史客松， 馬臣杰， 馬玲玲， 曾 瑾

( 1. 寧夏大學(xué) 西部特色生物資源保護(hù)與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 銀川 750021;2. 寧夏大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 銀川 750021)

細(xì)胞死亡是指生物細(xì)胞永久的中止執(zhí)行生理功能的狀態(tài)。細(xì)胞可能自發(fā)地出現(xiàn)個(gè)體程序性死亡，也可能由于疾病或創(chuàng)傷造成不可逆的損傷而死亡。而細(xì)胞死亡的方式一直是生命科學(xué)研究中的熱點(diǎn)，細(xì)胞在受到各種外界的刺激或在生理的自然狀態(tài)下，可以通過啟動(dòng)不同的死亡途徑而進(jìn)入死亡程序，進(jìn)而產(chǎn)生不同的形態(tài)和生理結(jié)果。特別是在受到病原體感染時(shí)，宿主細(xì)胞會(huì)啟動(dòng)死亡機(jī)制，以響應(yīng)微生物的感染。多細(xì)胞生物最本質(zhì)的免疫防御機(jī)制之一是犧牲受感染的細(xì)胞以使剩余細(xì)胞受益[1]；而另一方面，細(xì)胞死亡也可以使病原體受益，許多病原體的存活和擴(kuò)散策略是誘導(dǎo)受感染宿主細(xì)胞死亡，細(xì)菌即可從宿主細(xì)胞逃逸，并擴(kuò)散至鄰近細(xì)胞。特別是能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)侵入和繁殖的病原體，會(huì)通過多種機(jī)制來操縱宿主細(xì)胞的死亡和存活途徑，以達(dá)到在宿主機(jī)體中的生存和繁衍的目的。

1965年，在對(duì)昆蟲細(xì)胞的研究中，首次提出了細(xì)胞死亡是由一系列程序性的級(jí)聯(lián)事件組成的，細(xì)胞可以在發(fā)育期間由于病原體入侵或細(xì)胞應(yīng)激和代謝紊亂而啟動(dòng)程序性細(xì)胞死亡過程，從那時(shí)起對(duì)程序性細(xì)胞死亡的意義和機(jī)制進(jìn)行了廣泛的研究。細(xì)胞凋亡，壞死性凋亡和細(xì)胞焦亡是近年來被普遍接受的細(xì)胞程序性死亡途徑[1]。

凋亡是程序性細(xì)胞死亡研究中第一個(gè)被廣泛研究的。在大多數(shù)情況下，細(xì)胞的凋亡是由基因調(diào)控的細(xì)胞主動(dòng)死亡方式，并保持免疫沉默。相反，壞死性凋亡和焦亡則是裂解細(xì)胞的被動(dòng)死亡方式，并允許釋放潛在的免疫刺激因子。多項(xiàng)證據(jù)表明，當(dāng)這兩種細(xì)胞死亡途徑被激活時(shí)，可誘導(dǎo)體內(nèi)炎癥反應(yīng)，并且由此可以造成多種炎癥疾病的病理變化[2]。

1 細(xì)胞焦亡的發(fā)現(xiàn)

在細(xì)胞所具有的多種受感染后的死亡方式中，細(xì)胞凋亡可能是最早被定義并被廣泛認(rèn)可的細(xì)胞死亡程序，它在機(jī)制上是由半胱氨酸依賴性天冬氨酸特異性蛋白酶或半胱天氨酸酶-3(cysteine-aspartic proteases-3，Caspase-3)和Caspase-7執(zhí)行一系列功能的。細(xì)胞中的Caspase活化后切割細(xì)胞中的PARP(poly ADP-ribose polymerase，DNA修復(fù)酶)等，導(dǎo)致一系列的細(xì)胞凋亡的特征，包括細(xì)胞質(zhì)和核的固縮，DNA切割并維持完整的質(zhì)膜，凋亡細(xì)胞的內(nèi)容物被包被在膜封閉的凋亡小體中，進(jìn)而被其他細(xì)胞吞噬并降解，整個(gè)過程并不伴隨炎癥的發(fā)生[3]。

