羅云海 許玉鋒 秦富豪 張語(yǔ)琪 文藝群 藺 婷 王賢文 羅晶婧 何迎春1，2，

(湖南中醫(yī)藥大學(xué)1 中醫(yī)藥防治眼耳鼻咽喉疾病湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，2 湖南省中醫(yī)藥防治眼耳鼻咽喉疾病與視功能保護(hù)工程技術(shù)研究中心，3 中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院，長(zhǎng)沙市 410208，電子郵箱：1240989539@qq.com；4 湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸科，長(zhǎng)沙市 410007；5 湖南中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)院，長(zhǎng)沙市 410208)

【提要】 細(xì)胞焦亡是不同于細(xì)胞壞死、凋亡、自噬的一種細(xì)胞程序性死亡的新形式，其與鼻咽癌等多種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。故本文對(duì)細(xì)胞焦亡、細(xì)胞焦亡相關(guān)炎癥小體或炎癥因子與鼻咽癌之間關(guān)系進(jìn)行綜述，為鼻咽癌的防治提供新思路。

鼻咽癌是頭頸部最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。2020年全球新發(fā)鼻咽癌病例133 354例，我國(guó)病例主要集中在東南部省份，是一種具有明顯民族和地理分布特征的疾病[1]。鼻咽癌的病因十分復(fù)雜，其中包括感染病毒、遺傳因素和環(huán)境因素[2-3]，遺傳易感性和EB病毒感染間復(fù)雜的相互作用是導(dǎo)致鼻咽癌發(fā)生的重要原因[4]。目前，鼻咽癌的治療主要根據(jù)臨床病理分期，以控制局部疾病并防止遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移為目的開(kāi)展手術(shù)、放射治療、化學(xué)藥物等治療，但預(yù)后仍不盡如人意[5]。

細(xì)胞焦亡是細(xì)胞程序性死亡的方式之一，其會(huì)引起較強(qiáng)的炎癥反應(yīng)從而參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。研究表明，腫瘤炎性小體通過(guò)募集中性粒細(xì)胞在調(diào)控細(xì)胞焦亡中起著關(guān)鍵作用，而含pyrin結(jié)構(gòu)域的NLR家族蛋白3(NLR family pyrin domain-containing 3,NLRP3)、黑色素瘤缺乏因子2(absent in melanoma 2,AIM2)和視黃酸誘導(dǎo)基因蛋白Ⅰ等炎性小體在EB病毒相關(guān)的鼻咽癌中呈高表達(dá)，同時(shí)腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞的存在與鼻咽癌患者獲得更好的生存情況顯著相關(guān)，因此，腫瘤炎性小體是EB病毒相關(guān)鼻咽癌患者良好預(yù)后的標(biāo)志和潛在的治療靶點(diǎn)[6]。本文就細(xì)胞焦亡以及細(xì)胞焦亡相關(guān)炎癥小體或炎癥因子與鼻咽癌之間的關(guān)系展開(kāi)綜述。

1 細(xì)胞焦亡的概念

細(xì)胞焦亡最初發(fā)現(xiàn)于1992年，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)感染弗氏志賀氏菌的巨噬細(xì)胞發(fā)生了裂解，由于當(dāng)時(shí)對(duì)細(xì)胞程序性死亡的認(rèn)識(shí)僅僅停留在細(xì)胞凋亡，因此認(rèn)為這是細(xì)胞凋亡的一種類(lèi)型[7]。直到2001年，細(xì)胞焦亡這個(gè)概念才被Cookson和Brennan首次提出，他們將這種含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase,Caspase)-1依賴(lài)性的細(xì)胞死亡與一般的細(xì)胞意外死亡區(qū)分開(kāi)，并命名為細(xì)胞焦亡[8]。細(xì)胞焦亡和細(xì)胞凋亡、細(xì)胞壞死在形態(tài)學(xué)上有著不同，細(xì)胞焦亡同時(shí)會(huì)引發(fā)局部及全身炎癥反應(yīng)，這是因?yàn)榧?xì)胞膜完整性喪失后，胞內(nèi)容物被釋放，最終導(dǎo)致了炎性反應(yīng)的發(fā)生，而細(xì)胞凋亡不會(huì)引起炎性反應(yīng)。但是，三者之間也有一些相似的特點(diǎn)，例如細(xì)胞焦亡和細(xì)胞凋亡都會(huì)發(fā)生核固縮、染色質(zhì)DNA斷裂等。

