細(xì)胞焦亡的研究進(jìn)展①

靳勝男 安鼎杰 康元環(huán) 張 蕾 單曉楓 錢愛東

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長春 130118)

細(xì)胞焦亡(Pyroptosis)是依賴caspase-1、4、5、11介導(dǎo)的一種程序性細(xì)胞死亡，caspase-1、4、5、11是一類促炎性半胱氨酸蛋白酶，均屬于半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)家族。相關(guān)研究表明，該家族中大部分的非炎性蛋白酶、如caspase-3、7、9等主要參與細(xì)胞凋亡，而部分炎性蛋白酶如caspase-1、4、5、11主要參與細(xì)胞焦亡，該類蛋白酶是機(jī)體產(chǎn)生炎癥反應(yīng)和先天免疫反應(yīng)的關(guān)鍵所在[1]。目前，激活caspase-1和caspase-4、5、11所引發(fā)的細(xì)胞焦亡，被認(rèn)為是宿主抵抗感染的輔助免疫防御機(jī)制。相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，被志賀菌、鼠傷寒沙門菌、李斯特菌、HIV病毒、登革熱病毒、腺病毒等感染的巨噬細(xì)胞中均存在細(xì)胞焦亡。此外，在動(dòng)脈粥樣硬化、阿爾茨海默癥、痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎等相關(guān)疾病中也發(fā)現(xiàn)有細(xì)胞焦亡的參與。因此，本文針對(duì)目前由細(xì)菌或病毒等感染所引發(fā)的細(xì)胞焦亡的機(jī)制和細(xì)胞焦亡在相關(guān)疾病中的研究進(jìn)展做以下綜述，希望能夠?yàn)楹罄m(xù)細(xì)胞焦亡的研究提供幫助。

1 細(xì)胞焦亡的典型特征

細(xì)胞死亡有程序性和非程序性之分，程序性細(xì)胞死亡包括細(xì)胞凋亡、細(xì)胞焦亡等。其中，細(xì)胞凋亡是生理性主動(dòng)自發(fā)的程序性細(xì)胞死亡方式，細(xì)胞焦亡是高度炎癥性的程序性細(xì)胞死亡方式。細(xì)胞焦亡與細(xì)胞凋亡在特征上具有一定的相似性，但細(xì)胞焦亡的死亡過程又有別于細(xì)胞凋亡。具體區(qū)別如下：①發(fā)生焦亡的細(xì)胞逐漸膨脹，而后細(xì)胞核逐漸變圓且出現(xiàn)輕度的核濃縮，隨著焦亡的發(fā)生，染色體DNA出現(xiàn)降解且在末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的生物素脫氧尿嘧啶核苷酸缺口末端標(biāo)記法(TUNEL)測定中顯示陽性，在凋亡細(xì)胞中也有相似的情況出現(xiàn)；②焦亡細(xì)胞的DNA降解程度和TUNEL染色強(qiáng)度沒有細(xì)胞凋亡中的高且有少量的梯帶狀DNA存在；③發(fā)生焦亡的細(xì)胞其細(xì)胞核的完整性是保持不變的，同時(shí)在細(xì)胞核周圍形成球形囊泡[2]，這種形態(tài)特征是與凋亡不同的；而兩者之間最大的不同是，在細(xì)胞焦亡期間，細(xì)胞喪失了質(zhì)膜的完整性，細(xì)胞膜失去了調(diào)控物質(zhì)進(jìn)出的能力并迅速膨脹，最終導(dǎo)致細(xì)胞膜溶解，細(xì)胞發(fā)生滲透性崩解，同時(shí)釋放出大量的炎癥細(xì)胞因子IL-1β和IL-18到細(xì)胞外環(huán)境，并對(duì)鄰近細(xì)胞產(chǎn)生促炎信號(hào)，募集到更多的炎癥細(xì)胞，繼而誘發(fā)炎癥反應(yīng)[3]，但發(fā)生凋亡的細(xì)胞，其細(xì)胞膜的完整性保持不變且不會(huì)發(fā)生炎癥反應(yīng)。另有研究表明焦亡細(xì)胞質(zhì)膜的破裂與Gasdmin D蛋白密切相關(guān)，caspase-1或-11能夠切割Gasdmin D的接頭結(jié)構(gòu)，釋放Gasdmin-N端結(jié)構(gòu)域，然后其與質(zhì)膜的內(nèi)部小葉相結(jié)合發(fā)生寡聚化，在細(xì)胞膜上形成1～2 nm的孔隙[4]，從而增大了細(xì)胞膜的通透性，鉀離子外流、鈉離子和水內(nèi)流，導(dǎo)致細(xì)胞的離子梯度消失，細(xì)胞內(nèi)滲透壓增加，細(xì)胞膜失去了調(diào)控物質(zhì)進(jìn)出的能力，迅速膨脹，最終導(dǎo)致細(xì)胞膜溶解，細(xì)胞發(fā)生滲透性崩解。