Zychlinsky等[4]發(fā)現(xiàn)感染弗氏志賀桿菌的巨噬細(xì)胞的死亡并不依賴于Caspase-3，而是依賴于Caspase-1，但是他們沒有對(duì)此現(xiàn)象作出解釋。直到2001年Brennan和Cookson等發(fā)現(xiàn)鼠傷寒沙門氏菌感染的巨噬細(xì)胞中也出現(xiàn)了相似的情況，并對(duì)這種特別的程序性細(xì)胞死亡方式進(jìn)行描述，提出這是一種新的死亡方式，并命名為“細(xì)胞焦亡(Pyroptosis)”[5]。Fink 等研究發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞焦亡過程中，細(xì)胞質(zhì)膜發(fā)生破損，內(nèi)容物釋放到細(xì)胞外，進(jìn)而引起炎性反應(yīng)，并產(chǎn)生脫氧核糖核酸碎片化[6]。2009年，細(xì)胞死亡命名委員會(huì)(Nomenclature Committeeon Cell Death, NCCD)根據(jù)細(xì)胞死亡的表觀形態(tài)學(xué)，將其分為13種類型，其中就有細(xì)胞焦亡[7]。這對(duì)豐富和深入研究感染性疾病的致病機(jī)理和制訂治療策略具有重大的意義，而細(xì)胞焦亡(Pyroptosis)也成為最近幾年細(xì)胞死亡研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

2 細(xì)胞焦亡的經(jīng)典激活途徑和非經(jīng)典激活途徑

細(xì)胞焦亡是由炎性小體引發(fā)的一種程序性細(xì)胞死亡方式，具有促使炎性因子加工成熟并分泌釋放至細(xì)胞外的特點(diǎn)，是先天免疫系統(tǒng)對(duì)病原體產(chǎn)生的重要免疫反應(yīng)。目前將細(xì)胞焦亡的激活途徑分為兩種——經(jīng)典激活途徑和非經(jīng)典激活途徑。

2.1 細(xì)胞焦亡經(jīng)典激活途徑

Martinon等提出當(dāng)細(xì)胞受到某些病原體或毒素、RNA、DNA等免疫刺激物的影響后，可引起胞內(nèi)模式識(shí)別受體(Pattern recognition receptors, PRR)的寡聚化，組裝形成炎性復(fù)合體，含有Caspase-1的激活和募集結(jié)構(gòu)域(Caspase recruitment domain, CARD)的炎癥小體直接募集pro-Caspase-1，并使2 個(gè)相鄰pro-Caspase-1發(fā)生水解，產(chǎn)生具有酶活性的Cleaved-Caspase-1，Cleaved-Caspase-1切割I(lǐng)L-1β 和IL-18 前體，并將其轉(zhuǎn)化為活性形式[8]；由于依賴Caspase-1的活化，細(xì)胞焦亡在發(fā)現(xiàn)之初的很長一段時(shí)間里被稱為Caspase-1介導(dǎo)的單核細(xì)胞死亡。 Caspase-1屬于在大多數(shù)真核生物中進(jìn)化上保守的炎癥Caspase家族成員，作為一種蛋白酶，最初被認(rèn)為可以將白細(xì)胞介素1β(Interleukin 1β, IL-1β)和IL-18的無活性前體進(jìn)行加工成熟，從而被稱為IL-1β轉(zhuǎn)換酶(Interleukin 1β converting enzyme, ICE)；IL-1β是一種內(nèi)源性熱原，可刺激發(fā)熱、白細(xì)胞組織遷移、多種細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)； IL-18則誘導(dǎo)IFNγ的產(chǎn)生，對(duì)T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的激活很重要。 IL-1β和IL-18在一系列炎癥和自身免疫疾病的發(fā)病機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用。雖然這兩種細(xì)胞因子并沒有參與到細(xì)胞死亡過程中，但它們的產(chǎn)生可以解釋細(xì)胞焦亡引起的炎癥反應(yīng)[9]。因此，可以將由炎性小體激活、Caspase-1介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡稱為經(jīng)典細(xì)胞焦亡激活途徑。