2 細(xì)胞焦亡的分子機(jī)制

Caspase蛋白家族是一種高度保守的天冬氨酸特異性半胱氨酸家族，目前發(fā)現(xiàn)的Caspase家族成員共有15種，主要分布在哺乳類(lèi)動(dòng)物中，其中主要與炎性反應(yīng)相關(guān)的成員有Caspase-1、Caspase-4、Caspase-5、Caspase-11，而Caspase-2、Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7、Caspase-8、Caspase-9、Caspase-10主要與細(xì)胞凋亡相關(guān)[9]。在2018年細(xì)胞死亡命名委員會(huì)提出的最新定義中，細(xì)胞焦亡被定義為是一種由炎性的Caspase蛋白(如Caspase-1、Caspase-4、Caspase-5、Caspase-11)活化介導(dǎo)的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡，其關(guān)鍵過(guò)程是由消皮素蛋白家族成員執(zhí)行的質(zhì)膜孔形成[10]。細(xì)胞焦亡的啟動(dòng)依賴(lài)于特定的Caspase蛋白，根據(jù)細(xì)胞接受刺激、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面的不同，細(xì)胞焦亡又被分為Caspase-1主導(dǎo)的經(jīng)典途徑和Caspase-4、Caspase-5、Caspase-11主導(dǎo)的非經(jīng)典途徑[11]。

2.1 細(xì)胞焦亡的經(jīng)典途徑 Caspase-1依賴(lài)性途徑被稱(chēng)為細(xì)胞焦亡的經(jīng)典途徑。正常情況下Caspase-1是以無(wú)活性的酶原形式(pro-Caspase-1)存在于細(xì)胞質(zhì)中，當(dāng)經(jīng)典的炎性小體發(fā)揮作用后才被激活。當(dāng)模式識(shí)別受體接收到危險(xiǎn)信號(hào)分子刺激之后，會(huì)通過(guò)接頭蛋白ASC來(lái)招募pro-Caspase-1，以組裝形成炎性小體，然后激活Caspase-1分子，進(jìn)一步切割下游消皮素D的目的蛋白,使其被切割成兩端，包括N-末端域和C-末端域。這些步驟會(huì)致使細(xì)胞膜上形成有活性的孔隙，水分子等物質(zhì)會(huì)順利進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)并引起細(xì)胞的腫脹與裂解，最終導(dǎo)致細(xì)胞焦亡[12-13]。

消皮素D作為Caspase-1的下游靶蛋白參與經(jīng)典的細(xì)胞焦亡途徑。消皮素D蛋白是消皮素家族中最常見(jiàn)的成員，該蛋白是細(xì)胞焦亡中最不可缺少的一環(huán)[14]，同時(shí)也是被研究最多的一個(gè)細(xì)胞焦亡相關(guān)蛋白。人類(lèi)的消皮素D蛋白由242個(gè)氨基酸的氨基末端結(jié)構(gòu)域、43個(gè)氨基酸的中間連接部分和199個(gè)氨基酸的具有自動(dòng)抑制N端活性的羧基末端結(jié)構(gòu)域共同組成[15]。當(dāng)發(fā)生細(xì)胞焦亡時(shí)，消皮素D被活化的Caspase-1和Caspase-11切割分為N端和C端，其中消皮素D-N端作為主要的功能域參與細(xì)胞焦亡，而消皮素D-C端則可以起到自體抑制功能[16-17]。消皮素D被切割之后，消皮素D-N端會(huì)移除消皮素D-C端的抑制性結(jié)構(gòu)域，使自身從單體變成寡聚物轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜；消皮素D-N端會(huì)與細(xì)胞膜上磷脂酰肌醇、磷脂酸和磷脂酰絲氨酸連接并發(fā)生低聚化，產(chǎn)生直徑大多在10～14 nm之間的氣孔，直徑大小為4.5 nm的白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-18很容易通過(guò)這些氣孔，導(dǎo)致促炎癥因子的釋放，隨之細(xì)胞腫脹并破裂，最終發(fā)生細(xì)胞焦亡[13,17]。

