細(xì)菌感染與Gasdermin家族介導(dǎo)的宿主細(xì)胞程序性死亡的研究進(jìn)展

吳超逸，周麗婷，黃瑞，吳淑燕

蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院， 蘇州 215123

由細(xì)菌、病毒、真菌等多種病原微生物所致的感染性疾病一直嚴(yán)重威脅著人類的健康，其中細(xì)菌所致感染盡管應(yīng)用抗生素使之病死率下降，然而耐藥菌的不斷出現(xiàn)、新現(xiàn)和再現(xiàn)傳染病的流行仍然是人類健康的重大威脅[1]。細(xì)菌入侵后，機(jī)體會產(chǎn)生積極的免疫應(yīng)答來抵御或消滅細(xì)菌，其中程序性細(xì)胞死亡(programmed cell death, PCD)在這一過程中具有重要作用。新近發(fā)現(xiàn)的Gasdermin (GSDM)家族被證實(shí)能通過參與PCD過程而影響細(xì)菌感染的發(fā)展，本文就其研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)。

1 細(xì)菌感染與抗細(xì)菌天然免疫

天然免疫是宿主在進(jìn)化過程中形成的天然防御機(jī)制，是負(fù)責(zé)監(jiān)視和清除致病菌的 “第一道防線”，主要由物理屏障、化學(xué)屏障、微生物屏障、吞噬細(xì)胞、免疫分子等組成，其中吞噬細(xì)胞在天然免疫中起關(guān)鍵性作用。吞噬細(xì)胞主要分為中性粒細(xì)胞和單核-巨噬細(xì)胞。吞噬細(xì)胞能通過游走接近感染區(qū)域，再依靠不同的Toll樣受體識別不同的病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular pattern，PAMP)，之后將致病菌吞入形成吞噬體，并與溶酶體融合成為吞噬溶酶體，進(jìn)而殺滅致病菌[2]。然而，當(dāng)細(xì)菌的毒力較強(qiáng)，吞噬細(xì)胞無法完全殺滅被吞噬的細(xì)菌時(shí)，吞噬細(xì)胞會發(fā)生細(xì)胞凋亡(apoptosis)或細(xì)胞焦亡(pyroptosis)等PCD。細(xì)菌感染分為胞內(nèi)菌和胞外菌感染，針對胞外菌感染，天然免疫主要依靠吞噬細(xì)胞來殺滅和清除。而胞內(nèi)菌感染時(shí)，有些胞內(nèi)菌在被吞噬細(xì)胞吞噬時(shí)會采取不同的策略抵抗或阻礙宿主吞噬細(xì)胞的吞噬，甚至在被吞噬細(xì)胞吞噬后，仍能積極抵抗殺傷作用，在其中生存和繁殖，這一現(xiàn)象被稱為不完全吞噬(incomplete phagocytosis)。胞內(nèi)菌避免被吞噬細(xì)胞殺傷的策略一般有：①在吞噬體與溶酶體融合之前，胞內(nèi)菌從吞噬體中逃逸至細(xì)胞質(zhì)內(nèi)無殺傷物質(zhì)存在的區(qū)域，避免進(jìn)入吞噬溶酶體[2]。②阻止吞噬體與溶酶體融合，在吞噬體內(nèi)生存。③阻止吞噬溶酶體酸化，不引發(fā)呼吸爆發(fā)(respiratory burst)，免受其產(chǎn)生的反應(yīng)性氧中介物等強(qiáng)氧化物質(zhì)的殺傷。④產(chǎn)生過氧化氫酶及超氧化物歧化酶，有效清除H2O2、OH-和O2-，在吞噬溶酶體中生存。⑤合成酪氨酸磷酸酯酶和絲氨酸激酶[3]，這兩種酶的作用分別是去磷酸化和磷酸化，它們共同調(diào)節(jié)細(xì)胞生命活動(dòng)中的磷酸化水平[4]，而磷酸化水平的變化涉及生命活動(dòng)中許多信號通路的激活或關(guān)閉，細(xì)菌將這兩種酶注入吞噬細(xì)胞內(nèi)使其吞噬功能喪失[2]。細(xì)菌感染造成的損傷不但與細(xì)菌的毒力有關(guān)，而且與宿主的免疫抵抗能力也有關(guān)系，在細(xì)菌與宿主相互作用過程中，GSDM家族成員參與其中，并起到了關(guān)鍵作用。