2.2 細(xì)胞焦亡非經(jīng)典激活途徑

Li等發(fā)現(xiàn)Caspase-1敲除小鼠對(duì)注射致死劑量的脂多糖(LPS)具有高度抗性[10]。有趣的是，缺乏Caspase-11的小鼠也能抵抗致命劑量的LPS注射。當(dāng)致死劑量LPS注射至Caspase-11基因5-nt缺失的129型小鼠中(產(chǎn)生截短的Caspase-11)，檢測(cè)到IL-1β產(chǎn)生受阻。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，Caspase-11本身可以通過CARD與LPS中脂質(zhì)A部分高親和性結(jié)合識(shí)別LPS，進(jìn)而觸發(fā)Caspase-11寡聚化，并使其活化；Caspase-11也可以引發(fā)小鼠巨噬細(xì)胞死亡以應(yīng)對(duì)各種革蘭氏陰性菌感染。由于所引起的細(xì)胞死亡在形態(tài)上類似于Caspase-1誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡，所以這樣的細(xì)胞死亡形式被稱為非經(jīng)典途徑激活的細(xì)胞焦亡。在人類細(xì)胞中的Caspase-4和Caspase-5也具有相同的功能，并且也是通過直接與LPS結(jié)合而被激活；故由Caspase-4、Caspase-5和Caspase-11介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡稱為非經(jīng)典細(xì)胞焦亡激活途徑。Caspase-4不僅在單核細(xì)胞中表達(dá)，而且在包括上皮細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞在內(nèi)的多種非單核細(xì)胞中也發(fā)揮作用[11]。

圖1 細(xì)胞焦亡研究的發(fā)展歷程

3 細(xì)胞焦亡的關(guān)鍵效應(yīng)分子——Gasdermin 蛋白

3.1 Gasdermin D蛋白

Caspase-1和Caspase-11/4/5被激活后如何執(zhí)行下游信號(hào)事件引發(fā)細(xì)胞焦亡？從1992年首次提出后的20多年，這個(gè)問題并沒有受到太多關(guān)注。直到2015年，研究發(fā)現(xiàn)GSDMD(Gasdermin D, GSDMD)蛋白在細(xì)胞焦亡中扮演著關(guān)鍵效應(yīng)蛋白的角色[7,12]。Kayagaki課題組發(fā)現(xiàn)具有乙基-N-亞硝基脲誘變小鼠的骨髓巨噬細(xì)胞在LPS刺激后顯示IL-1β分泌受阻[13]。此外，GSDMD基因缺陷小鼠也可以免受致死劑量的脂多糖的影響。GSDMD在不同的組織和細(xì)胞類型中廣泛表達(dá)，支持了細(xì)胞焦亡不限于巨噬細(xì)胞的觀點(diǎn)[14]。近年的一些研究表明，細(xì)胞焦亡產(chǎn)生的主要效應(yīng)分子IL-1β似乎在介導(dǎo)腸道炎癥中發(fā)揮著主導(dǎo)作用，然而腸上皮細(xì)胞(Intestinal epithelia cell,IEC)本身不產(chǎn)生顯著水平IL-1β，盡管在其他部位復(fù)層上皮則顯示可以在感染激活NLRP3后，產(chǎn)生相當(dāng)量的IL-1β；在腸道中，似乎固有層吞噬細(xì)胞構(gòu)成腸道炎癥IL-1β的主要來源[15]。