2 細(xì)胞焦亡的分子機(jī)制

2.1經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑分子機(jī)制 經(jīng)典細(xì)胞焦亡主要依賴于由炎性體激活的caspase-1，當(dāng)病原體入侵宿主細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞表面或內(nèi)部的特異性模式識(shí)別受體(Pattern recognition receptors,PRRs)包括NOD 樣受體(NLR)、Toll 樣受體(TLR)、RIG 樣受體(RLH)和C型血凝素受體(CLR)，這些模式識(shí)別受體能夠識(shí)別病毒的核酸、細(xì)菌的細(xì)胞壁成分等病原體相關(guān)分子模式(PAMP)結(jié)構(gòu)和內(nèi)源性危險(xiǎn)相關(guān)分子模式(DAMP)。模式識(shí)別受體與特定配體結(jié)合，再與其他蛋白結(jié)合形成多聚體蛋白復(fù)合物炎性體(Pyroptosomes)，炎性體中存在caspase的激活和募集結(jié)構(gòu)域(CARD)或下游信號(hào)傳導(dǎo)PYD結(jié)構(gòu)域，不同炎性體分別對(duì)不同程度的危險(xiǎn)刺激產(chǎn)生應(yīng)答。目前，有關(guān)NLR蛋白家族報(bào)道日益增多，NLRP1炎性體由炭疽致死毒素激活[5]；NLRC4(或IPAF)炎性體由鼠傷寒沙門菌等其他細(xì)菌的鞭毛蛋白、Ⅲ型分泌系統(tǒng)(T3SS)中的組分激活[6]；AIM2炎性體則可結(jié)合李斯特菌和DNA病毒的胞質(zhì)雙鏈DNA而被激活[7]；Pyrinin 炎性體間接識(shí)別感染宿主細(xì)胞的病原體和宿主細(xì)胞Rho 家族中小G蛋白酶的修飾和失活[8]；NLRP3炎性體在真菌、細(xì)菌和病毒以及溶酶體、ATP等一系列激動(dòng)劑作用下被激活，NLRP3配體能夠刺激真核細(xì)胞產(chǎn)生活性氧(ROS)并使溶酶體損傷進(jìn)而釋放溶酶體蛋白酶，ROS和溶酶體蛋白酶可介導(dǎo)NLRP3活化[9]，此外，胞外ATP結(jié)合細(xì)胞膜上P2X7受體也可激活NLRP3，活化后的NLRP3激活caspase-1。對(duì)于僅含有PYD結(jié)構(gòu)域的炎性體，可通過PYD結(jié)構(gòu)域與凋亡相關(guān)蛋白ASC接頭蛋白的N端PYD同源區(qū)域結(jié)合，激活A(yù)SC蛋白，募集半胱氨酸蛋白酶-1前體(pro-caspase-1)，隨后，pro-caspase-1的N端CARD結(jié)構(gòu)區(qū)域與ASC的C端caspase募集區(qū)域相互結(jié)合，最終使pro-caspase-1自身發(fā)生寡聚化，使無生物活性的pro-caspase-1形成具有活性的caspase-1，進(jìn)而產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。對(duì)于自身含有CARD結(jié)構(gòu)域的NLRP1、NLRC4等可直接與pro-caspase-1相互作用，形成具有活性的caspase-1，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。

