劉佳，孫天勝

近年來，作為一種可調控的細胞死亡途徑，necroptosis成為惡性腫瘤[1]、免疫性疾病[2]及缺血性心血管病[3]等領域的研究熱點。研究表明，necroptosis廣泛參與上述疾病的病理生理過程。在神經(jīng)系統(tǒng)病變中，相關研究多集中在神經(jīng)退行性疾病[4]，而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷方面的探索剛剛起步。本文就necroptosis的主要信號通路及其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷病理生理過程的作用進行綜述。

1 Necroptosis及其相關信號通路

1.1 Necroptosis的特征

一直以來，壞死被定義為由強烈的物理、化學及生物因素刺激，導致細胞快速、不可控的死亡[5]。盡管這一細胞死亡方式廣泛參與各種疾病的病理生理過程，但是因其不可控性而未引起人們足夠的重視。然而，近年來的一些研究表明，有部分壞死可能像凋亡那樣，由特定因子啟動，按照一定信號通路和程序發(fā)生，可以對其過程進行調控，這一過程被學者們稱為“necroptosis”[6]。目前認為，necroptosis是指由死亡受體配體啟動、通過死亡受體介導的一種特殊的細胞壞死方式。這一過程有自己獨特的信號通路，可以被小分子化合物necrostatin-1(Nec-1)特異性抑制，而不受凋亡阻斷劑的影響[7]。

在形態(tài)學方面，necroptosis具有明顯的壞死特征，主要表現(xiàn)為細胞器腫脹、細胞膜完整性破壞，核內染色質缺乏明顯的形態(tài)改變等[8]。此外，在necroptosis過程中，會釋放大量損傷相關分子，引發(fā)嚴重的局部炎癥反應，導致大量炎癥細胞浸潤和激活[9]。截至目前，人們對相關機制仍然知之甚少。

1.2 Necroptosis相關信號通路

1.2.1 Necroptosis的啟動 如前所述，necroptosis的啟動需要死亡受體與配體的結合?，F(xiàn)已知的配體主要包括腫瘤壞死因子α(TNF-α)[10]、Fas配基(Fasligand,FasL)[11]、腫瘤壞死因子相關凋亡誘生配基(tumor necrosis factor related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)等，它們的活化受體分別是腫瘤壞死因子受體1(tumor necrosis factor receptor 1,TNFR1)、Fas和TRAILR[12]。目前，還不清楚上述配體與其受體結合后是否激活共同的下游信號通路。其中TNF-α/TNFR所介導的信號通路研究得較為廣泛，且機制較為清楚。TNF-α由激活的巨噬細胞產(chǎn)生[13]，通常情況下它能夠誘導細胞的凋亡；但新的證據(jù)表明，它也可以導致腫瘤細胞的壞死[14]。

TNFR1及TNFR2為TNF-α的特異性細胞表面受體。由于TNFR2缺乏死亡結構域，TNFR1便成為介導TNF-α活動的主要受體。TNF-α通過與TNFR1的胞外段結合而引起胞內段構象的改變，將其激活[15]。

1.2.2 復合體的形成 TNFR通過與包含死亡結構域的蛋白結合，形成復合體Ⅰ，觸發(fā)下游信號[16]。這些蛋白主要包括受體交互作用蛋白1(receptor interaction protein 1,RIP1)、凋亡蛋白細胞抑制物(cellular inhibitor of apoptosis proteins,cIAPs)、TNFR相關因子2(TNF receptor-associated factor 2,TRAF2)和TRAF5等[17]。外界環(huán)境的各種刺激使得復合體Ⅰ在不同的信號通路之間進行切換，從而決定細胞是存活還是死亡。

該復合體中某些蛋白的泛素化在這一過程中起了決定性作用[18]。RIP1是具有同源性N-末端激酶結構域的RIP家族的一員，其泛素化狀態(tài)決定著它是作為促進存活的信號分子還是導致死亡的激酶。在去泛素化以后，RIP1從復合體Ⅰ中解離，被釋放到胞漿中，迅速被復合體Ⅱ所募集。復合體Ⅱ又被稱為死亡誘導信號復合體，由腫瘤壞死因子受體相關死亡結構域(tumor necrosis factor receptor associated death domain,TRADD)、Fas相關死亡結構域(Fas-associated death domain,FADD)、RIP1和caspase-8組成。如果復合體Ⅱ中caspase-8被藥物或RNA干擾所阻斷，胞漿中的RIP3通過其同型作用結構域部分與RIP1的相應部分結合，形成死亡小體[19]。RIP1和RIP3可被某種激酶磷酸化，啟動caspase非依賴的necroptosis[20]。

