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【特邀报告】仰望星空——邵峰院士讲先天免疫与细胞焦亡
李曙光/ 2018-12-02 15:46

北京生命科学研究所的邵峰院士报告的题目是《Innate immunity to cytosolic LPS: Pyroptosis & beyond》(对细胞溶质脂多糖的先天免疫:细胞焦亡及其他。笔者译)。

邵峰院士首先介绍了Toll样受体(TLR)介导的先天免疫,提到病原体相关的分子识别模式(PAMP)和受体识别模式(PRR)。随后他提出了第一个科学问题:先天免疫系统如何处理细胞溶质中的细菌?该板块由北京大学人民医院的王辉主任和中国医科大学的陈佰义主任主持。


细胞内细菌感染引发小鼠巨噬细胞的爆炸性和溶解性死亡,现在称为细胞焦亡。Capase-1(含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶1)被炎性体复合物激活;炎症传感器(NLRP3、MEFV等)中的功能增益突变引起各种自身炎症性疾病;细菌的细胞溶质感应导致caspase-1/11活化。那么caspase-1和11/4/5如何激活细胞焦亡呢?Caspase-1/11/4/5切割GSDMD以解开其Gasdermin-N结构域中的成孔活性;而Gasdermin-N移动到质膜诱导细胞焦亡。

细胞焦亡是对炎症(主机防御和修复)的保护,以清除疾病(炎症性损伤);而炎症反应过度/失控会加重疾病。以易受细菌感染的小鼠Gsdmd KO为模型,邵院士发现GSDMD缺陷的小鼠不会得受脂多糖诱导的脓毒病。系统性细胞焦亡可能是感染性休克的关键;而GSDMD可能是治疗脓毒病的新药靶点。研究还发现,GSDMD介导的细胞焦亡对酒精和非酒精诱导的脂肪性肝炎至关重要。

GSDMD属于哺乳动物中的大型Gasdermin家族,只有GSDMD含有caspase-1/11的切割位点;细胞焦亡是Gasdermin介导的程序性坏死细胞死亡。野生型的GSDME也可以将TNFα诱导的细胞死亡引导至细胞焦亡,但是通常用于细胞死亡研究的大多数癌细胞不表达GSDME;逆转GSDME的表观遗传沉默增加了癌细胞对化疗药物的敏感性。Gsdme 缺陷小鼠在小肠、脾脏和肺中受到保护,免受顺铂诱导的炎性损伤。需要注意的是,底物而非Capase决定了细胞死亡(凋亡或焦亡)的性质。

脂多糖内核寡糖的结构多样,但通常富含庚糖。细胞外添加ADP-庚糖(而非HBP)可能会激活NF-κB途径。ADP-庚糖诱导的NF-κB活化的全基因组CRISPR筛选鉴定出ALPK1和TIFA。ALPK1是ADP-庚糖的先天免疫受体。向小鼠注射ADP-庚糖会刺激Alpk1依赖性炎性细胞因子反应。ADP--庚糖本身进入哺乳动物细胞,可用作有效的免疫调节剂。

小结:

(1)细胞溶质脂多糖(其脂质A部分)被caspase-11/4/5直接识别,随之引发宿主细胞的细胞焦亡,这对于抗菌先天免疫防御以及感染性休克至关重要。

(2)细胞焦亡由gasdermin家族的成孔蛋白质执行,其中GSDMD被caspase-11/4/5(以及caspase-1)切割和活化,而GSDME是由caspase-3切割。

(3)ADP-庚糖是脂多糖的前体,直接被ALPK1识别,导致NF-κB介导的促炎症反应;ADP-庚糖是一种潜在的免疫调节剂。

华夏临床微生物与感染学术年会/京港感染论坛是一个“仰望星空、脚踏实地”的学术圣地,在这里我们可以争当讲者,分享自己的经验,也可以聆听大咖的前沿进展。邵峰院士的精彩学术报告展现了科研的精致与魅力,也让大家拓宽了思路与视野。


供稿:李曙光   编辑:孙世俊   摄影:武雍嵬

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