5直接作为模式识别受体识别细菌脂多糖类脂A组装的炎症小体也导致细胞焦亡,这一发现颠覆了传统炎症小体的概念.与caspase-1不同, caspase-11/4/5不能切割白介素且引起的细胞焦亡在非单核细胞中也普遍存在.最新的研究发现, caspase-1以及caspase-11/4/5都能切割共同的底物gasdermin D(GSDMD)导致裂解性细胞死亡.GSDMD属于一类具有膜打孔活性的gasdermin家族蛋白成员,细胞焦亡也被重新定义为gasdermin介导的程序性坏死样细胞死亡,开创了细胞焦亡研究的新领域.本文回顾了细胞焦亡研究的历史以及细胞焦亡概念的进化过程,总结了caspase-1和caspase-11/4/5上游目前已知的天然免疫通路,讨论了关于细胞焦亡的研究进展尤其是GSDMD以及其他gasdermin家族细胞焦亡执行蛋白的功能和作用机制,以及细胞焦亡和相关蛋白在对抗感染以及人的自身炎症性疾病过程中的作用.     

NLRP3炎症小体的负向调控机制

NLRP3炎症小体是由NOD样受体(NOD-like receptor, NLR) NLRP3、接头蛋白ASC和胱冬肽酶-1(Caspase-1)所形成的多聚蛋白复合体,能够感受来自病原微生物的病原相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)和胞内自身危险信号-危险相关分子模式(danger-associated molecular patterns, DAMPs),促进细胞因子IL-1β和IL-18的成熟和分泌、引起细胞焦亡,从而在多种生理、病理过程中发挥重要作用. NLRP3炎症小体是目前研究最深入的炎症小体,其表达水平和活化强度与多种疾病的发生、发展密切相关,如感染性疾病、痛风、Ⅱ型糖尿病、动脉粥样硬化、阿尔兹海默症及癌症等.因此,阐明NLRP3炎症小体活化的调控机制,对于揭示这些疾病发生、发展的机理,寻找免疫调节治疗的新途径具有重要意义.本文详细介绍了NLRP3炎症小体的负向调控机制.     

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。     

NLRP3炎症小体在慢性肝病及肝损伤中的研究进展

NLRP3炎症小体广泛存在于肝实质和非实质细胞中，它可以感知和识别各种外源性和内源性危险信号，进而促进炎症介质的释放，触发免疫反应与细胞焦亡。近年来，随着对NLRP3炎症小体认识的逐步深入，其异常激活被认为与慢性肝病及肝损伤的发生、发展密切相关。因此，NLRP3炎症小体被认为是相关肝脏疾病治疗的一个重要分子靶点。本文主要讨论了NLRP3炎症小体的调控机制及其在酒精性肝病、非酒精性肝病、肝纤维化、药物性肝损伤中的相关研究进展，并总结了NLRP3炎症小体相关靶点抑制剂在慢性肝病及肝损伤中的应用，从而为NLRP3炎症小体在慢性肝病及肝损伤中的相关研究和新药开发提供理论依据和参考。     

抗阻运动对胰岛素抵抗小鼠海马内焦亡相关蛋白的影响*

目的: 探讨胰岛素抵抗小鼠海马内焦亡相关蛋白的变化,以及抗阻训练对海马内焦亡相关蛋白的调节作用。方法: 6周龄C57BL/6J雄性小鼠随机分为对照组(C, n=12)和高脂膳食组(HFD, n=26)分别进行普通膳食或高脂膳食喂养12周。随后根据葡萄糖耐量实验(GTT)和胰岛素耐量实验(ITT)的结果,将HFD组分为胰岛素抵抗组(IR, n=10)和抗阻运动组(RT, n=10),维持高脂膳食喂养同时RT组小鼠进行抗阻训练。12周后,全部小鼠麻醉后处死,取脑并剥离出海马组织,通过Western blot检测焦亡相关蛋白的表达。结果: 与C组相比,IR组小鼠海马内NF-κB、NLRP3炎症小体、下游焦亡相关蛋白GSDMD-N和GSDMD以及炎症因子IL-1β和IL-18的蛋白表达量显著性上升(P＜0.05),SIRT1蛋白表达量以及p-AMPK蛋白水平显著性下降(P＜0.05);与IR组相比,RT组小鼠海马内NF-κB、NLRP3炎症小体、下游焦亡相关蛋白GSDMD-N和GSDMD以及炎症因子IL-1β和IL-18的蛋白表达量显著性下降(P＜0.05),SIRT1蛋白表达量以及p-AMPK蛋白水平显著性上升(P＜0.01)。结论: 胰岛素抵抗小鼠海马内NLRP3炎症小体被激活,介导海马内发生细胞焦亡;经过12周的抗阻运动可有效抑制NLRP3炎症小体激活,改善海马内细胞焦亡和炎症状态。     

NLRP3炎性体与代谢性疾病的研究进展

代谢性疾病是由体内氨基酸、葡萄糖和脂质代谢紊乱引起的一类疾病,慢性炎症反应是其重要特征之一.Nod样受体蛋白3(Nod-like receptor protein 3,NLRP3)炎性体是位于细胞内的一种蛋白质复合体,主要功能为活化半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1(caspase-1)以间接调控白介素1β(IL-1β)、IL-18和IL-33等的成熟和分泌.NLRP3炎性体是炎性体相关研究的热点,多种内源性或外源性危险信号通过激活这一蛋白质复合体上调炎性因子的表达水平,从而促进多种代谢性疾病的发生发展.本文对NLRP3炎性体的结构、功能、调节以及在代谢性疾病中的作用做一综述,以期为代谢性疾病的防治提供新靶点.     