2.2非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑分子機(jī)制 非經(jīng)典細(xì)胞焦亡是以激活caspase-4、5、11為前提的非經(jīng)典途徑。人源caspase-4、5與鼠源caspase-11具有同源性，并表現(xiàn)出相同的功能[10]，但在人類細(xì)胞中發(fā)生細(xì)胞焦亡的非經(jīng)典炎癥通路，需要進(jìn)一步的研究來闡明。鼠源caspase-11可直接檢測胞壁脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)。LPS組分中?；|(zhì)A部分與caspase-11的CARD結(jié)構(gòu)域結(jié)合促進(jìn)其自身寡聚化和活化，活化的caspase-11直接觸發(fā)細(xì)胞焦亡[11]。此外，在LPS與caspase-11特異性結(jié)合后，激活的caspase-11可剪切修飾縫隙連接蛋白1(Pannexin-1)跨膜通道，促進(jìn)Pannexin-1活化，使胞內(nèi)的ATP即宿主細(xì)胞在細(xì)菌感染或受損下釋放危險(xiǎn)信號(hào)分子流出，釋放ATP與細(xì)胞膜上P2X7受體結(jié)合，打開非選擇性P2X7陽性離子通道，繼而胞內(nèi)的K+外流，胞外的 Na+和Ca2+內(nèi)流，細(xì)胞膜完整性受損，導(dǎo)致胞內(nèi)炎性內(nèi)容物釋放，引發(fā)炎癥反應(yīng)，細(xì)胞死亡[12]。因此，由LPS結(jié)合caspase-11引發(fā)的細(xì)胞焦亡非經(jīng)典途徑是經(jīng)ATP介導(dǎo)的P2X7信號(hào)通路發(fā)生的，而Pannexin-1是介導(dǎo)該通路的必需物質(zhì)。另一方面，PAMPs和DAMPs作用于Toll樣受體激活TLR4信號(hào)通路，繼而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的激活，NF-κB介導(dǎo)了促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-18前體的表達(dá)[13]，IL-1β、IL-18前體受到活化caspase-1的有效切割，形成成熟的IL-1β、IL-18釋放到細(xì)胞外環(huán)境中[14]，同時(shí)，胞質(zhì)內(nèi)容物如HMGB-1、IL-1α、ATP也隨之釋放出來，誘導(dǎo)發(fā)生炎癥反應(yīng)。

相關(guān)研究報(bào)道，由 caspase-11介導(dǎo)的非經(jīng)典焦亡途徑中發(fā)現(xiàn)也有caspase-1參與其中，雖然caspase-1和caspase-11都誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡，但caspase-11不能直接介導(dǎo)促炎因子IL-1β和1L-18的成熟[15]。在非經(jīng)典焦亡中，由于Pannexin-1跨膜通道的打開，釋放出的ATP能夠激活炎性體NLRP3，NLRP3蛋白和接頭蛋白ASC直接介導(dǎo)caspase-1的活化，其他炎性體如NLRC4或AIM2又可直接促進(jìn)caspase-1的活化[16]，釋放出促炎因子IL-1β和1L-18，觸發(fā)細(xì)胞焦亡。caspase-11的活化不需要NLRP3蛋白和接頭蛋白ASC的參與，因此，宿主細(xì)胞在細(xì)菌或病毒感染下，經(jīng)典炎性體NLRP3、NLRC4或AIM2可直接結(jié)合caspase-1并作用于caspase-11啟動(dòng)的上游機(jī)制中[17]。盡管控制細(xì)胞焦亡通路在最近幾年都有研究，但主要信號(hào)通路還是未知的，然而誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的通路越多越有利于機(jī)體抵抗微生物對(duì)宿主的免疫逃避和損傷組織的修復(fù)以及相關(guān)疾病的治愈。

2.3Gasdermin D細(xì)胞焦亡的關(guān)鍵蛋白 最新研究發(fā)現(xiàn)Gasdermin D是caspase-1、4、5、11的共有底物，Gasdermin D是觸發(fā)細(xì)胞焦亡的關(guān)鍵執(zhí)行者[18]。Gasdermin D是Gasdermin結(jié)構(gòu)域蛋白家族的成員，該蛋白家族是一種保守蛋白質(zhì)家族，其中還包括Gasdermin A、B、C、DFNB59等[19]。相關(guān)研究報(bào)道表明，Gasdermin D是一類成孔蛋白，而該家族的其他成員是否與Gasdermin D具有相似的功能還需要進(jìn)一步發(fā)掘與探究[4]。