2.2 細(xì)胞焦亡的非經(jīng)典途徑 細(xì)胞焦亡的非經(jīng)典途徑不依賴(lài)于Caspase-1，而是主要依賴(lài)于Caspase-4/5/11的激活。小鼠的Caspase-11以及在人體內(nèi)的對(duì)應(yīng)的Caspase-4/5與脂多糖的保守結(jié)構(gòu)脂質(zhì)A在被細(xì)胞內(nèi)的脂多糖刺激后直接被激活。當(dāng)Caspase-4/5/11被活化后，消皮素D蛋白被切割并最終導(dǎo)致細(xì)胞焦亡的發(fā)生[18-19]。2016年之后，一些新的細(xì)胞焦亡分子機(jī)制逐漸被發(fā)現(xiàn)：Pannexin-1是細(xì)胞上一個(gè)控制小分子物質(zhì)進(jìn)出的通道蛋白，其在非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑的脂多糖免疫應(yīng)答過(guò)程中起十分重要的作用。細(xì)胞焦亡過(guò)程中，由Pannexin-1蛋白斷裂形成通路釋放的三磷酸腺苷會(huì)一直刺激嘌呤能離子通道型受體7通道，使細(xì)胞內(nèi)鉀離子、鈉離子、鈣離子外流，細(xì)胞膜內(nèi)外離子的平衡被打亂，細(xì)胞腫脹并破裂，最終導(dǎo)致細(xì)胞焦亡[20]。

3 細(xì)胞焦亡與鼻咽癌

隨著研究的深入，炎癥細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的作用機(jī)制逐漸被人們認(rèn)識(shí)。最近研究表明，卵巢癌、頭面部鱗狀細(xì)胞癌、乳腺癌等腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與各種致炎因子水平的升高密切相關(guān)[21]。在鼻咽癌微環(huán)境中也可以見(jiàn)到大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，鼻咽癌的發(fā)生和發(fā)展與炎癥反應(yīng)密切相關(guān)[22]。鼻咽組織細(xì)胞長(zhǎng)期暴露在炎癥環(huán)境中會(huì)發(fā)生癌變，而各類(lèi)炎癥小體是引起細(xì)胞焦亡的關(guān)鍵物質(zhì)。然而，目前鼻咽癌、炎癥、細(xì)胞焦亡三者之間的關(guān)系及相互作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究[6,23]。

3.1 炎癥小體與鼻咽癌 炎癥小體是一種細(xì)胞內(nèi)大分子量的多蛋白復(fù)合體，包括類(lèi)型識(shí)別受體[NLRP3、含Caspase 募集結(jié)構(gòu)域(Caspase recruitment domain,CARD)的NLR家族蛋白4、AIM2等]、接頭蛋白ASC及Caspase-1蛋白，它們作為天然免疫系統(tǒng)的一部分發(fā)揮作用[24]。炎癥小體能識(shí)別病原相關(guān)分子模式或者宿主來(lái)源的損傷相關(guān)分子模式，并且在細(xì)胞焦亡中發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)[25]。NLR蛋白家族中含有Pyrin結(jié)構(gòu)域的蛋白亞家族被稱(chēng)為NLRP，其中NLRP3是該家族中最具有特征性的亞型之一，也是被研究的最多的一個(gè)蛋白。NLRP3組成的多蛋白復(fù)合體，即NLRP3炎性小體，主要由NLRP3蛋白、ASC及pro-Caspase-1蛋白三部分組成[26]，這些蛋白在炎癥反應(yīng)與細(xì)胞焦亡中各司其職：當(dāng)宿主受到損傷時(shí)，NLRP3炎性小體被激活，同時(shí)ASC和Caspase-1被募集，NLRP3蛋白和ASC共同激活Caspase-1；而pro-Caspase-1蛋白通過(guò)CARD與ASC結(jié)合，組成一個(gè)大的胞質(zhì)復(fù)合體，Caspase-1在它們的協(xié)同作用下被激活；同時(shí)IL-1β前體和IL-18前體也會(huì)被激活的Caspase-1切割成IL-1β和IL-18，這些細(xì)胞因子共同發(fā)揮作用來(lái)促進(jìn)促炎細(xì)胞因子、趨化因子和生長(zhǎng)因子的表達(dá)，最終誘發(fā)炎癥和細(xì)胞焦亡，并招募和激活其他免疫細(xì)胞[27]。