RIP1與RIP3形成復合物及磷酸化是necroptosis發(fā)生的關鍵性步驟[21]，而且不出現(xiàn)于其他形式的細胞死亡中，因此也是necroptosis的特異性生化標記。RIP1與RIP3同為necroptosis發(fā)生的必須要素，后者的作用更為專一和重要，是壞死通路與凋亡通路的“分路器”[22]。在對小鼠成纖維細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，RIP3是選擇啟動細胞凋亡或necroptosis的分子開關。當RIP3缺乏而RIP1過量表達時，誘發(fā)細胞凋亡；當RIP1缺乏而RIP3過量表達時，則誘發(fā)necroptosis[23]。

1.2.3 Necroptosis的執(zhí)行 目前，RIP3下游的分子機制仍然不明確。前期的研究表明，在所有細胞器均未發(fā)現(xiàn)RIP3的定植，說明RIP3活化后并不直接作用于細胞器，可能在胞漿中募集、活化其他蛋白，將信號進一步下傳[24]。有研究表明，TNF-α誘導的細胞壞死需要活性氧(reactive oxygen species,ROS)的參與，而RIP3可以加速線粒體活性氧的釋放。此外，對T293細胞進行研究發(fā)現(xiàn)，在TNF-α誘導的necroptosis中，RIP3可以提高糖原磷酸化酶、谷氨酸氨連接酶及谷氨酸脫氫酶1的活性。據(jù)此推測，活性氧導致的脂質過氧化、生物能量代謝級聯(lián)反應、溶酶體膜通透化和線粒體釋放凋亡誘導因子等細胞毒性因子，都參與necroptosis效應的產(chǎn)生[25]。

2 Necroptosis與中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷

2.1 Necroptosis與腦損傷

腦損傷后，神經(jīng)元出現(xiàn)一系列異常變化，如缺血缺氧導致的細胞裂解、細胞器游離、細胞腫脹等。Degterev等在小鼠大腦中動脈缺血再灌注損傷模型中，使用necroptosis的特異性阻斷劑Nec-1，發(fā)現(xiàn)這種小分子化合物能顯著減小梗死面積，其作用呈劑量依賴性；與凋亡阻斷劑Z-VAD.fmk相比，Nec-1的給藥時間窗更長[26]。該實驗首次證實了necroptosis參與了缺血缺氧造成的腦組織損害。此后，Nec-1的治療效果在小鼠的腦外傷模型中同樣得到了驗證。在該項研究中，Zerong等發(fā)現(xiàn)側腦室內注射Nec-1可以緩解損傷急性期細胞膜通透性的異常增高，可在48 h內減少中性粒細胞的浸潤和小神經(jīng)膠質細胞的激活，保護大腦神經(jīng)元，從而使模型動物的運動及認知功能得到改善。上述結果充分證明，necroptosis與腦外傷后神經(jīng)細胞損傷關系密切[27]。

2.2 Necroptosis與脊髓損傷

作為一種高致殘率的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷性疾病，脊髓損傷后神經(jīng)細胞損傷相關機制的研究從未停止過。現(xiàn)有證據(jù)表明，經(jīng)典的細胞死亡方式——凋亡[28]、自噬[29]和壞死，均在其中扮演了重要的角色。其中，凋亡和自噬相關研究較多，也較為透徹，而針對壞死，特別是necroptosis與脊髓損傷后神經(jīng)細胞丟失及神經(jīng)功能障礙的研究未見相關報道。

實驗證實，脊髓損傷后數(shù)小時，組織內可見散在出血點，部分神經(jīng)元開始破裂、溶解，神經(jīng)元數(shù)目減少，白質脫髓鞘及大量微型空洞形成等。上述結果表明，壞死是脊髓損傷急性期神經(jīng)細胞死亡的主要方式，深入揭示其相關機理意義重大。此外，由于necroptosis這種細胞死亡方式會導致大量損傷相關分子的釋放，從而誘發(fā)局部劇烈的炎癥反應；而后者是繼發(fā)性脊髓損傷的重要組分[30]。有必要對necroptosis在脊髓損傷病理過程中的作用開展相關研究。

3 問題與展望

盡管近年來necroptosis相關的信號通路已初見端倪，但仍然存在大量的未知有待進一步探索。在多種疾病的病理生理過程中，均發(fā)現(xiàn)了necroptosis、細胞凋亡和自噬等多種細胞死亡形式的共存，且在一定情況下，各種形式之間可以相互轉換。前期的實驗證據(jù)也說明，聯(lián)合使用阻斷不同細胞死亡途徑的藥物比單獨用藥有更好的細胞保護效果。因此，必須明確necroptosis與其他細胞死亡機制之間的關系，深入探討各種細胞死亡方式的發(fā)生條件及相互轉換機制，以利于制定最恰當?shù)闹委煼桨浮?/p>

此外，作為一種可調控的細胞死亡方式，necroptosis無疑在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后神經(jīng)細胞死亡及神經(jīng)功能喪失中發(fā)揮了重要的作用。目前對于上述疾病，特別是脊髓損傷后necroptosis現(xiàn)象發(fā)生的許多問題還有待進一步研究。

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