死亡細胞清除的陰與陽

發布時間：2019-09-16所屬分類：醫學職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘 要：機體每時每刻都有大量細胞凋亡，及時清除凋亡細胞對維持機體的免疫平衡至關重要，凋亡細胞被吞噬細胞清除過程分為：招募、識別和吞噬消化3個階段。凋亡細胞清除表現為沒有炎性反應或者一個已經存在的促炎反應在吞噬發生后被下調。當機體處于組織損傷

　　摘 要：機體每時每刻都有大量細胞凋亡，及時清除凋亡細胞對維持機體的免疫平衡至關重要，凋亡細胞被吞噬細胞清除過程分為：招募、識別和吞噬消化3個階段。凋亡細胞清除表現為沒有炎性反應或者一個已經存在的促炎反應在吞噬發生后被下調。當機體處于組織損傷和炎性反應狀態或生理應激時，細胞發生凋亡或壞死，若凋亡細胞不能及時清除也會繼發性壞死，細胞壞死釋放內源性危險信號分子，也稱為危險相關分子模式(DAMPs)。DAMPs在結構和功能上與侵入機體的外源性的保守的微生物即病原體相關分子模式的表面結構具有相似性，可被病原體識別受體(PRRs)識別，激活相關信號通路，產生自身抗體或活化其他免疫細胞，導致自身免疫性疾病或炎性反應。

　　關鍵詞：細胞凋亡; 細胞壞死; 死亡細胞清除; 胞葬

　　死亡是生命的一部分，多細胞生物的出生和生命維持每日需要數以億計的細胞死亡貫穿其生命周期。所謂細胞死亡的定義包括3個方面：(1)永久失去細胞膜的完 整 性;(2)細胞 裂 解 為 碎 片(主 要 指 凋 亡 小體);(3)被職業和非職業吞噬細胞吞噬。19世紀后期LLYA METCHINKOFF 因 發 現 吞 噬 細 胞 (phago-cytes)于1908年獲得諾貝爾生理醫學獎。細 胞 死 亡是機體發育、應激、感染和自穩的重要組成部分，正常成人每一天有500億個細胞死亡，細胞死亡后能夠迅速被鄰近細胞或巨噬細胞識別吞噬及消化，這個過程稱為胞葬(efferocytosis)。死亡細胞自身或細胞死亡時釋放的物質有利于死亡細胞的清除及免疫學轉歸。死亡細胞清除 缺 陷 與 自 身 免 疫 性 疾 病 和 自 身 炎 性 疾病密切相關，如系統性紅斑狼瘡、動脈粥樣硬化、慢性阻塞性肺疾病和糖尿病等[1]。

　　1 細胞死亡的主要方式

　　生命是由單個細胞發育而來，它需要分化成不同形式的細胞，進而形成一個復雜的有機體。在發育和后續生命中，伴 隨 著 數 億 個 細 胞 的 死 亡，有 些 細 胞 死亡是生理性的，有些是病理性的。很多科學家描述了自然發生的細胞死亡，然而大部分生物學家是對細胞的 生 命 更 感 興 趣。1965 年，LOCKSHIN 和 WIL-LIAMS首次提出程序化細胞死亡的概念，它 描 述 了細胞死亡是細胞在胚胎發育中，在特定空間和特定時間程序化死去的一種過程。1972年 KERR 根據這種在發育和組織穩態中發生的細胞死亡的形態學特征，提出了凋亡(apoptosis)一詞(來 源 于 希 臘 字，意 思 是落下，好像 葉 子 從 樹 上 落 下)，將它 與 壞 死(necrosis)即一種由物理化學等因素導致的細胞死亡區分開來[2]。

　　這些年來，很多研究者對細胞死亡的形態特征、理化性質、其發生的機制以及對機體的影響展開了深入研究，發現了 更 多 不 同 類 型 的 細 胞 死 亡 方 式，從 不同角度予以 不 同 的 分 類。細 胞 死 亡 可 根 據 其 形 態 分類：細胞凋亡、壞 死、細 胞 自 噬 或 有 絲 分 裂 災 難 等;可根據有無核酸酶或不同蛋白酶的酶學標準(半胱天冬酶，鈣激活中性 蛋 白 酶，組 織 蛋 白 酶 和 谷 氨 酰 胺 轉 氨酶)分類;還可 以 根 據 功 能(程 序 性 或 意 外，生 理 或 病理)分類;或根據免疫學特性(有或無免疫原性)分類。2009年和2012 年細 胞 死 亡 命 名 委 員 會(NCCD)[2-3]建議根據形態的標準統一分類細胞死亡，目前發現細胞死亡 有 凋 亡、壞 死、自 噬 性 細 胞 死 亡 (autophagiccelldeath)、角化 性 細 胞 死 亡(cornification)、非典 型細胞死亡。非典型細胞死亡又包括有絲分裂災難、失巢凋亡(anoikis)、沃勒變性(walleriandegeneration)、副凋亡(paraptosis)、細胞焦亡(pyroptosis)、焦亡性細胞壞死(pyronecrosis)、壞死 性 凋 亡(necroptosis)、內亡(entosis)、興奮性中毒(excitotoxicity)、胞外誘捕網致死(ETosis)、鐵死 亡(ferroptosis)以及紅細胞衰亡(suicidalerythrocytedeathoreryptosis)。2015年和2018年 NCCD 建 議 增 加 功 能 和 分 子 機 理 分 類[4-5]。2015年 NCCD將細胞死亡分為意外性細胞 死 亡(ac-cidentalcelldeath)和調節性細胞死亡(regulatedcelldeath)，調節性細胞死亡又包括程序性細胞死亡(pro-grammmedcelldeath)。

