董 婧 王 耀 黃小俠 李 林

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)院，沈陽 110866)

犬貓作為伴侶動(dòng)物，深受大眾喜愛，隨著飼養(yǎng)條件和寵物診療技術(shù)的進(jìn)步，壽命逐漸延長(zhǎng)，但寵物腫瘤的發(fā)病率逐年增加，給寵主帶來巨大的經(jīng)濟(jì)壓力和心理壓力。我國(guó)犬的腫瘤病例數(shù)量呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，數(shù)據(jù)顯示在全國(guó)范圍內(nèi)，1983—2000年有536例，2000—2012年有1 163例，2018—2020年沈陽市寵物醫(yī)院收治犬腫瘤病例數(shù)量達(dá)1 225例。癌癥是犬最常見的死因之一，美國(guó)的一項(xiàng)犬尸檢統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，2 002只犬中，23%死于癌癥，而10歲以上高達(dá)45%。我國(guó)寵物臨床上，犬乳腺腫瘤的發(fā)生概率最高，平均發(fā)病年齡9歲左右，是寵物腫瘤的主要類型，位居第二位的是皮膚腫瘤。犬乳腺腫瘤病例中，約有41%～53%為惡性，并有轉(zhuǎn)移傾向，而貓乳腺腫瘤中85%以上為惡性或已轉(zhuǎn)移。良性腫瘤可采用手術(shù)切除，惡性腫瘤即使采用手術(shù)或化療藥物治療，也會(huì)伴隨預(yù)后不良及高復(fù)發(fā)率。因此，尋找更優(yōu)質(zhì)的腫瘤防治方案成為獸醫(yī)工作者面臨的急需解決的難題。近年來對(duì)患癌犬的治療中，腫瘤免疫調(diào)節(jié)成為一種有效的治療策略，能有效延長(zhǎng)患犬的生存期。

在腫瘤免疫微環(huán)境中，腫瘤細(xì)胞會(huì)受到間質(zhì)細(xì)胞、間質(zhì)外細(xì)胞、細(xì)胞因子、趨化因子和代謝產(chǎn)物等的保護(hù)，使得腫瘤細(xì)胞能夠得以生存。細(xì)胞焦亡可以在腫瘤免疫微環(huán)境中對(duì)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生抑制和促進(jìn)兩種作用，既可以通過細(xì)胞滲透性裂解后釋放出來的損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)將腫瘤免疫微環(huán)境重新編程為免疫刺激狀態(tài)，從而抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移；又可以在炎癥因子的作用下，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。細(xì)胞焦亡可能會(huì)對(duì)腫瘤免疫微環(huán)境產(chǎn)生特定影響并促進(jìn)免疫監(jiān)視。越來越多的研究表明，可以通過化學(xué)藥物治療誘導(dǎo)使腫瘤細(xì)胞發(fā)生焦亡，如臨床常用的紫杉醇、順鉑和阿霉素等。誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡及其調(diào)控腫瘤免疫微環(huán)境的研究為抗腫瘤治療提供了新思路。

1 細(xì)胞焦亡概述

細(xì)胞焦亡是由各種炎性體觸發(fā)的溶解性及程序性細(xì)胞死亡，通過誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡或引發(fā)抗癌免疫在癌癥進(jìn)展中起重要作用。細(xì)胞發(fā)生焦亡時(shí)會(huì)釋放大量的細(xì)胞內(nèi)容物，如促炎因子和溶酶體，從而產(chǎn)生炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，其特點(diǎn)是細(xì)胞形態(tài)逐漸扁平，線粒體和溶酶體受損，細(xì)胞核濃縮，DNA斷裂降解，染色質(zhì)凝聚，細(xì)胞膜形成膜孔，細(xì)胞逐漸膨脹至質(zhì)膜破裂。細(xì)胞焦亡可以通過典型的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-1(Caspase-1)炎性途徑和非經(jīng)典的Caspase-4、5(人)和Caspase-11(鼠)途徑完成。同時(shí)，Wang等證明Caspase-3通過裂解Gasdermin E(GSDME)參與細(xì)胞焦亡的調(diào)控。細(xì)胞焦亡失調(diào)可能會(huì)導(dǎo)致病原體清除效率降低和功能紊亂，從而無法刺激適應(yīng)性免疫防御系統(tǒng)，導(dǎo)致組織受損。焦亡通路的關(guān)鍵GSDMs在許多癌癥組織中處于沉默狀態(tài)，即無法發(fā)揮其功能，因此對(duì)細(xì)胞焦亡分子生物學(xué)機(jī)制的深入研究有望為寵物臨床提供一種前景廣闊的新型治療方法。