NLRP3炎癥小體及其參與的細(xì)胞焦亡在多種腫瘤和自身免疫性疾病中都發(fā)揮著重要的作用，其中NLRP3的激活與鼻咽癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[27]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3激活釋放的IL-1β、IL-18參與了鼻咽部的炎癥，并誘發(fā)細(xì)胞焦亡[28]。湯俊照等[25]研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3炎癥小體在鼻咽癌組織中的表達(dá)明顯升高，并且鼻咽癌患者的無(wú)復(fù)發(fā)生存率和無(wú)瘤生存率與NLRP3表達(dá)情況密切相關(guān)。此外，Chung等[29]研究表明，線(xiàn)粒體OxPhos組分的高水平表達(dá)會(huì)激活NLRP3炎性小體，并引發(fā)細(xì)胞焦亡，這或?qū)⒊蔀楸茄拾┲委熍c預(yù)防復(fù)發(fā)的一個(gè)新靶點(diǎn)。由此可見(jiàn)，研究NLRP3炎性小體以及其參與的細(xì)胞焦亡，對(duì)于解釋鼻咽癌的發(fā)生、發(fā)展具有重大意義，但炎性小體、細(xì)胞焦亡與鼻咽癌之間的具體相互作用還需要進(jìn)一步研究。

3.2 促炎因子與鼻咽癌 IL-1β、IL-18屬于IL-1家族，均為促炎因子，是炎癥反應(yīng)以及腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中不可缺少的一部分。IL-1β和IL-18都可以由巨噬細(xì)胞生成，但是兩者的區(qū)別在于IL-1β同時(shí)也可以由單核細(xì)胞生成，而IL-18可以由樹(shù)突細(xì)胞和上皮細(xì)胞分泌。

研究表明，IL-1β可在組織受到感染和損傷之后在體內(nèi)發(fā)揮促炎作用并誘發(fā)細(xì)胞焦亡：組織受到感染或損傷后，IL-1β前體被誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄，同時(shí)在與其相關(guān)聯(lián)的NACHT結(jié)構(gòu)域的誘導(dǎo)下，與Caspase-1發(fā)生寡聚化并促進(jìn)Caspase-1的激活；激活的Caspase-1剪切IL-1β前體，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腎L-1β，最終被分泌到細(xì)胞外，與相應(yīng)受體結(jié)合，促進(jìn)了白細(xì)胞募集、釋放炎性介質(zhì)，導(dǎo)致炎性反應(yīng)發(fā)生，進(jìn)而誘發(fā)細(xì)胞焦亡[28]。IL-1β的生成受到兩個(gè)步驟的嚴(yán)格管控：核因子κB介導(dǎo)的非分泌型IL-1β前體的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)，以及炎性小體介導(dǎo)的IL-1β前體裂解為分泌型的IL-1β。其中，核因子κB通路可活化IL-1β，進(jìn)而招募大量的腫瘤相關(guān)性中性粒細(xì)胞，這些中性粒細(xì)胞可以抑制細(xì)胞焦亡，最終抑制鼻咽癌的發(fā)展[6]。Cai等[30]研究發(fā)現(xiàn)，鼻咽癌細(xì)胞中表達(dá)的EB病毒潛伏膜蛋白1(latent membrane protein 1,LMP1)與炎癥相關(guān)基因的表達(dá)及抗原提呈有關(guān)。LMP1與細(xì)胞外信號(hào)因子配合發(fā)揮作用，激活細(xì)胞的糖酵解過(guò)程，糖酵解生成的丙酮酸可活化pro-Caspase、IL-1β前體和NLRP3炎癥小體，啟動(dòng)細(xì)胞焦亡；同時(shí)，丙酮酸可以激活核因子κB信號(hào)通路和骨髓來(lái)源的抑制性細(xì)胞，起到抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)生的作用，并可下調(diào)細(xì)胞抗腫瘤的免疫應(yīng)答[31]，但其主效應(yīng)還有待進(jìn)一步研究。