　　2 胞葬的機制

　　吞噬就是攝入大小超過0.5μm 的顆粒。在這個過程中，巨噬細胞通過細胞骨架重排包圍即將被消化的顆粒，形成 一 個 所 謂 的 吞 噬 環。環繞顆粒完成后，顆粒就被包埋 在 質 膜 小 囊 中，形 成 了 吞 噬 小 體，隨 后它成熟為吞噬溶酶體。

　　吞噬細胞不總是鄰近死亡細胞，所以它們必須被招募，被引誘 到 死 亡 細 胞 處 就 餐。職 業 吞 噬 細 胞(巨噬細胞和樹 突 狀 細 胞)和 非 職 業 吞 噬 細 胞(如 上 皮 細胞或內皮細胞)遷移到死亡細胞處，通 過 細 胞 表 面 受體識別和吞 噬 死 亡 細 胞，內 化(常 是 整 個 吞 噬)，降解和處理。對于凋亡細胞此過程是免疫耐受的;胞葬過程常分為4步：(1)“找到我(find-me)”信號招募吞噬細胞;(2)“吃我(eat-me)”信號識別和束縛死亡細胞;(3)吞噬死亡 細 胞;(4)處理、降解和對吞噬殘骸的免疫反應。

　　2.1 凋亡細胞清除過程的陰與陽

　　2.1.1 “找到我(find-me)”信號 吞噬細胞必須被凋亡細胞分泌的所謂的“找到我(find-me)”信號所趨化，S19核糖體蛋白二聚體(dRPS19)是第一個被發現的凋亡細胞趨化信號，它是核糖體的亞單位成分。發生交聯的 RPS19可趨化單核細 胞 和 巨 噬 細 胞，其 原 因與 G 蛋白偶聯受體 CD88相關。內皮-單核細胞激活多肽Ⅱ(EMAPⅡ)是從甲基膽蒽 A 條件培 養 基 培 養的小鼠成纖維肉瘤細胞中分離到的一種多肽，EMAP Ⅱ對中性粒細胞和單核細胞均有化學趨化性，并能誘導中性粒細胞 髓 過 氧 化 物 的 釋 放 及 單 核 細 胞 腫 瘤 壞死因子(TNF)-α的產生[1，6]。

　　生發中心 B細胞在親和力成熟過程中增加凋亡，這些凋亡細胞釋放膜相關 CX3CL1(或fractalkine)微顆粒，被巨噬細 胞 經 典 趨 化 受 體 CX3CR1感知，介 導巨噬細胞到凋亡細胞處。

　　胱天蛋白酶活化磷脂酶 A2導致產生和釋放溶血卵磷脂(LPC)，LPC被 G 蛋白偶聯受體 G2A 感知，刺激巨噬細胞招募。同樣凋亡細胞釋放的1-磷酸-鞘氨醇(S1P)被多 種 G 蛋 白 偶 聯 受 體 S1P-R1-5識別，介導吞噬細胞 趨 化。然 而 這 些 磷 脂 在 體 內 循 環 中 的 濃度高于凋亡細胞釋放的濃度，它們的體內功能沒有很好評估。因此，這種趨化活性僅僅是局部的。

　　可能最有潛 力 的“找 到 我”信 號 是 核 苷 酸。通 過活化縫隙鏈接蛋白1通道(Panx1)以胱天蛋白酶依賴釋放 ATP 和 UTP，被 吞 噬 細 胞 表 面 嘌 呤 受 體 如P2Y2探 知。體內用糖皮質激素治療干擾核苷酸/P2Y2相互作 用 導 致 凋 亡 胸 腺 細 胞 增 加。ATP 既是 “找 到 我 ”信 號，同 時 也 是 危 險 相 關 分 子 模 式(DAMPs)，可警 告 天 然 免 疫 系 統。壞死細胞釋放的尿酸既是“找到我”信號，同時也是炎癥小體的活化因子。

　　凋亡細胞釋放的乳鐵蛋白(lactoferrin)是已知的 “keep-out”信號 或 抗 趨 化 信 號(anti-chemotacticsig-nal)，死亡中性粒細胞和嗜酸性粒細胞釋放，對中性粒細胞抗趨化作用;乳鐵蛋白可以選擇性抑制嗜酸性粒細胞的募集。但 是 它 對 單 核 細 胞 和 巨 噬 細 胞 向 補 體成分 C5a的趨化卻沒有影響。活細胞表達的補體調節因子如 CD46和 H 因子抑制補體活化瀑布起到潛在抗 趨 化 作 用�？� 之 吞 噬 細 胞 感 知 “找 到 我 (find-me)”信 號 和 “keep-out”信 號，兩種在體內處于平衡狀態。