2 GSDM家族與抗細(xì)菌天然免疫

2.1 GSDM家族概況

GSDM家族是最近被發(fā)現(xiàn)的有關(guān)PCD的蛋白家族，人類與鼠類中的GSDM家族成員稍有不同(表1)。在人類GSDM家族中，成員主要分為6類，分別為Gasdermin A(又名GSDMA或GSDM1)，Gasdermin B(又名GSMDB、GSDML或PRO2521)，Gasdermin C(又名GSDMC或MLZE)，Gasdermin D(又名GSDMD、GSDMDC1或DFNA5L)，Gasdermin E(又名GSDME或DFNA5)和Pejvakin(又名GSDMF、DFNB59或PJVK)。而在小鼠GSDM家族中，沒有GSDMB存在，但卻擁有3種GSDMA的同系物(GSDMA1、GSDMA2和GSDMA3)和4種GSDMC的同系物(GSDMC1、GSDMC2、GSDMC3和GSDMC4)[5]。

2.1.1 GSDM家族成員在機(jī)體中的分布①人GSDMA主要在食管、下消化道、乳腺、皮膚和胃中表達(dá)；小鼠GSDMA1在皮膚和胃賁門的鱗狀上皮細(xì)胞中表達(dá)，GSDMA2在皮膚中表達(dá)，GSDMA3在胃上皮細(xì)胞中表達(dá)[6]。②GSDMB在哮喘患者肺支氣管上皮、食管上皮和胃腸道上皮均有特異性表達(dá)[7]。③編碼人GSDMC的基因在氣管、脾臟和胃食管上皮細(xì)胞中表達(dá)，而在小鼠中，編碼GSDMC的基因在胃、小腸、盲腸和結(jié)腸中表達(dá)[7]。④人GSDMF表達(dá)于毛細(xì)胞、中樞神經(jīng)系統(tǒng)支持細(xì)胞、螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元、內(nèi)耳螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和神經(jīng)元胞體[8]。小鼠GSDMF多表達(dá)于腦、眼、耳、肺、心臟、肝臟、腎和小腸[9]。⑤GSDMD多在人食管、胃和腸道中表達(dá)，在小鼠腸道中也有表達(dá)。GSDMD不僅在宿主防御中發(fā)揮作用，并且關(guān)于其介導(dǎo)焦亡的作用常被報(bào)道[6]。⑥人GSDME在腦、心、腎、胎盤中均有表達(dá)，小鼠GSDME表達(dá)于耳蝸、胸腺、結(jié)腸、肺、腦、脾和小腸[10]。GSDME在細(xì)胞凋亡和焦亡中也發(fā)揮著重要作用[11]。