2 細(xì)胞焦亡的分子機(jī)制

2.1 介導(dǎo)細(xì)胞焦亡的關(guān)鍵因素

2

.

1

.

1

炎性小體

炎性小體是由胞漿內(nèi)識(shí)別受體(PRRs)介導(dǎo)組裝的多聚體蛋白復(fù)合物，為天然免疫系統(tǒng)的主要組成成分。炎性小體包含傳感器、適配器和酶原3個(gè)結(jié)構(gòu)，種類多樣，主要有核苷酸寡聚化結(jié)構(gòu)域(NOD)和富含亮氨酸重復(fù)序列(LRR)的受體NLR、黑色素瘤2(AIM2)樣受體ALR以及三聯(lián)基序(TRIM)家族的成員Pyrin/TRIM20。炎性小體能夠識(shí)別病原相關(guān)分子模式(PAMPs)和DAMPs，并由包括NLR、AIM2或Pyrin在內(nèi)的傳感器來招募含有胱天蛋白酶募集結(jié)構(gòu)域(CARD)的凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(ASC)，形成多聚體復(fù)合物，將Pro-caspase-1募集到復(fù)合物中形成活化的Caspase-1，誘導(dǎo)其切割GSDMD并促進(jìn)白介素等細(xì)胞因子的成熟。有研究顯示，NLRP1b可被炭疽致死因子直接切割，誘導(dǎo)N末端降解激活Caspase-1。NOD樣受體(NLR)家族CARD結(jié)構(gòu)域3(NLRC3)通過p38信號(hào)通路負(fù)調(diào)控樹突狀細(xì)胞(DCs)的抗原呈遞功能，可作為治療誘導(dǎo)過敏和自身免疫的誤導(dǎo)性適應(yīng)性免疫反應(yīng)的潛在靶標(biāo)。NLRC4對(duì)細(xì)胞質(zhì)鞭毛蛋白以及細(xì)菌3型分泌系統(tǒng)的蛋白有反應(yīng)，防御腸道內(nèi)外病原體的入侵。NLRP4被證實(shí)可以抑制腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細(xì)胞介素1β(IL-1β)介導(dǎo)的核因子-κB(NF-κB)激活，是病毒感染過程中誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)。AIM2被證明有助于監(jiān)控和清除DNA損傷，通過藥物靶向AIM2可能在放射治療期間具有益處。

2

.

1

.

2

Caspase家族

Caspase家族是一組存在于細(xì)胞質(zhì)溶膠中的半胱氨酸蛋白水解酶。Caspase以無活性的酶原狀態(tài)存在，在哺乳動(dòng)物體內(nèi)至少發(fā)現(xiàn)16種，其活化狀態(tài)特異性地裂解天冬氨酸殘基后的肽鍵，切割不同的底物來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞焦亡等不同的細(xì)胞死亡類型。其中研究較為廣泛的Caspase可以分為介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的啟動(dòng)者Caspase-2、8、9、10和細(xì)胞凋亡的執(zhí)行者Caspase-3、6、7以及介導(dǎo)細(xì)胞焦亡的Caspase-1、3、4、5、8、11。研究表明，介導(dǎo)細(xì)胞焦亡的Caspase成員可以被炎性小體激活，使細(xì)胞膜形成孔膜，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)靶細(xì)胞的殺傷作用。

2

.

1

.

