Jun 22, 2022

前言：細(xì)胞死亡是生命的基本過程之一，對生物個體的發(fā)育過程調(diào)節(jié)起著至關(guān)重要的作用。正常情況下，細(xì)胞死亡多以程序性死亡的方式進(jìn)行，包括但不限于細(xì)胞凋亡、細(xì)胞自噬、細(xì)胞壞死等等。1992年，Zychlinsky【1】 等在感染了福氏志賀菌的巨噬細(xì)胞中首次發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡（pyroptosis）現(xiàn)象。在當(dāng)時認(rèn)為，細(xì)胞焦亡過程需要Caspase的參與，屬于細(xì)胞凋亡的重要特征之一，因此被歸類于細(xì)胞凋亡的一種【2】。隨著近些年對細(xì)胞焦亡過程的研究逐漸深入，研究人員才發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡是不同于細(xì)胞凋亡的另一種細(xì)胞程序性死亡方式【3】。

正文：焦孔素（Gasdermins，GSDMs）家族目前共包含6個成員，分別為GSDMA, GSDMB, GSDMC, GSDMD, GSDME (也稱 DFNA5) 以及 PJVK (也稱 DFNB59)【4】，其中焦孔素D（GSDMD）于2015年【5】首次被揭露其通過N端結(jié)構(gòu)域?qū)|(zhì)膜進(jìn)行切割、寡聚化和易位，在膜上形成小孔而引起細(xì)胞焦亡的工作機(jī)制。隨后除DFNB59以外的其他成員陸續(xù)被證實具備相似的成孔活性，但是由于在小鼠體內(nèi)不存在焦孔素B（GSDMB）的同源蛋白，開展體內(nèi)實驗條件較為局限，因此相關(guān)研究最少， GSDMB在細(xì)胞焦亡中發(fā)揮的作用也存在爭議【6】。

來自美國Case Western Reserve University大學(xué)的Theresa T. Pizarro團(tuán)隊在Cell雜志發(fā)表題為GSDMB is increased in IBD and regulates epithelial restitution/repair independent of pyroptosis的文章，首次報道了GSDMB在腸道上皮組織的修復(fù)過程中的作用，其完全獨立于細(xì)胞焦亡過程。

研究人員通過對健康、患有克羅恩?。–D）和患有潰瘍性結(jié)腸炎（UC）的受試者分別進(jìn)行腸道活檢取樣，通過免疫組化染色和生化實驗，發(fā)現(xiàn)GSDMB在患者樣本中的表達(dá)量顯著高于健康受試者樣本（Figure 1），且主要集中在腸上皮細(xì)胞內(nèi)（Figure 2）。這些細(xì)胞顯示出與細(xì)胞增殖、遷移和粘附相關(guān)的豐富的基因信號通路，但不存在細(xì)胞焦亡現(xiàn)象。

Figure 1

Figure 2

隨后研究人員篩選出HT-29細(xì)胞系用于GSDMB的內(nèi)源性表達(dá)，并選用甲氨蝶呤作為GSDMB-FL的誘導(dǎo)物。免疫標(biāo)記實驗結(jié)果顯示甲氨蝶呤能夠誘導(dǎo)GSDMB-FL表達(dá)上調(diào)，并易位至質(zhì)膜，但是細(xì)胞對碘化丙啶（PI）的攝取并不顯著增加，因此可以判定該過程并不誘導(dǎo)細(xì)胞裂解死亡。

在該步驟中，對PI信號值的讀取使用Molecular Devices公司的SpectraMax i3X酶標(biāo)儀，于533/617nm激發(fā)/發(fā)射光波長進(jìn)行熒光強(qiáng)度測定。

此外，通過對野生型HT-29和攜帶突變型GSDMB的細(xì)胞做RNA-seq分析，顯示二者在與增殖、遷移和粘附相關(guān)的基因中存在明顯差異，而且后續(xù)實驗也發(fā)現(xiàn)，與野生型相比，突變型GSDMB對敲除GSDMB基因后的體外腸上皮細(xì)胞的愈傷功能的恢復(fù)效果較弱。該結(jié)果進(jìn)一步證實了GSDMB在調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞增殖和遷移中發(fā)揮的作用。

Figure 3

Figure 4

為了更好地了解 GSDMB 介導(dǎo)的腸上皮細(xì)胞有效恢復(fù)調(diào)節(jié)的潛在機(jī)制，研究人員將一系列的粘著斑動力學(xué)方向重要且已知的調(diào)節(jié)劑列舉出來并一一排除，最后發(fā)現(xiàn)與野生型相比，在非磷酸化的粘著斑激酶（FAK）表達(dá)量沒有明顯變化的情況下，敲除GSDMB的細(xì)胞內(nèi)磷酸化的FAK含量顯著降低。因此，GSDMB通過介導(dǎo)并調(diào)節(jié)FAK的磷酸化水平來影響細(xì)胞運(yùn)動和腸上皮細(xì)胞的重建及修復(fù)。

Figure 5

綜上所述，GSDMB是腸道上皮屏障功能恢復(fù)和腸道炎癥消退的關(guān)鍵因素，主要通過介導(dǎo)粘著斑激酶磷酸化通路，利用細(xì)胞增殖、遷移和粘附等功能來促進(jìn)腸上皮細(xì)胞恢復(fù)和修復(fù)，對炎癥性腸道疾病患者在疾病緩解期促進(jìn)粘膜傷口和潰瘍的愈合尤為重要。該研究結(jié)果為開發(fā)針對 GSDMB 的治療策略奠定了基礎(chǔ)，能潛在地用于改善腸道上皮修復(fù)和炎癥消退的效果，同時也能夠幫助更有效地治療影響腸道屏障功能的疾病，比如以克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎等為代表的一類炎癥性腸病。

【1】Zychlinsky A, Prevost M C, Sansonetti P J. Shigella flexneri induces apoptosis in infected macrophages[J]. Nature, 1992, 358(6382): 167-169.

【2】潘少容, 曾克武, 白云. 細(xì)胞焦亡研究進(jìn)展[J]. 生理科學(xué)進(jìn)展, 2019, 50(2):6.

【3】Brennan M A, Cookson B T. Salmonella induces macrophage death by caspase‐1‐dependent necrosis[J]. Molecular microbiology, 2000, 38(1): 31-40.

【4】Broz P, Pelegrin P, Shao F. The gasdermins, a protein family executing cell death and inflammation[J]. Nature Reviews Immunology, 2020, 20(3): 143-157.

【5】Shi J, Zhao Y, Wang K, et al. Cleavage of GSDMD by inflammatory caspases determines pyroptotic cell death[J]. Nature, 2015, 526(7575): 660-665.

【6】Li L, Li Y, Bai Y. Role of GSDMB in Pyroptosis and Cancer[J]. Cancer management and research, 2020, 12: 3033.

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