2.1.2 GSDM家族的主要生物學(xué)功能①人GSDMA和小鼠GSDMA3的氨基端(N-terminal，N端)結(jié)構(gòu)域在293T等細(xì)胞中過表達(dá)時(shí)會在質(zhì)膜上打孔，產(chǎn)生細(xì)胞焦亡特征。當(dāng)GSDMA3的N端結(jié)構(gòu)發(fā)生突變時(shí)，小鼠發(fā)生脫發(fā)、皮膚炎癥、皮膚角化病、畸形生長的風(fēng)險(xiǎn)上升[5,11]。②GSDMB的膜結(jié)合偏好與其他GSDM家族成員不同。GSDMB的全長和N端結(jié)構(gòu)域均可與磷酸肌醇和糖脂類硫苷脂結(jié)合。與硫苷脂結(jié)合的能力表明GSDMB可能與細(xì)胞膜的外側(cè)脂質(zhì)相互作用，這與其他GSDM家族成員不同[12]。③GSDMC被認(rèn)為是一種轉(zhuǎn)錄因子，它不能通過炎癥或細(xì)胞凋亡相關(guān)的天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶(cysteinyl aspartate specific proteinase, caspase)被激活。GSDMC 最初被命名為黑色素瘤衍生的亮氨酸拉鏈，因?yàn)樵谄漪然?C-terminal，C端)結(jié)構(gòu)域存在一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)，這表明GSDMC可能識別細(xì)胞核中的特定DNA序列，并可能在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間傳輸信號[8]。④GSDMF是一種與人類和小鼠聽力損傷相關(guān)的蛋白質(zhì)。GSDMF的N端結(jié)構(gòu)域2種錯(cuò)義突變會使聽覺神經(jīng)元傳遞聽覺信號受損，導(dǎo)致耳聾[9]。⑤GSDMD具有誘導(dǎo)PCD和引發(fā)炎癥的能力，主要是在炎性小體信號傳導(dǎo)和焦亡中起作用。GSDMD是炎性小體相關(guān)caspase的底物，當(dāng)GSDMD被caspase切割后，GSDMD的N端結(jié)構(gòu)域活化，具有在宿主細(xì)胞膜上打孔的能力，既能使細(xì)胞內(nèi)外鈉-鉀離子濃度失去平衡，又能誘導(dǎo)細(xì)胞因子等釋放和引發(fā)PCD，并與炎性小體的激活相關(guān)[5,11]。⑥GSDME可通過caspase-3的切割，使其N端結(jié)構(gòu)域活化，在細(xì)胞膜上打孔，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡，該結(jié)構(gòu)域的過表達(dá)可導(dǎo)致293T細(xì)胞等產(chǎn)生細(xì)胞焦亡特征。有進(jìn)一步的研究表明，轉(zhuǎn)染含有編碼人為截短的GSDME質(zhì)粒會導(dǎo)致HEK293T細(xì)胞中活性氧(reactive oxygen species, ROS)水平升高，引發(fā)細(xì)胞凋亡和壞死性細(xì)胞死亡[11]。因?yàn)镚SDM家族在宿主與細(xì)菌的博弈中被兩者所影響，所以研究其在細(xì)菌感染中的作用機(jī)制和生物學(xué)意義能為細(xì)菌感染性疾病的新藥研發(fā)和臨床治療提供新的思路。

表1 GSDM家族成員分布

Tab.1 Distribution of GSDM family

Human GSDM familyExpressionMouse GSDM familyExpressionGSDMAEsophagus, lower gastrointestinal tract, mammary gland, skin, and stomachGSDMA1Skin and the squamous epithelium of the stomach cardiaGSDMA2SkinGSDMA3Epithelium of glandular stomachGSDMBBronchial epithelium of asthmatic lungs, the epithelium of esophagus and gastrointesti-nal tract Expression not reported or unknownExpression not reported or unknown GSDMCTrachea, epithelial cells of the stomach and esophagusGSDMC1-4Stomach, small intestine, cecum and colonGSDMDEsophagus, stomach and skinGSDMDEsophagus, stomach, skin, small intestine, cecum and colonGSDMEBrain, heart, kidney and placentaGSDMECochlea, thymus, colon, lung, brain, spleen and small intestineGSDMFHair cells, supporting cells of the central nervous system, spiral ganglion neurons, spiral ganglion cells of the inner ear and the cell bodies of neuronsGSDMFBrain, eye, ear, lung, heart, liver, kidney and small intestine

2.2 GSDM家族在PCD中的作用

除GSDMF以外，GSDM家族成員都具有保守的雙結(jié)構(gòu)域序列：N端結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域。GSDM家族成員(除了GSDMF)被半胱天冬氨酸蛋白酶caspase切割后，均能使其N端活化，從而具有在細(xì)胞膜上打孔的能力，使細(xì)胞釋放白細(xì)胞介素(interleukin, IL)1β和IL-18，參與炎癥反應(yīng)，在PCD中發(fā)揮重要作用[13]。該過程與下述有關(guān)：①細(xì)菌的侵入途徑、所攜帶的毒力基因種類及毒力基因編碼產(chǎn)物的作用方式；②機(jī)體的免疫系統(tǒng)狀況。以往認(rèn)為在caspase家族中，caspase-2、3、6、7、8、9、10與細(xì)胞凋亡過程有關(guān)，caspase-1、4、5、11與炎癥反應(yīng)有關(guān)[14]，然而新近研究顯示caspase家族在PCD中的作用可能并非如此[15-16,21]。