Gasdermin D是雙鏈蛋白并在免疫細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞中表達(dá)。Gasdermin D的結(jié)構(gòu)由兩種結(jié)構(gòu)域組成，分別為具有成孔活性的Gasdermin D氨基末端(Gasdermin-N)結(jié)構(gòu)域和具有自動(dòng)抑制Gasdermin-N活性的羧基末端(Gasdermin-C)結(jié)構(gòu)域。Gasdermin D自身不具有活性，在細(xì)胞受到感染期間，通過活化的caspase-1和caspase-4、5、11特異性切割Gasdermin-N和Gasdermin-C結(jié)構(gòu)域之間的接頭結(jié)構(gòu)，這時(shí)C-末端留在細(xì)胞質(zhì)中，N-末端被釋放，然后N-末端結(jié)構(gòu)域選擇性的與磷脂酰肌醇磷酸鹽、磷脂酰絲氨酸(限于細(xì)胞膜內(nèi)小葉)的心磷脂(細(xì)胞膜內(nèi)外小葉)相結(jié)合，Gasdermin-N插入細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層，并在膜內(nèi)誘導(dǎo)發(fā)生寡聚化形成直徑大約為10～15 nm的孔道[20]，致使一類小分子物質(zhì)如7-氨基放線菌素、溴化乙錠等可以自由穿梭細(xì)胞膜內(nèi)外，從而導(dǎo)致細(xì)胞膜滲透壓被破壞，細(xì)胞腫脹，細(xì)胞膜溶解，IL-1β(4.5 nm)和IL-18(5.0 nm)快速流出并募集更多免疫細(xì)胞到感染部位[21]，阻止細(xì)胞內(nèi)病原體的復(fù)制。在細(xì)胞焦亡期間，Gasdermin D 孔隙的形成起到了關(guān)鍵性的作用，其作用機(jī)制可能為今后相關(guān)疾病的藥物開發(fā)提供了一條新途徑。

3 細(xì)胞焦亡與相關(guān)疾病

3.1細(xì)菌性疾病

3.1.1志賀桿菌病 在志賀桿菌病中，志賀桿菌通過侵入結(jié)腸黏膜，引發(fā)急性炎癥。1992年，Zychlinsky課題組通過福氏志賀菌感染鼠巨噬細(xì)胞檢測該種病原菌誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的能力[22]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，福氏志賀菌感染巨噬細(xì)胞能夠誘發(fā)細(xì)胞發(fā)生程序性死亡，起初研究人員認(rèn)為這種死亡方式是細(xì)胞凋亡。之后，Hilbi等[23]在福氏志賀菌感染鼠巨噬細(xì)胞過程中發(fā)現(xiàn)志賀菌的Ⅲ型分泌系統(tǒng)組分效應(yīng)蛋白IpaB可以與caspase-1結(jié)合進(jìn)而激活caspase-1，活化的caspase-1切割I(lǐng)L-1β誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。隨后該課題組利用caspase阻斷劑YVAD抑制caspase活性后發(fā)現(xiàn)，caspase-1失活能夠抑制志賀菌誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。為進(jìn)一步證實(shí)caspase-1在此過程中的作用，該研究團(tuán)隊(duì)利用志賀菌分別感染caspase-1基因缺失和caspase-3基因缺失的小鼠巨噬細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，志賀菌不會(huì)引起caspase-1基因缺失型小鼠的巨噬細(xì)胞死亡，但在caspase-3基因缺失型小鼠中該病原菌可以致小鼠巨噬細(xì)胞死亡。在該過程中證實(shí)了志賀菌誘導(dǎo)了一種獨(dú)特的細(xì)胞死亡方式，它依賴于caspase-1，不需要caspase-3參與。隨后，相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道IpaB是在炎性體IPAF作用下被激活，之后IpaB與caspase-1相互結(jié)合，使IpaB自身低聚化并插入細(xì)胞膜中，進(jìn)而在細(xì)胞膜上形成選擇性的陽性離子通道，致使細(xì)胞膜發(fā)生溶解，炎癥細(xì)胞因子流出，引發(fā)炎癥反應(yīng)[24]。這些研究結(jié)果為細(xì)胞焦亡機(jī)制奠定了理論基礎(chǔ)。