GSDMD名稱來自于同源小鼠基因，該基因被發(fā)現(xiàn)在胃腸組織和皮膚中大量表達(dá)；GSDMD在哺乳動(dòng)物中高度保守，含有約480個(gè)氨基酸，分為兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，C-末端抑制結(jié)構(gòu)域(RD)和N-末端效應(yīng)結(jié)構(gòu)域(PFD)，它們通過中間的長環(huán)相連接。Shi等研究發(fā)現(xiàn)僅僅GSDMD的Gasdermin -N結(jié)構(gòu)域在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的表達(dá)即可在細(xì)胞膜表面形成小孔，釋放出IL-1β，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡的發(fā)生[9]；由于Gasdermin -C結(jié)構(gòu)域?qū)asdermin -N的抑制性結(jié)合，使得全長的GSDMD無活性。重組Gasdermin -N也顯示出對(duì)4,5-二磷酸磷脂酰肌醇和心磷脂強(qiáng)烈的特異性結(jié)合[9]。有研究表明Gasdermin -N結(jié)構(gòu)域?qū)?xì)菌也具有極高的毒性，鑒于4,5-二磷酸磷脂酰肌醇和心磷脂分別存在于哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)菌內(nèi)膜中，因此提出了一個(gè)假設(shè)，即Gasdermin -N結(jié)構(gòu)域可以直接靶向與動(dòng)物細(xì)胞和細(xì)菌的質(zhì)膜結(jié)合并使其裂解[3]。至此，研究者勾畫出細(xì)胞焦亡的更詳細(xì)的過程，具體如圖2所示：當(dāng)細(xì)菌、病毒和毒素等感染細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞通過一定途徑促使炎癥小體形成，激活依賴Caspase-1 的細(xì)胞焦亡經(jīng)典信號(hào)通路或依賴Caspase-4/5/11的細(xì)胞焦亡非經(jīng)典信號(hào)通路，活化后的Caspase-1或Caspase-11/4/5剪切Gasdermin D，將Gasdermin D 的C-末端抑制結(jié)構(gòu)域(RD)和N-末端效應(yīng)結(jié)構(gòu)域(PFD)分開。而PFD可在細(xì)胞膜上寡聚化，即形成原聚體(聚合度更完整的蛋白質(zhì)組裝單元)，約16個(gè)原聚體可在細(xì)胞膜上組成對(duì)稱且規(guī)則的孔道，孔道的內(nèi)徑大多為10～16 nm，所以細(xì)胞中直徑小于這個(gè)孔的內(nèi)容物，如IL-18和IL-1β等因子就可以通過這個(gè)GSDMD孔道釋放出去，而直徑為25～30 nm的核糖體和較大的細(xì)胞器則不會(huì)通過這樣的孔道泄漏出細(xì)胞。質(zhì)膜上GSDMD孔道的形成破壞了細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓，最終導(dǎo)致細(xì)胞膨脹溶解。而正是由于GSDMD的成孔作用，使細(xì)胞焦亡在細(xì)胞形態(tài)上出現(xiàn)質(zhì)膜的破裂，從而與細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死性凋亡有所區(qū)別[17]。Sarhan等將耶爾森氏菌毒力因子(YopJ)和一種轉(zhuǎn)化生長因子激酶1(TAK1)抑制劑作用于小鼠巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)兩者均抑制了TAK1，并激活了Caspase-8，激活的Caspase-8剪切GSDMD和GSDME，從而導(dǎo)致細(xì)胞焦亡的發(fā)生；研究中還發(fā)現(xiàn)GSDMD的缺少可能延遲了質(zhì)膜的破裂，從而使細(xì)胞死亡形態(tài)由焦亡回到凋亡[18]。

由此可見，Gasdermin 蛋白對(duì)于細(xì)胞焦亡發(fā)生的重要性不言而喻，所以細(xì)胞焦亡也可以理解為一種由Gasdermin 介導(dǎo)的程序性細(xì)胞死亡。此外，活化的GSDMD可在細(xì)菌膜上形成孔以殺死細(xì)菌，但仍需要進(jìn)一步的體內(nèi)功能證據(jù)來支持細(xì)菌膜上GSDMD孔的形成，進(jìn)而確定GSDMD蛋白如何通過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)膜并發(fā)揮作用。

圖2 細(xì)胞焦亡的Caspase-1依賴的經(jīng)典和 Caspase-4/5/11依賴的非經(jīng)典誘導(dǎo)激活機(jī)制Figure 2 Canonical Caspase-1-dependent and non-canonical Caspase-4/5/11-mediated pyroptosis pathways