NLRP3炎性体与中性粒细胞在心肌缺血/再灌注损伤中的交流

炎性体是识别危险模式或病原模式的信号平台,炎性体主要分为2大类:点头样受体(NLR)家族和PYHIN家族。炎性体与多种疾病有关,包括各种感染性疾病、炎症性疾病以及缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury,IRI)等。炎性体与心肌缺血再灌注损伤是目前的研究热点之一。中性粒细胞作为数量最多的骨髓源性细胞,在无菌性炎症及固有免疫传导通路中发挥着重要作用。在缺血再灌注损伤过程中,死亡的心肌细胞释放大量促炎介质,导致炎性体的活化以及中性粒细胞的聚集。我们综述了NLRP3炎症小体在心肌缺血再灌注损伤中的作用,以及在此病理生理过程中NLRP3与中性粒细胞间的信息交流。     

有氧运动降低胰岛素抵抗小鼠海马细胞焦亡相关蛋白及炎症因子的表达

本研究通过观察高脂饮食及有氧运动干预后小鼠海马细胞焦亡及炎症相关蛋白的表达情况,探讨运动改善胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)的可能机制。选取6周龄C57BL/6J雄性小鼠38只,随机以正常饮食(n=12)或高脂饮食(n=26)喂养12周后进行葡萄糖和胰岛素耐量实验,根据结果将小鼠分为对照组(n=12)、IR组(n=10)和IR有氧运动组(n=10)。IR有氧运动组进行12周的渐增跑台训练。干预结束后麻醉处死小鼠并剥离海马组织,提取蛋白进行Western blot实验,检测细胞焦亡及炎症相关蛋白的表达情况。结果显示:(1)与对照组相比,IR小鼠海马NFκB,炎症小体相关蛋白Nod样受体蛋白3 (Nod-like receptor protein 3, NLRP3)、斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing CARD, ASC),细胞焦亡相关蛋白proCaspase-1、gasdermin D (GSDMD)、GSDMD-N及炎症因子IL-1β、IL-18均显著升高,而炎症小体相关蛋白NIMA相关蛋白激酶7 (NIMA-related kinase 7, NEK7)及焦亡相关蛋白Caspase-1有升高趋势,但无显著差异。(2)与IR组相比,渐增跑台训练能够显著降低IR小鼠海马NFκB、NLRP3、NEK7、ASC、pro-Caspase-1、GSDMD、GSDMD-N、IL-1β、IL-18的表达。以上结果提示,12周渐增跑台训练能够显著降低IR小鼠海马焦亡相关蛋白及炎症因子表达,抑制细胞焦亡。     

乙型脑炎病毒NS1蛋白激活NF-κB通路诱导神经元细胞炎性焦亡

乙型脑炎病毒（Japanese encephalitis virus,JEV）是黄病毒科,单股正链RNA病毒,JEV感染主要引起中枢神经系统炎性损伤。细胞焦亡（pyroptosis）是一种依赖于胱天蛋白酶的炎性细胞程序性死亡。非结构蛋白1(NS1)是黄病毒科类病毒与宿主相互作用的重要蛋白,在病毒的复制、致病及免疫逃逸过程中起关键作用。为了阐明NS1蛋白是否影响JEV诱导的神经元细胞炎性焦亡及其作用机制,本研究以神经元细胞SH-SY5Y为研究对象,以转染pcDNA3.1空载质粒为对照组、转染pcDNA3.1-NS1为实验组进行实验。结果表明,与转染pcDNA3.1空载质粒组相比,转染pcDNA3.1-NS1组中JEV的病毒载量、焦亡相关因子NLRP3、Caspase1、IL-1β及IL-18基因的表达量显著上升,并且与转染pcDNA3.1空载质粒组相比,转染pcDNA3.1-NS1处理组中p-P65/P65蛋白的表达量显著上调,p-IκBα/IκBα蛋白的表达量显著下调,表明NS1蛋白能激活细胞中NF-κB信号通路。随后使用NF-κB激动剂LPS及NF-κB抑制剂BAY 11-7082探...     

中药有效成分调控NLRP3 炎症小体活化的研究进展

炎症小体是细胞内组装形成的大分子蛋白复合体,可将白介素-1β(IL-1β) 和IL-18 加工成熟,并诱导细胞焦亡性死亡,在协调对抗病原体感染和生理紊乱的过程中发挥重要作用。Nod 样受体蛋白3(Nod-like receptor protein 3, NLRP3) 炎症小体是迄今为止结构和功能研究得最为明确的炎症小体,其活化后参与免疫性疾病、心血管疾病、神经系统疾病等多种疾病发生及发展过程。研究显示,许多中药有效成分可以调节相关疾病靶细胞中NLRP3 炎症小体的活化。从中药有效成分调节相关疾病靶细胞（如神经细胞、肝肾细胞、内皮细胞、肿瘤细胞等）中NLRP3 炎症小体活化的机制出发,综述近4 年国内外对中药有效成分调节NLRP3 炎症小体活化的研究进展,以期阐释相关中药有效成分的作用特点,并为相关疾病的防治提供一定参考。     

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。