在PCD中，細(xì)胞凋亡是一種重要的細(xì)胞死亡類型。細(xì)胞凋亡是一種主動(dòng)過程，它涉及一系列的基因激活、表達(dá)、調(diào)控等。細(xì)胞凋亡是多基因嚴(yán)格控制的過程，這些基因在種屬之間非常保守，如Bcl-2家族、caspase家族、癌基因c-myc、抑癌基因p53等。研究表明，切割GSDME的caspase-3在天然或非天然細(xì)胞凋亡中也發(fā)揮著不可替代的作用[17]，例如caspase-3能通過MAPK中的JNK子途徑發(fā)揮作用：在JNK雙磷酸化后激活JNK通路，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物AP-1活性并伴隨多種凋亡蛋白產(chǎn)生，之后激活線粒體Bcl-2家族等，釋放細(xì)胞色素C，細(xì)胞色素C和caspase-9或凋亡蛋白酶激活因子(Apaf-1)結(jié)合，作用于caspase-3，caspase-3與凋亡底物結(jié)合，引起細(xì)胞凋亡；并且在諸如此類的凋亡過程中，都能檢測到含量上升的活性化GSDME[15]。近期有報(bào)道顯示，caspase-1在GSDMD缺乏的細(xì)胞中，能引發(fā)細(xì)胞凋亡[16]。此外，GSDMA3在腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)所誘導(dǎo)的角化細(xì)胞中凋亡信號是必需的，GSDMA3通過直接增強(qiáng)caspase-3表達(dá)，導(dǎo)致了毛囊角化細(xì)胞凋亡[18]。

細(xì)胞焦亡是一種近年來發(fā)現(xiàn)的新的PCD，表現(xiàn)為細(xì)胞不斷脹大直至細(xì)胞膜破裂，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物和大量與炎癥密切相關(guān)的促炎癥因子釋放，在抗感染中發(fā)揮重要作用。細(xì)胞焦亡的引發(fā)主要有2種途徑。①經(jīng)典途徑：在PAMP和損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular pattern，DAMP)的作用下，胞質(zhì)內(nèi)感受器(NOD-like receptors，NLR)蛋白家族成員，如NLRP3(NOD-like receptor family, pyrin domain containing 3)炎性小體[19]等會識別這些信號，通過銜接蛋白ASC(apoptosis-associated speck-like protein with a caspase-recruitment domain)與caspase-1前體結(jié)合，激活caspase-1，caspase-1切割GSDMD，使其N端活性化而擁有在細(xì)胞質(zhì)膜上打孔的能力，釋放細(xì)胞內(nèi)容物，從而激活細(xì)胞焦亡；同時(shí)活化的caspase-1對IL-1β和IL-18的前體進(jìn)行切割，使IL-1β和IL-18活性化，其釋放至胞外后募集炎癥細(xì)胞聚集。②非經(jīng)典途徑：caspase 其他家族成員如caspase-4、5、11的前體在脂多糖等作用下被活化，活化的caspase-4、5、11切割GSDMD，誘導(dǎo)焦亡發(fā)生[20]；另一方面，促進(jìn)caspase-1活化，對炎癥因子IL-1β和IL-18的前體進(jìn)行切割，造成炎癥反應(yīng)。除了GSDMD以外，GSDME也被證實(shí)能在caspase-3的特異性切割作用下，其N端活性化，引起細(xì)胞焦亡[21]。研究發(fā)現(xiàn)，不但在鼠髓源巨噬細(xì)胞和293T細(xì)胞這類能表達(dá)GSDME的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了焦亡現(xiàn)象，而且像HeLa細(xì)胞這類不能表達(dá)GSDME的細(xì)胞，在經(jīng)過轉(zhuǎn)染一種編碼GSDME的質(zhì)粒后，也能發(fā)現(xiàn)焦亡現(xiàn)象[22]。最近一項(xiàng)研究表明，腺苷三磷酸(adenosine triphosphate，ATP)作為典型的激活因子誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞內(nèi)NLRP3炎性小體活化，導(dǎo)致caspase-1/ GSDMD介導(dǎo)的焦亡，然而當(dāng)NLRP3通路被感染性疾病阻斷時(shí)，ATP能通過caspase-3/GSDME誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞焦亡[23](圖1)。研究發(fā)現(xiàn)，GSDMD和GSDME的N端不但能引發(fā)細(xì)胞焦亡，而且能使線粒體膜滲透化，釋放細(xì)胞色素C和caspase-3前體等與凋亡相關(guān)的因子，激活凋亡小體[24]。