3

Gasdermin家族

Gasdermins(GSDMs)是一類功能多樣、結(jié)構(gòu)保守的蛋白家族，在胃腸道、皮膚和免疫細(xì)胞等多種組織細(xì)胞中表達(dá)。在人體內(nèi)，GSDMs包含GSDMA-E和PJVK(或常染色體隱性耳聾59型，DFNB59)。在小鼠體內(nèi)，GSDMs包括GSDMA的3個(gè)同源物(GSDMA1-3)、GSDMC的4個(gè)同源物(GSDMC1-4)、GSDMD-E和PJVK。GSDMs蛋白全長(zhǎng)處于自抑制狀態(tài)，除了PJVK，均可由Caspases切割成N末端(GSDM-NT)和C末端(GSDM-CT)2個(gè)部分。GSDM-NT與細(xì)胞膜內(nèi)小葉結(jié)合，形成內(nèi)徑10～14 nm 的膜孔，破環(huán)細(xì)胞離子梯度，使直徑為4.5 nm 的IL-1β和7.5 nm的Caspase-1通過，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。GSDMA主要在人的胃腸道、皮膚、食道和胃中表達(dá)。小鼠GSDMA3-NT與細(xì)胞膜上的心磷脂和磷酸肌醇相互作用形成孔，觸發(fā)細(xì)胞焦亡。GSDMB主要在胃腸道、肺、淋巴細(xì)胞、肝臟、結(jié)腸和食管上皮等組織中有高表達(dá)。顆粒酶A(GZMA)能切割GSDMB，釋放GSDMB-NT誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。Caspase-1在D236位點(diǎn)切割GSDMB也可釋放GSDMB-NT誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。另一項(xiàng)研究顯示，GSDMB可促進(jìn)Caspase-4活性，與Caspase-4的CARD結(jié)構(gòu)域結(jié)合，促進(jìn)GSDMD釋放GSDMD-NT，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。Chao等研究表明，凋亡執(zhí)行者Caspase-3、6、7能夠切割GSDMB，釋放GSDMB-NT誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。GSDMC主要在人的胃腸道、氣管、脾臟、食管和胃上皮細(xì)胞中表達(dá)，在鼠的胃、小腸、結(jié)腸和盲腸中也有表達(dá)。Hou等研究表明，Caspase-8可以特異性切割GSDMC，將TNF-α誘導(dǎo)的乳腺癌細(xì)胞凋亡轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞焦亡。GSDMD主要在皮膚、食道、胃和免疫細(xì)胞中表達(dá)，主要用于治療細(xì)菌感染。在炎性小體的激活下，Caspase-1會(huì)切割高表達(dá)的GSDMD，釋放GSDMD-NT誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等發(fā)生焦亡。另外，胞質(zhì)脂多糖(LPS)通過激活Caspase-4、5、11切割GSDMD也會(huì)誘導(dǎo)焦亡發(fā)生。GSDMD成孔釋放危險(xiǎn)信號(hào)和炎癥因子，募集免疫細(xì)胞消除病原體。GSDME常見于癌癥靶向療法，可在大腦、心臟、腎臟和胎盤中檢測(cè)出來，一般在正常細(xì)胞中表達(dá)，而不同癌細(xì)胞中由于受其啟動(dòng)子甲基化表達(dá)水平較低或不表達(dá)。GSDME可以被Caspase-3切割，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。此外，顆粒酶B(GZMB)在接頭區(qū)域切割GSDME也會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。目前文獻(xiàn)報(bào)道較多的GSDMs家族蛋白有GSDMB-E如表1所示。GSDMs作為致癌基因或抑癌基因參與癌癥的發(fā)生發(fā)展，可作為癌癥患者早期篩查、療效評(píng)價(jià)和臨床預(yù)后預(yù)測(cè)的前瞻性生物標(biāo)志物，特別是與免疫治療相結(jié)合，在腫瘤治療方面具有廣闊的前景。

2.2 激活細(xì)胞焦亡的重要途徑

2

.

2

.