3.1.2鼠傷寒沙門菌引發(fā)的急性胃腸炎 鼠傷寒沙門菌是引起急性胃腸炎的主要病原菌之一,能夠侵入宿主巨噬細(xì)胞并誘導(dǎo)caspase-1程序性細(xì)胞死亡。鼠傷寒沙門菌感染的巨噬細(xì)胞能夠產(chǎn)生成熟的IL-1β、IL-18，而引起炎癥反應(yīng)。2001年，Cookson等[25]首次用術(shù)語“pyroptosis”來描述這種依賴caspase-1的促炎程序性細(xì)胞死亡方式。2008年，研究學(xué)者在鼠傷寒沙門菌感染鼠巨噬細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡具有的特征，如DNA裂解，細(xì)胞膜上形成直徑為1.1～2.4 nm的膜孔、細(xì)胞膜滲透性裂解的[26]。此外，相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道稱caspase-1介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡是由不同的激活途徑所引發(fā)的，炎性體NLRC4和NLRP3的獨(dú)立途徑均能激活caspase-1對(duì)沙門菌產(chǎn)生應(yīng)答，NLRC4可以通過識(shí)別鼠傷寒沙門氏菌的鞭毛蛋白和Ⅲ型分泌系統(tǒng)的組分蛋白PrgJ來激活caspase-1；而NLRP3被激動(dòng)劑ATP、檸檬酸等激活并與caspase-1相互作用；另外，LPS則可直接作用于caspase-11致使細(xì)胞發(fā)生，但此過程不需要NLRC4和NLRP3的參與[27]。

3.1.3李斯特菌引發(fā)的腦膜炎 人感染李斯特菌可引起致死性的腦膜炎，孕婦流產(chǎn)和新生兒細(xì)菌性腦炎。李斯特菌從巨噬細(xì)胞的吞噬體中逃脫，并在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)復(fù)制發(fā)揮其致病作用。2008年，Warren等[28]研究證實(shí)在李斯特菌感染巨噬細(xì)胞中，caspase-1可通過IPAF識(shí)別李斯特菌鞭毛蛋白、NLRP3和銜接蛋白ASC傳導(dǎo)信號(hào)三種途徑被激活，致使IL-1β和IL-18成熟釋放。2010年，Wu等[29]發(fā)現(xiàn)鞭毛蛋白缺陷型李斯特菌又可被AIM2炎性體識(shí)別，而誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡?？傊钏固鼐腥臼怯啥鄠€(gè)炎性體對(duì)其應(yīng)答，這些炎性體共同作用引起caspase-1活化和炎癥反應(yīng)。

3.2病毒性疾病

3.2.1艾滋病 艾滋病是由人類免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency virus,HIV)通過感染人單核巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等帶有CD4分子的免疫細(xì)胞而引起的慢性疾病。CD4 T細(xì)胞是HIV病毒感染的主要細(xì)胞靶點(diǎn)。在HIV 感染人淋巴細(xì)胞期間，CD4 T細(xì)胞死亡與caspase-3介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡有關(guān)，并在相關(guān)研究中得到證實(shí)[30,31]。但是在2010年，Calloway等[32]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)只有一小部分的CD4 T細(xì)胞是經(jīng)HIV增殖性感染后，引發(fā)細(xì)胞凋亡而死亡；其余95% 處于靜息狀態(tài)的CD4 T細(xì)胞，在經(jīng)HIV頓挫感染后，胞內(nèi)不斷累積病毒不完整的cDNA，并被干擾素誘導(dǎo)蛋白16(IFI16)所識(shí)別，進(jìn)而導(dǎo)致炎性體的組裝，caspase-1被激活，最后引發(fā)細(xì)胞焦亡而死亡。2015年，相關(guān)研究人員表明在HIV感染期間，HIV病毒離子在細(xì)胞與細(xì)胞之間的傳遞，是引起caspase-1依賴性的細(xì)胞焦亡的主要傳播方式[33]。對(duì)于HIV患者來說，抑制淋巴組織中CD4 T細(xì)胞焦亡的產(chǎn)生，可提高針對(duì)宿主而不是病毒的新型“抗艾滋病”療法的可能性，并且這也許會(huì)是一種非常有潛力的輔助治療策略。