圖1 GSDM家族成員經(jīng)caspase切割后的活性化

Fig.1 GSDM family are activated after caspase cleavage

GSDMA3能通過自我調(diào)節(jié)，控制自身組分缺失并靶向線粒體，引起細(xì)胞自噬。GSDMA3的N端具有促自噬活性，而其C端則具有抑制自噬活性的功能。GSDMA3突變體通過失去整個(gè)C端結(jié)構(gòu)域來釋放N端結(jié)構(gòu)域固有的促自噬活性，然后GSDMA3的N末端結(jié)構(gòu)域與Hsp90/Hsp70復(fù)合物相關(guān)聯(lián)，通過線粒體導(dǎo)入受體Tom70傳遞給線粒體。在那里它與線粒體伴侶Trap1相互作用并誘導(dǎo)線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔開放，生產(chǎn)線粒體ROS，釋放細(xì)胞色素C，最終導(dǎo)致細(xì)胞自噬[25]。

中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(neutrophil extracellular traps，NETs)的形成，可導(dǎo)致一種形式的細(xì)胞死亡，稱為NETosis[26]。這是一種新發(fā)現(xiàn)的PCD方式，近年來的一些研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了GSDMD介導(dǎo)的NETosis機(jī)制。GSDMD 的C端結(jié)構(gòu)域(也稱為p20片段)與N端結(jié)構(gòu)域(也稱為p30片段)之間的連接裂解后，釋放了N端結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域寡聚形成細(xì)胞膜上的孔。這些小孔增加了細(xì)胞膜的通透性，促進(jìn)NETs或炎癥細(xì)胞因子的釋放，從而引發(fā)炎癥反應(yīng)的級聯(lián)反應(yīng)[27]。

有研究表明，缺乏GSDMD/caspase-8的調(diào)控會促進(jìn)細(xì)胞壞死性凋亡水平[28]。在293T等特殊細(xì)胞中，GSDME能在TNF等誘導(dǎo)下，經(jīng)caspase-3切割，使得細(xì)胞從凋亡狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)向繼發(fā)性壞死/焦亡轉(zhuǎn)變[29]，暗示了GSDM家族參與的各種PCD之間可能存在某種聯(lián)系。GSDME還被猜測能在PCD早期通過促進(jìn)細(xì)胞膜通透性，負(fù)調(diào)控凋亡細(xì)胞分裂成更小的膜結(jié)合小泡，有利于細(xì)胞內(nèi)促炎性物質(zhì)的釋放[30]。

2.3 GSDM家族在細(xì)菌感染中的作用

近年來，有關(guān)GSDM家族成員在細(xì)菌入侵宿主并規(guī)避免疫防御機(jī)制的研究已為熱點(diǎn)，其在部分細(xì)菌中的作用已得到證實(shí)。