研究表明當(dāng)志賀毒素作用THP-1細(xì)胞時(shí)，除了Caspase-4被活化剪切Gasdermin D蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞焦亡，剪切的Gasdermin D蛋白所形成的Gasdermin D的N端還可以導(dǎo)致線粒體活性氧(ROS)的增加，促成NLRP3炎性小體的組裝，進(jìn)而導(dǎo)致pro-IL-1β的剪切，說明NLRP3可能還參與到細(xì)胞焦亡的非經(jīng)典誘導(dǎo)途徑中[19]。所以NLRP3有可能是細(xì)胞焦亡經(jīng)典誘導(dǎo)途徑和非經(jīng)典誘導(dǎo)途徑的中間連接點(diǎn)。但是NLRP3炎性小體的具體激活機(jī)制尚不清晰，恰巧的是有研究發(fā)現(xiàn)不同的NLRP3刺激物可導(dǎo)致反式高爾基體網(wǎng)絡(luò)(TGN)的解體，分解后的TGN(dTGN)具有帶負(fù)電荷的磷酸脂酰肌醇-4-磷酸，而NLRP3可通過其自身保守的多堿性區(qū)域與dTGN上帶負(fù)電荷的磷脂酰肌醇-4-磷酸(PtdIns4P)發(fā)生鍵合，使NLRP3招募到dTGN中；此時(shí)dTGN充當(dāng)NLRP3的支架，募集細(xì)胞凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(Apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD, ASC)，以此激活Caspase-1，從而激活經(jīng)典性細(xì)胞焦亡[20]。

3.2 Gasdermin 蛋白家族

Gasdermin (GSDM)家族由Gasdermin A(GSDMA)、Gasdermin B(GSDMB)、Gasdermin C(GSDMC)、Gasdermin D(GSDMD)、Gasdermin E(GSDME)和Pejvakin(PJVK)組成[21]。除PJVK外，所有GSDMs都由保守的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域組成：C-末端抑制結(jié)構(gòu)域(RD)和N-末端效應(yīng)結(jié)構(gòu)域(PFD)，其中N-末端結(jié)構(gòu)域具有細(xì)胞毒性，而全長結(jié)構(gòu)則不具有細(xì)胞毒性，這表明GSDMs蛋白家族的C-末端(GSDMs-C)具有自身抑制和保護(hù)作用，而正由于C末端的存在，GSDM蛋白在未被裂解的情況下不會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。而RD一旦被水解去除，其PFD便可與脂質(zhì)組分結(jié)合，在細(xì)胞膜上形成孔洞[11]。目前研究發(fā)現(xiàn)除PJVK外，幾乎所有GSDMs的N端結(jié)構(gòu)域都具有在質(zhì)膜上形成孔道的能力；GSDMs中只有GSDMD誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡的機(jī)制比較明確。人類基因組可編碼單個(gè)GSDMA，而小鼠基因組可編碼GSDMA1、GSDMA2和GSDMA3。小鼠不攜帶GSDMB的基因。人類有一個(gè)編碼GSDMC基因的單拷貝，而小鼠基因組中則有4個(gè)拷貝；人和小鼠中都有可編碼GSDMD、GSDME和PJVK的基因，其中小鼠中GSDMD、GSDME和PJVK各有一個(gè)同源物。研究發(fā)現(xiàn)GSDMA、GSDMB、GSDMC和GSDMD在食道和胃中都有所表達(dá)，GSDMA和GSDMC在皮膚中有所表達(dá)，而GSDMB、GSDMC和GSDMD都能在腸道中表達(dá)，PJVK在內(nèi)耳的毛細(xì)胞和聽覺系統(tǒng)的其他細(xì)胞中有所表達(dá)[22]。目前研究發(fā)現(xiàn)GSDMD可由Caspase-1/4,5/11激活，GSDME可由Caspase-3激活，GSDMB可被Caspase-3, Caspase-6, Caspase-7切割，其切割方式類似于GSDMD，而GSDMA、 GSDMC和PJVK還不清楚由哪些炎性Caspase家族蛋白激活，激活后的Gasdermin 蛋白的N端會(huì)在與質(zhì)膜中的脂質(zhì)結(jié)合并形成大的由16個(gè)原聚體組成的GSDM孔道，導(dǎo)致IL-1β和IL-18等炎性因子的釋放和細(xì)胞死亡(圖3)[23]。