1

經(jīng)典的細(xì)胞焦亡途徑

經(jīng)典細(xì)胞焦亡作為最早被研究的焦亡途徑，已經(jīng)被人們所熟知，由炎性小體激活Caspase-1介導(dǎo)是其主要特征。當(dāng)細(xì)胞受到PAMPs和DAMPs刺激時(shí)，PRRs接收危險(xiǎn)信號(hào)分子，并通過Pyrin結(jié)構(gòu)域(PYD)募集含有CARD的ASC，將炎性體傳感器與Pro-caspase-1橋接，從而激活Caspase-1?；罨腃aspase-1將GSDMD切割成N末端和C末端，N末端片段易位到質(zhì)膜，與質(zhì)膜上的心磷脂和磷酸肌醇相結(jié)合，使質(zhì)膜出現(xiàn)寡聚化蛋白孔洞，進(jìn)一步促進(jìn)炎性因子的釋放，隨之產(chǎn)生細(xì)胞腫脹、破裂，最終導(dǎo)致細(xì)胞焦亡。激活的Caspase-1也會(huì)促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)白細(xì)胞介素18(IL-18)、IL-1β前體的成熟，觸發(fā)炎癥反應(yīng)。

2

.

2

.

2

非經(jīng)典的細(xì)胞焦亡途徑

非經(jīng)典的細(xì)胞焦亡途徑與經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑不同，GSDMD的切割是由LPS激活Caspase-4、5(人)和Caspase-11(鼠)來完成。LPS可以直接與 Caspase-4、5、11的CARD結(jié)構(gòu)域結(jié)合并使其活化，蛋白水解GSDMD，形成GSDMD-N端p30片段。同時(shí)，活化的Caspase-4、5、11可激活細(xì)胞膜上的泛連接蛋白-1(Pannexin-1)通道，釋放出單價(jià)離子和ATP，激活細(xì)胞膜上的P2X7通道，形成孔隙，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞腫脹破裂，內(nèi)容物滲出，IL-1β和IL-18 釋放，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。

表1 GSDMs家族成員在機(jī)體內(nèi)的功能
Table 1 The function of GSDMs family members in the organism

GSDM蛋白家族GSDMs活化酶Activating enzyme 功能Function參與焦亡途徑Pathways involved in pyroptosisGSDMBCaspase-1、3、4、6、7細(xì)胞焦亡Caspase-1、3、4、6、7/GSDMB介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡GZMA顆粒酶A介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡GSDMCCaspase-8細(xì)胞焦亡Caspase-8/GSDMC 介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡GSDMDCaspase-1焦亡、炎癥、宿主防御經(jīng)典的細(xì)胞焦亡Caspase-4、5、11非經(jīng)典的細(xì)胞焦亡GSDMECaspase-3焦亡、抗腫瘤免疫Caspase-3/GSDME 介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡GZMB顆粒酶B介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡

2

.

2

.

3

Caspase-3/GSDME 介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡途徑

GSDME是一種重要且新穎的線粒體成孔蛋白，可由Caspase-3切割活化，普遍用于腫瘤的治療。當(dāng)GSDME低表達(dá)或者不表達(dá)時(shí)，會(huì)發(fā)生細(xì)胞凋亡現(xiàn)象；當(dāng)細(xì)胞內(nèi)GSDME高表達(dá)時(shí)，Caspase-3能通過切割、活化GSDME蛋白導(dǎo)致膜孔形成，將細(xì)胞凋亡轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞焦亡。GSDME在NCI-H522、SH-SY5Y和SGC-7901等腫瘤細(xì)胞系中高表達(dá)，在腫瘤治療過程中，化療藥物使GSDME被活化的Caspase-3特異性切割成GSDME-NT和GSDME-CT兩部分，分離出來的GSDME-NT識(shí)別并結(jié)合膜上的4,5-二磷酸磷脂酰肌醇，造成質(zhì)膜穿孔，促進(jìn)乳酸脫氫酶(LDH)和炎性物質(zhì)的釋放，誘導(dǎo)焦亡的發(fā)生。Zhang等研究證明順鉑和紫杉醇均能夠促進(jìn)Caspase-3切割GSDME，誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞焦亡。Rogers等研究證明GSDME-NT作用后形成的線粒體孔道能夠釋放細(xì)胞色素C，激活凋亡小體，正反饋調(diào)節(jié)Caspase-3和GSDME的裂解，進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞焦亡。

2

.