3.2.2登革熱出血和登革休克綜合癥 登革熱出血(DHF)和登革休克綜合癥(DSS)是由登革熱病毒感染所引起的急性傳染病。雖然在登革熱病毒感染中，引起細(xì)胞死亡的主要方式是細(xì)胞凋亡，但是在該過程中也存在細(xì)胞焦亡。2013年，Wu等[34]在登革熱病毒感染人原代巨噬細(xì)胞的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，caspase-1、IL-1β和IL-18的mRNA均上調(diào)表達(dá)，NLRP3在激活caspase-1中同樣上調(diào)表達(dá)，表明巨噬細(xì)胞感染登革病毒后其自身可通過識(shí)別NLRP3，進(jìn)而激活caspase-1，使細(xì)胞發(fā)生焦亡。2018年，研究人員發(fā)現(xiàn)，DENV-2在感染人巨噬細(xì)胞的過程中可激活caspase-4，同時(shí)caspase-4又可誘導(dǎo)caspase-1的活化IL-1β的分泌，表明在DENV-2感染過程中，細(xì)胞發(fā)生焦亡的機(jī)制不僅受caspase-1調(diào)控也可能受caspase-4調(diào)控[36]，但仍然需要進(jìn)一步的研究和分析?？傊?，這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)將有利于研究學(xué)者更加深入的了解和探究登革熱病毒感染引發(fā)細(xì)胞焦亡所涉及的分子機(jī)制。

3.2.3腺病毒感染性疾病 腺病毒是一類具有多種血清型的無包膜雙鏈DNA病毒，通常與急性上呼吸道，胃腸道和眼部感染等有關(guān)，腺病毒感染引發(fā)許多細(xì)胞因子的釋放，包括IL-1、IL-6、TNF-α、IFN-γ；另外，腺病毒血清型5感染導(dǎo)致巨噬細(xì)胞炎性蛋白1α(MIP-1α)、MIP-1β和IL-8的釋放[36]。2008年，Muruve等[37]研究表明腺病毒誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中IL-1β的成熟，其依賴于NALP3和ASC。隨后，在2011年，Barlan等[38]研究證實(shí)腺病毒5型感染巨噬細(xì)胞后，通過其表面Toll樣受體9(TLR9)識(shí)別腺病毒5型的雙鏈DNA，進(jìn)而誘導(dǎo)NLRP3、ASC及caspase-1的表達(dá)，且在感染期間，溶酶體膜受到破壞并釋放溶酶體蛋白酶B進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，產(chǎn)生ROS，進(jìn)而激活 NLRP3，導(dǎo)致炎癥介質(zhì)IL-1β和 HMGB1的釋放，Gasdermin D發(fā)揮作用，細(xì)胞膜完全性喪失，引發(fā)炎癥反應(yīng)，表明細(xì)胞焦亡相關(guān)因子參與腺病毒5型感染的發(fā)病機(jī)制。

3.3非傳染性疾病

3.3.1動(dòng)脈粥樣硬化 動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性血管炎癥性疾病，過量的葡萄糖、氧化性低密度脂蛋白、膽固醇晶及諸多炎癥細(xì)胞因子如IL-1β、IL-18參與其形成過程。Nakashima等[39]的研究表明在動(dòng)脈粥樣硬化早期，主動(dòng)脈血管內(nèi)皮細(xì)胞中的caspase-1被激活，引起血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡。2010年，Rajam?ki 等[40]證實(shí)在巨噬細(xì)胞中，氧化型低密度脂蛋白和膽固醇晶體可以激活NLRP3炎性體，而后NLRP3激活caspase-1，使促炎因子IL-1β、IL-18成熟，繼而介導(dǎo)巨噬細(xì)胞焦亡，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成。2015年，Shi等[41]還觀察到在患者的頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β和IL-18上調(diào)表達(dá)。綜上所述，依賴caspase-1介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡參與動(dòng)脈粥樣硬化病變的發(fā)生發(fā)展，并且NLRP3炎性體及炎性caspase-1 等細(xì)胞焦亡相關(guān)的重要功能分子是促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的形成重要因素。