IL-18是在脂多糖導(dǎo)致休克的小鼠肝臟中提取出的一種多肽，能夠誘導(dǎo)γ干擾素的產(chǎn)生[31]，其作為促炎因子誘發(fā)的炎癥反應(yīng)在細(xì)胞焦亡的經(jīng)典途徑發(fā)揮重要作用。Liou等[32]對(duì)50例鼻咽癌標(biāo)本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)鼻咽癌微環(huán)境中IL-18水平明顯高于正常組織；還有研究表明，IL-18在鼻咽癌的發(fā)生中起到了重要作用[22]。但I(xiàn)L-18參與的細(xì)胞焦亡在鼻咽癌發(fā)病中的作用有待進(jìn)一步研究。

4 中醫(yī)藥干預(yù)細(xì)胞焦亡在鼻咽癌中的應(yīng)用價(jià)值

中國(guó)傳流醫(yī)學(xué)并沒(méi)有鼻咽癌的病名，但根據(jù)鼻咽癌的癥狀，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代鼻咽癌與《外科正宗》之言“失榮”、《醫(yī)宗金鑒·外科心法要訣》之言“石疽”、《諸病源候論·卷五十》之言“惡核”近似[33]。有學(xué)者認(rèn)為，鼻咽癌的主要病機(jī)為“氣虛染毒”，可能是人體鼻咽癌上皮細(xì)胞某些缺陷提高了局部甚至全身相關(guān)細(xì)胞對(duì)致癌因素的易感性[34]。有研究表明，中藥及其有效成分或者是一些組方對(duì)細(xì)胞焦亡參與的疾病有著明確的調(diào)控作用，例如三草降壓湯(由夏枯草、龍膽草、益母草三草以及芍藥甘草組成)可以通過(guò)調(diào)節(jié)核因子κB/NLRP3/IL-1β信號(hào)通路抑制細(xì)胞焦亡[35]，燈盞乙素可以抑制細(xì)胞內(nèi)Caspase-11的活化和消皮素d N端的生成，抑制細(xì)胞焦亡的發(fā)生[36]。Jiang等[37]研究發(fā)現(xiàn)，從紫云英提取出來(lái)的干酪素可以抑制酪蛋白誘導(dǎo)的鼻咽癌5-8F細(xì)胞Caspase-1炎癥小體的形成和炎性細(xì)胞因子的釋放，最終達(dá)到抗鼻咽癌的作用，而Caspase-1炎癥小體和炎性細(xì)胞因子與細(xì)胞焦亡密切相關(guān)。因此，通過(guò)中醫(yī)藥干預(yù)細(xì)胞焦亡或?qū)Ρ茄拾┑闹委熅哂袧撛诘膽?yīng)用價(jià)值。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，細(xì)胞焦亡是主要由炎性Caspase介導(dǎo)的一種細(xì)胞程序性死亡。NLRP3炎癥小體可以激活Caspase-1，而Caspase-1則會(huì)使pro-IL-1β及pro-IL-18形成成熟的IL-1β及IL-18并引發(fā)細(xì)胞炎癥；同時(shí)，Caspase-1切割下游因子消皮素D，這些行為會(huì)在細(xì)胞膜上形成活性孔隙，導(dǎo)致細(xì)胞焦亡發(fā)生。鼻咽癌的發(fā)生、發(fā)展與炎癥反應(yīng)密切相關(guān)，故炎癥小體/因子所引起的細(xì)胞焦亡可能在鼻咽癌中發(fā)揮重要作用。多種中藥成分以及組方對(duì)細(xì)胞焦亡具有調(diào)控作用，隨著研究的深入，中醫(yī)藥調(diào)控細(xì)胞焦亡或?qū)⒂糜诒茄拾┑姆乐巍?/p>