2

.

4

顆粒酶介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡途徑

顆粒酶(GZM)是外源性絲氨酸蛋白酶，來自細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞(CTLs)和自然殺傷細(xì)胞(NK)釋放的細(xì)胞漿顆粒。CTLs與靶細(xì)胞結(jié)合時(shí)，釋放GZM和穿孔蛋白，穿孔蛋白在細(xì)胞膜上聚集，使細(xì)胞膜穿孔，為GZM進(jìn)入靶細(xì)胞創(chuàng)造有利條件。已知GZMA/B可引起細(xì)胞焦亡，提供了觸發(fā)炎性死亡的簡(jiǎn)單機(jī)制，比經(jīng)典途徑和非經(jīng)典途徑簡(jiǎn)單得多，是CTLs在抗腫瘤免疫中清除惡性細(xì)胞的關(guān)鍵機(jī)制。其中，活化的CTLs會(huì)釋放干擾素，干擾素-g(IFN-g)可以促進(jìn)GZMA在Lys處將GSDMB切割，NT成孔進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。GZMB可以在不需要Caspase-3參與的情況下，于D270后直接切割GSDME，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。GZMB也可以通過激活Caspase-3間接誘導(dǎo)GSDME依賴性細(xì)胞焦亡。因此，GZMA/B對(duì)抗腫瘤免疫的研究具有重要意義。細(xì)胞焦亡重要途徑如圖1所示。

3 細(xì)胞焦亡對(duì)腫瘤免疫微環(huán)境的影響

腫瘤免疫微環(huán)境(TIME)，是指在腫瘤微環(huán)境中，與T細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)、髓源性抑制細(xì)胞(MDSCs)、NK細(xì)胞等免疫細(xì)胞相關(guān)的微環(huán)境。TIME可以分為三種類型，分別是浸潤(rùn)排斥的腫瘤免疫微環(huán)境(I-E TIME)、炎性浸潤(rùn)的腫瘤免疫微環(huán)境(I-I TIME)和三級(jí)淋巴樣結(jié)構(gòu)的腫瘤免疫微環(huán)境(TLS-TIME)。TIME是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，大多數(shù)腫瘤的形成過程都經(jīng)歷了由可控性炎性反應(yīng)到不可控炎性反應(yīng)的轉(zhuǎn)變，從而產(chǎn)生適合其生長(zhǎng)的微環(huán)境，促進(jìn)腫瘤的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成及免疫逃逸。在TIME中，腫瘤細(xì)胞可以借助TIME來逃避免疫監(jiān)視。通過誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡可以將腫瘤微環(huán)境改變?yōu)槊庖叽碳顟B(tài)，對(duì)于腫瘤的免疫治療具有重要研究?jī)r(jià)值。GSDM在TIME中的作用機(jī)制如圖2所示。