3.3.2阿爾茨海默病 阿爾茨海默病是一種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，其典型特征是廣泛的神經(jīng)細(xì)胞死亡和常見的老人癡呆。腦內(nèi)過多或過少形成纖維肽β-淀粉樣蛋白(Aβ)是導(dǎo)致癡呆和形成老年斑的主要原因。2006年，相關(guān)研究人員認(rèn)為在阿爾茨海默病的過程IL-1β是纖維肽β-淀粉樣蛋白(Aβ)誘導(dǎo)小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞炎癥反應(yīng)中的關(guān)鍵細(xì)胞因子[42,43]。在2008年，Halle等[44]研究發(fā)現(xiàn)，小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中的NALP3炎性體能被Aβ激活，在此過程中，Aβ經(jīng)由小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)吞，隨后溶酶體損傷，釋放組織蛋白酶B到胞質(zhì)中，從而使 NLRP3炎癥小體活化，進(jìn)而激活caspase-1，隨后1L-1β得到釋放，引發(fā)炎癥反應(yīng)。2014年，Tan等[45]經(jīng)體外研究發(fā)現(xiàn)在阿爾茨海默病患者腦中，Aβ可使皮層原代神經(jīng)元中的NLRP1上調(diào)表達(dá)，繼而使NLRP1介導(dǎo)的caspase-1依賴性細(xì)胞焦亡發(fā)生。綜上表明由Aβ激活NLR炎性體誘發(fā)的細(xì)胞焦亡可能是神經(jīng)系統(tǒng)退行變化過程中的關(guān)鍵致病力，使用caspase-1抑制劑或阻斷焦亡相關(guān)蛋白的表達(dá)可能阻止阿爾茨海默病的發(fā)病進(jìn)程。

3.3.3痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎 痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎是一種由尿酸鈉(MSU)晶體或焦磷酸二水合物(CPPD)晶體誘導(dǎo)的炎癥性疾病，MSU和CPPD作為一種危險(xiǎn)信號(hào)，可以被細(xì)胞表面和細(xì)胞質(zhì)的模式識(shí)別受體識(shí)別，2006年，有文獻(xiàn)報(bào)道表明，MSU和CPPD被NALP3炎性小體識(shí)別，繼而激活NALP3，而后NALP3激活caspase-1，致使產(chǎn)生成熟的IL-1β和IL-18，進(jìn)而誘發(fā)炎癥反應(yīng)[46]。2007年，Akahoshi等[47]已經(jīng)證明了在痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病過程中，TLR4信號(hào)通路參與調(diào)控細(xì)胞焦亡，TLR4信號(hào)識(shí)別MSU并與骨髓分化首要反應(yīng)蛋白(MyD88)相互作用，經(jīng)過復(fù)雜的級(jí)聯(lián)反應(yīng)最終激活 NF-κB，從而調(diào)控炎癥因子pro-IL-1β的表達(dá)，pro-IL-1β在NALP3 炎癥小體激活途徑中被切割形成成熟的IL-1β，誘發(fā)細(xì)胞焦亡。2014年，相關(guān)研究學(xué)者報(bào)道證實(shí)TLR4-NFκB-IL-1β信號(hào)傳導(dǎo)可能在原發(fā)性痛風(fēng)患者的急性炎癥中起關(guān)鍵作用[48]。這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)炎性體在一些自身炎癥性疾病中起到關(guān)鍵作用。

4 結(jié)語

細(xì)胞焦亡是一種不同于細(xì)胞凋亡的獨(dú)特程序性細(xì)胞死亡方式，近年來，隨著對(duì)細(xì)胞焦亡的深入研究，改變了起初我們對(duì)細(xì)胞焦亡和程序性壞死的認(rèn)識(shí)，它涉及 caspase-1、11的激活和caspase-1、11對(duì)Gasdermin D的切割，以及炎癥細(xì)胞因子 IL-1β 和 IL-18 的成熟和釋放，均可引發(fā)細(xì)胞焦亡。迄今為止，雖然對(duì)細(xì)胞焦亡進(jìn)行了一些研究，但是這一類型細(xì)胞死亡的生理、生化基礎(chǔ)等諸多不清楚的地方還有待于更進(jìn)一步的研究。細(xì)胞焦亡可以參與到多種疾病進(jìn)程當(dāng)中，通過深入研究細(xì)胞焦亡發(fā)生的分子機(jī)制，可能有助于我們進(jìn)一步了解細(xì)胞程序性死亡的多樣性。除此之外，我們可能通過對(duì)細(xì)胞焦亡的調(diào)控機(jī)制和檢測技術(shù)的深入研究，來找到治療相關(guān)疾病的靶點(diǎn)。因此，隨著對(duì)這些問題的深入研究，可以對(duì)臨床防治病原體的感染、自身免疫性疾病的治療和診斷以及新藥設(shè)計(jì)和開發(fā)等提供新的思路。