圖3 Gasdermin蛋白家族成員在細(xì)胞焦亡中的作用[23]

研究發(fā)現(xiàn) GSDMA3的表達(dá)可使Caspase-3表達(dá)上調(diào)，意味著GSDMA3可能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。在人胚胎腎細(xì)胞293(Human embryonic kidney cells 293)細(xì)胞中，以及攜帶相同突變的小鼠GSDMA3中還可以通過自噬誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，與此同時(shí)GSDMA3也可能在細(xì)胞焦亡中發(fā)揮一定的作用，但是尚未鑒定出切割人或小鼠的GSDMA蛋白酶，同時(shí)GSDMA3在質(zhì)膜上成孔的機(jī)制尚不清楚[24]。

GSDMB 與質(zhì)膜結(jié)合的偏好不同于其他GSDM。全長的GSDMB和N末端結(jié)構(gòu)域都可以與4,5-二磷酸磷脂酰肌醇和糖脂硫苷脂結(jié)合。GSDMB與人類免疫疾病有關(guān)，但詳細(xì)的分子機(jī)制尚未清楚。最近有研究發(fā)現(xiàn)，GSDMB 通過直接結(jié)合Caspase-4的CARD結(jié)構(gòu)域促進(jìn)Caspase-4活性，此研究可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一種新型的GSDMB 介導(dǎo)的非經(jīng)典誘導(dǎo)途徑細(xì)胞焦亡的調(diào)節(jié)機(jī)制，并提出了治療炎性疾病的潛在新策略[25]。此外，子宮頸癌和乳腺癌患者的GSDMB表達(dá)量有所增加，也暗示GSDMB可能和這些疾病有關(guān)。

關(guān)于GSDMC的功能知之甚少，研究發(fā)現(xiàn)GSDMC在正常上皮細(xì)胞中不表達(dá)，但 GSDMC在惡性黑色素瘤中表達(dá)增加，而又在食管癌和胃癌中受到抑制；但是目前還沒有研究發(fā)現(xiàn)Gasdermin C在人和小鼠疾病中發(fā)揮作用[22]。

目前，在GSDM蛋白家族中，GSDMD誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡的機(jī)制較為清楚，但是對(duì)于GSDMD在引發(fā)細(xì)胞焦亡的過程中，如何識(shí)別炎性相關(guān)的Caspase的分子機(jī)制還不是非常清楚。Rühl等人發(fā)現(xiàn)在GSDMD活化后，質(zhì)膜重塑機(jī)制中的內(nèi)體分選復(fù)合物Ⅲ會(huì)被募集到質(zhì)膜，對(duì)GSDMD-N端的穿孔作用進(jìn)行調(diào)整，在一定程度上會(huì)使IL-1β的分泌下調(diào)。此研究對(duì)細(xì)胞焦亡期間的細(xì)胞存活機(jī)制具有十分重要的意義[26]。

GSDMD與很多疾病有關(guān)，其中GSDMD還可以引起膿毒癥。新的研究表明，GSDMD還可以促進(jìn)中性粒細(xì)胞胞外陷阱的形成，這可能為治療炎性疾病開辟新的治療途徑[27]。有趣的是，剪切后GSDMD除了會(huì)導(dǎo)致受感染的宿主細(xì)胞發(fā)生焦亡，同時(shí)還能殺死宿主細(xì)胞外面的細(xì)菌。這些研究都豐富了人們對(duì)GSDM家族蛋白的認(rèn)識(shí)[28]。