沙門菌(Salmonella)感染能夠引起宿主細(xì)胞焦亡。沙門菌感染巨噬細(xì)胞后，其鞭毛蛋白等能引發(fā)caspase-1切割GSDMD，使其N端活性化，從而在細(xì)胞膜上打孔，引發(fā)細(xì)胞焦亡[31]；沙門菌感染中性粒細(xì)胞時(shí)會引發(fā)非經(jīng)典炎癥信號通路，并引起依賴GSDMD的NETosis，而GSDMD將這兩種細(xì)胞死亡方式聯(lián)系起來[32]。人GBP1能夠在沙門菌感染時(shí)增強(qiáng)caspase-4的激活，并導(dǎo)致依賴GSDMD的細(xì)胞焦亡，促進(jìn)抗細(xì)菌天然免疫[33]。沙門菌質(zhì)粒毒力基因spv在沙門菌侵入宿主機(jī)體和規(guī)避宿主免疫防御的過程中起到了關(guān)鍵作用。本課題組近階段研究顯示，spv可影響宿主細(xì)胞GSDM活化, 進(jìn)而干預(yù)細(xì)菌感染的進(jìn)程。沙門菌spv包括調(diào)控基因spvR和4個(gè)結(jié)構(gòu)基因spvA、spvB、spvC和spvD[34]。spvB編碼的效應(yīng)蛋白SpvB具有 二磷酸腺苷-核糖基轉(zhuǎn)移酶活性，它能共價(jià)修飾G-肌動(dòng)蛋白(G-actin)單體，從而抑制其聚合形成F-肌動(dòng)蛋白(F-actin)，最終影響細(xì)胞骨架解聚[34]。本課題組前期研究證實(shí)SpvB還能通過抑制自噬體的形成，阻止宿主細(xì)胞通過自噬清除細(xì)菌[35]。spvC編碼的效應(yīng)蛋白SpvC能通過抑制宿主體內(nèi)的MAPK信號途徑激活，從而降低促炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的水平，抑制炎癥反應(yīng)，促進(jìn)沙門菌的全身播散[36]。spvD編碼的效應(yīng)蛋白SpvD則具有caspase活性，通過抑制核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路從而抑制炎癥反應(yīng)，促進(jìn)沙門菌的全身播散[37]。

耶爾森菌(Yersinia)蛋白J(YopJ)是由耶爾森菌分泌到宿主細(xì)胞中的一種Ⅲ型分泌系統(tǒng)(T3SS)效應(yīng)蛋白，近年來YopJ被證實(shí)能夠通過抑制巨噬細(xì)胞等的MAPK通路和NF-κB通路等，調(diào)控細(xì)胞死亡。耶爾森菌能通過YopJ抑制TAK1來抑制TNF等細(xì)胞因子的表達(dá)，阻止IL-1前體的產(chǎn)生，并在TAK1抑制期間，通過caspase-8的激活，切割小鼠巨噬細(xì)胞中的GSDMD和GSDME，導(dǎo)致N端活化，在細(xì)胞膜上打孔及釋放內(nèi)容物，從而使細(xì)胞焦亡。耶爾森菌通過分泌YopJ，在抑制MAPK途徑和阻止IL-1前體釋放的同時(shí)，主動(dòng)引發(fā)細(xì)胞焦亡，從而在殺死巨噬細(xì)胞的同時(shí)抑制炎癥反應(yīng)，破壞宿主的免疫防御[38]。人類巨噬細(xì)胞具有抵抗YopJ介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡的能力，因此與嚙齒類動(dòng)物宿主相比，人類對耶爾森菌感染有更高的敏感性。

腸出血性大腸埃希菌(Enterohemorrhagicescherichiacoli，EHEC)分泌的志賀毒素2(Stx2)能激活人巨噬細(xì)胞THP-1中的caspase-4、GSDMD和NLRP3炎性小體，但不激活缺乏Stx受體CD77的小鼠巨噬細(xì)胞。Stx2介導(dǎo)的IL-1β分泌和細(xì)胞焦亡依賴于線粒體中富含的線粒體ROS以及GSDMD的裂解。抑制caspase-4激活，ROS生成及GSDMD缺陷會顯著減少Stx2介導(dǎo)的IL-1β生產(chǎn)和細(xì)胞焦亡。NLRP3炎性小體在Stx2誘導(dǎo)的GSDMD裂解中發(fā)揮重要作用，在NLRP3缺失的THP-1細(xì)胞中，這些反應(yīng)顯著降低。Stx2會激活NLRP3炎性小體上游的非經(jīng)典炎性小體和線粒體ROS，促進(jìn)細(xì)胞因子成熟和細(xì)胞吞噬。EHEC分泌的Stx2在其脂多糖的輔助作用下，促進(jìn)IL-1β和TNF-α的生成，并誘導(dǎo)GSDMD介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡，引發(fā)劇烈的炎癥反應(yīng)，對機(jī)體造成嚴(yán)重?fù)p傷[39]。