　　2.1.2 “吃我(eat-me)”信號 細胞死亡的環境是復雜的，有多種細 胞 存 在，包 括 死 亡 細 胞、健 康 細 胞、免疫細胞。吞噬 細 胞 必 須 從 眾 多 的 細 胞 中 區 分 出 死 亡細胞，這樣才能 維 持 穩 態，促 進 正 常 的 發 育 并 避 免 不期望的炎癥發生。

　　在凋亡的過程中新的分子會出現在細胞的表面。最熟知的就是磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine)從細胞膜的內 表 面 進 入 外 表 面。鈣 離 子 介 導 的 陽 離 子通道 TMEM16F介導脂質顛倒(lipidscrambling)，胱天蛋白 酶-3切割 拼 接 酶 Xkr8，完成磷脂酰絲氨酸外翻。翻轉酶(flippase)ATP11C 正常 將 氨 基 磷 脂 從 胞外轉移到胞漿，凋亡時胱天蛋白酶-3酶切 ATP11C使其失去活性。

　　盡管磷脂酰絲氨酸在很多生物膜是少量組分，但是磷脂酰絲 氨 酸 有 很 重 要 生 物 學 功 能。膜 外 暴 露 的磷脂酰絲氨酸是“吃我(eat-me)”信號，是凋亡細胞識別和清除的必需組分。吞噬細胞通過膜受體結合，如T 細胞免疫球蛋白域黏蛋白域受體-4(Tim-4)、腦特異血管生成抑制因子-1(BAI-1)、穩定素-2(stabilin-2)等。也可以通過體液中的橋梁分子結合，如乳脂球表皮生長因子-8(MFG-E8)、GAS-6、蛋白S，識別吞噬細胞表面 受 體 如 整 合 素 αvβ3、αvβ5或 TAM 受體(Ty-ro3-Axl-Mer)。磷脂 酰 絲 氨 酸 與 相 應 受 體 結 合 后 導致細胞骨架重排，完成吞噬細胞殘骸[1，7-8]。

　　磷脂酰絲氨酸對巨噬細胞識別和吞噬的重要性首先發現于紅細胞，衰老的紅細胞清除跟凋亡細胞類似，依賴 Fas-半胱 天 冬 酶-3/半胱 天 冬 酶-8信號 導 致的磷脂酰絲氨酸外翻;還有 N-乙酰葡萄糖胺和巖藻糖的表達增加。這 些 變 化 累 積 成 一 個 對 吞 噬 細 胞 來 說代表強烈的“吃我(eat-me)”信號的凋亡特異性的表面模式。

　　正常情況下活細胞或活化細胞外膜磷脂酰絲氨酸濃度極低，不被吞噬。即使組成性表達 TMEM16F，也不被吞噬。吞 噬 細 胞 如 何 區 別 磷 脂 酰 絲 氨 酸 陽 性 的死亡細胞和活細胞呢?事實上活細胞表面表達“不吃我(don′teat-me)”信號，如 CD31、CD47和 CD61。活細胞表面表達 CD31、CD47和 CD61，陰性調節吞噬細胞吞 噬，即使這些細胞表達磷脂酰絲氨酸也不被吞噬，見圖2。

　　活細胞上的 CD47，又稱整聯蛋白(IAP)，與巨噬細胞上的信號調節蛋白α鏈(SIRPα)相互作用可以負相調控吞噬作 用，并對固有免疫系統產生抑制作用。如果存在于紅細胞表面的 CD47表達減少，則脾的紅髓區巨噬細胞對紅細胞的吞噬作用增強，這也是溶血性貧 血 的 發 病 因 素 之 一;如果存在于血小板表面的CD47表達減少，則會導致巨噬細胞吞噬破壞血小板，這與特發性血小板減少性紫癜發病緊密相關。同 樣活細胞上的 CD31可以與吞噬細胞上的 CD31相互作用，提供一個空間上的排斥作用來抑制吞噬作用。不同細胞 CD31表達不同，某些白細胞 CD31的表達下調對有效率的吞噬是必要的。

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　　此外，磷脂酰絲氨酸不是唯一“吃我(eat-me)”信號。其他如ICAM-3，氧化 LDL-樣分 子、糖 化 表 面 蛋白、C1q結合血清蛋白均被認為是“吃 我(eat-me)”信號。胞內內質網上的鈣網蛋白(calreticulin)轉運到胞漿外膜也作為“吃我(eat-me)”信號被吞噬細胞識別。胞葬被“吃我(eat-me)”信號和“不吃我(don′teat-me)信號”平衡調 節，很 清 楚 死 亡 細 胞 通 過 表 達 表 面 識 別分子促進自身被吞噬細胞識別和清除。