人類GSDME在結(jié)直腸癌細(xì)胞系和原發(fā)性結(jié)直腸癌組織中被甲基化，說明GSDME可能是腫瘤抑制因子，并通過在癌細(xì)胞中誘導(dǎo)程序性細(xì)胞死亡而起作用。也有研究表明，GSDME與耳聾有關(guān)。Lu等研究發(fā)現(xiàn)GSDME在各種肺癌細(xì)胞系中都有表達(dá)，而在肺癌細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)有細(xì)胞焦亡和細(xì)胞凋亡的發(fā)生，證明了GSDME與細(xì)胞焦亡和細(xì)胞凋亡都有密切的聯(lián)系，而且可能在特定的情況下發(fā)生相互轉(zhuǎn)換[29]。同時(shí)，Wang等研究發(fā)現(xiàn)Caspase-3功能的喪失并沒有阻止由Caspase-7激活引起的細(xì)胞凋亡，還發(fā)現(xiàn)Caspase-3也能通過剪切GSDME誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，首次揭示了GSDME將化療藥物誘導(dǎo)的胃癌細(xì)胞中Caspase-3依賴性細(xì)胞凋亡轉(zhuǎn)化為細(xì)胞焦亡[30]。這樣證明了GSDME和癌細(xì)胞之間關(guān)系密切，也表明由GSDME誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡機(jī)制可能為抗腫瘤治療提供新的研究方向。

PJVK(也稱為DFNB59)是一種與人和小鼠聽力損傷相關(guān)的蛋白質(zhì)。人類PJVK 在毛細(xì)胞、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)節(jié)、內(nèi)耳和神經(jīng)元的細(xì)胞中都有表達(dá)[31]； PJVK定位在過氧化物酶體膜上，是HepG2細(xì)胞中氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的過氧化物酶體增殖所必需的。而缺乏PJVK的耳蝸中的細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致過氧化物酶體功能障礙和抗氧化防御能力受損。有研究表明Pejvakin基因的突變導(dǎo)致常染色體隱性聽力損失，也證明PJVK和聽力損傷有關(guān)。目前有研究證明了毛細(xì)胞中PJVK的丟失，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的聽力損失，而神經(jīng)元中的PJVK基因的丟失不會(huì)導(dǎo)致這種情況，這說明PJVK基因在其他器官細(xì)胞中和毛細(xì)胞中的作用機(jī)制不同[31]。而PJVK所引起的聽力相關(guān)的這些生理現(xiàn)象是否與細(xì)胞焦亡有關(guān)，目前還未見報(bào)道。但是PJVK對(duì)于人工耳蝸的研究會(huì)有很大的幫助，同時(shí)對(duì)治療聽力損失可能是一個(gè)新的研究靶點(diǎn)。

4 展望

由于在正常生理?xiàng)l件下，GSDMs蛋白的N-端成孔結(jié)構(gòu)域被C-末端結(jié)構(gòu)域所抑制，只有被炎性Caspase切割活化后才會(huì)發(fā)揮作用，而完整的GSDMs對(duì)細(xì)胞維持正常的生理活動(dòng)沒有影響，因此，科學(xué)家推測(cè)GSDMs蛋白作為多種疾病，特別是炎性疾病的治療靶點(diǎn)更為安全有效。也有一些科學(xué)家則關(guān)注GSDMs蛋白所引起的細(xì)胞焦亡可能對(duì)侵入機(jī)體中的病原體具有殺傷作用，而將GSDMs蛋白作為治療感染性疾病的切入點(diǎn)；隨著近年來對(duì)GSDMs蛋白家族各蛋白的深入研究，發(fā)現(xiàn)由其介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡與多種疾病 (如腫瘤、耳聾、脫發(fā)、炎癥性腸病以及哮喘等) 有密切聯(lián)系。最近的研究發(fā)現(xiàn)GSDMs蛋白家族在中風(fēng)中也起著重要的作用，GSDMs作為中風(fēng)治療的潛在靶標(biāo)具有可行性[24]。

隨著細(xì)胞焦亡的機(jī)制逐漸清晰，科學(xué)家愈加認(rèn)識(shí)到它在細(xì)胞炎性程序死亡機(jī)制中的重要作用。目前細(xì)胞焦亡與傳染性疾病、慢性炎癥以及自身免疫性疾病、神經(jīng)退行性疾病、心腦血管疾病、癌癥、艾滋病等都有一定的聯(lián)系。因此，對(duì)于細(xì)胞焦亡機(jī)制的研究不僅有助于我們進(jìn)一步了解細(xì)胞程序性死亡的多樣性，而且為細(xì)胞焦亡所導(dǎo)致的相關(guān)疾病的治療和藥物開發(fā)提供新的研究靶標(biāo)。