新洋蔥伯克霍爾德菌(Burkholderiacenocepacia)[40]是一種革蘭陰性機(jī)會致病菌，可引起囊性纖維化病患者發(fā)生嚴(yán)重的慢性肺部感染。新洋蔥伯克霍爾德菌采用一種被命名為TecA的非VgrG的Ⅵ型分泌系統(tǒng)(T6SS)，通過抑制Rho GTP酶活性，導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的解聚，從而在巨噬細(xì)胞中存活。TecA和其他細(xì)菌同源物攜帶caspase樣催化三聯(lián)物，通過在GTP酶Ⅰ型開關(guān)區(qū)域使保守的天冬酰胺去酰胺化，從而導(dǎo)致Rho GTP酶失活。RhoA脫氨會誘導(dǎo)caspase-1活化，該活化由家族性地中海熱病蛋白Pyrin介導(dǎo)，并最終使GSDMD被切割后活性化，引發(fā)PCD，促進(jìn)炎癥反應(yīng)。新洋蔥伯克霍爾德菌通過分泌TecA主動(dòng)介導(dǎo)PCD，引發(fā)炎癥使機(jī)體免受因細(xì)菌感染造成的致命損傷，從而與宿主達(dá)到共生或互利的狀態(tài)[41]。

新兇手弗朗西斯菌(Francisellanovicida)[42]能主動(dòng)通過AIM2炎性小體活化GSDMD，引發(fā)細(xì)胞焦亡，抑制環(huán)GMP-AMP合酶(cyclic GMP-AMP synthase, cGAS)驅(qū)動(dòng)Ⅰ型干擾素的產(chǎn)生，抵抗后者對其殺傷作用。有報(bào)道證實(shí)β干擾素(IFN-β)對新兇手弗朗西斯菌感染的反應(yīng)在GSDMD缺陷小鼠中升高。AIM2炎性小體激活的GSDMD在介導(dǎo)細(xì)胞焦亡的同時(shí)，還能導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)外鉀離子濃度失衡，最終耗盡細(xì)胞內(nèi)鉀離子。這種鉀離子外排對抑制cGAS依賴的IFN-β產(chǎn)生是充分且必要的[43]。

除此之外，GSDM家族在金黃色葡萄球菌感染(Staphylococcusaureus)造成的骨損傷[44]以及在志賀菌(Shigella)和肺炎鏈球菌(Streptococcuspneumoniae)等造成的細(xì)菌感染[45]引發(fā)的PCD中都起到了重要作用。

3 結(jié)語

研究表明，GSDM家族介導(dǎo)的宿主PCD在部分細(xì)菌入侵造成的感染中扮演了重要的角色。PCD是一種宿主機(jī)體在細(xì)菌入侵時(shí)重要的抵抗方式，它擁有提供抗原信息、圍困細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌使之不能離開細(xì)胞殘?bào)w和淘汰寄生體等功能，因此細(xì)菌在感染機(jī)體時(shí)一般會避免PCD。然而，迄今為止已發(fā)現(xiàn)眾多病原體能在感染機(jī)體時(shí)主動(dòng)引發(fā)PCD[38-39,41,43,46]。與上述PCD過程相關(guān)的GSDM家族則在細(xì)胞凋亡、細(xì)胞焦亡及繼發(fā)性壞死等方面起著無可替代的作用[31-46]。研究細(xì)菌感染與GSDM家族介導(dǎo)PCD之間的關(guān)系，能夠?yàn)榇祟惣膊〉呐R床醫(yī)治、預(yù)防以及新藥研發(fā)提供新思路。