1)炎性小體識(shí)別病原相關(guān)分子模式(PAMPs)和損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)，由包括NLR、AIM2或Pyrin在內(nèi)的傳感器來招募含有CARD的凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(ASC)，上調(diào)Caspase-1，激活GSDMD，釋放IL-1β/18。2)脂多糖(LPS)作用于Caspase-4、5、11，激活GSDMD，促進(jìn)IL-1β/18的成熟和釋放。3)化療藥物誘導(dǎo)Caspase-3將GSDME切割成GSDME-NT，并在細(xì)胞膜上打孔，將凋亡轉(zhuǎn)化為焦亡。4)細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞釋放GZMA/B，GZMA在Lys244處將GSDMB切割，N末端成孔進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。GZMB可以在D270后代替Caspase-3直接切割GSDME誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡，或者通過激活Caspase-3間接誘導(dǎo)GSDME依賴性細(xì)胞焦亡。 1) Inflammasomes recognize pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) and damage associated molecular pattern molecules (DAMPs). Sensors including NLR, AIM2 or pyrin recruit apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD (ASC)， up-regulate caspase-1, activate GSDMD and release IL-1β/18. 2) Lipopolysaccharide (LPS) acts on caspase-4,5 and 11 to activate GSDMD and promote the maturation and release of IL-1β/18.3) Chemotherapeutic drugs induce caspase-3 to cleave GSDME into the N-terminal and perforate the cell membrane to transform cell apoptosis into pyroptosis. 4) Cytotoxic lymphocytes release GZMA/B. GZMA cleaves GSDMB at Lys244, and N-terminal form spores and induces pyroptosis. GZMB can replace caspase-3 after D270 to directly cleave GSDME to induce pyroptosis, or indirectly induce GSDME-dependent pyrolysis by activating caspase-3.圖1 4種主要焦亡途徑示意圖Fig.1 Schematic diagram of four main pyroptosis pathways

3.1 細(xì)胞焦亡對(duì)TIME中T細(xì)胞的影響

使用化療藥物誘導(dǎo)GSDME激活細(xì)胞焦亡，可以增強(qiáng)抗腫瘤免疫。TIME中的CD8+T淋巴細(xì)胞僅有較少的穿孔素，以至于其無法長(zhǎng)時(shí)間穿透靶細(xì)胞。腫瘤中的GSDME可以避開CD8+T淋巴細(xì)胞，在遇到靶細(xì)胞時(shí)釋放GSDME-NT結(jié)構(gòu)域，插入細(xì)胞膜的內(nèi)小葉并形成廣泛的孔，將CD8+T細(xì)胞的毒性顆粒釋放到靶細(xì)胞中，進(jìn)而增加CD8+T淋巴細(xì)胞的抗腫瘤功能，將腫瘤細(xì)胞殺滅。隨著毒性顆粒進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，GZMA/B直接或間接誘導(dǎo)腫瘤靶標(biāo)中的GSDM依賴性細(xì)胞焦亡，進(jìn)而形成一種免疫激活狀態(tài)?？梢詫IME分為T細(xì)胞缺失或排斥的“冷腫瘤”環(huán)境和T細(xì)胞浸潤(rùn)、免疫激活的“熱腫瘤”環(huán)境。促炎細(xì)胞因子通過細(xì)胞焦亡成孔釋放到TIME中，招募更多T細(xì)胞浸潤(rùn)，增強(qiáng)細(xì)胞毒性T細(xì)胞的免疫作用，使TIME由“冷”轉(zhuǎn)“熱”，導(dǎo)致激活狀態(tài)的TIME能夠有效地殺滅腫瘤細(xì)胞。然而，在嵌合抗原受體T(CAR-T)/GSDME免疫療法介導(dǎo)靶腫瘤細(xì)胞焦亡的過程中，高遷移率族蛋白1(HMGB1)促進(jìn)巨噬細(xì)胞中Caspase-1和GSDMD的激活，釋放大量的IL-6和IL-1β，產(chǎn)生細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS)，降低T細(xì)胞療法的有效性。因此，尋找最佳的細(xì)胞焦亡程度對(duì)TIME治療是至關(guān)重要的。

GSDM可以影響癌細(xì)胞的增殖、凋亡、侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥性。GSDM可以被Caspases和GZMs等蛋白酶切割，釋放GSDM-NT。GSDM-NT能在細(xì)胞膜上打孔，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡，并作用于巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞等免疫細(xì)胞協(xié)調(diào)抗癌免疫。GSDM-NT增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞的浸潤(rùn)能力，并促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞向M1巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變。細(xì)胞焦亡產(chǎn)生大量的炎性因子募集MDSC，造成免疫耐受。 GSDM can affect the proliferation, apoptosis, invasion, metastasis and drug resistance of cancer cells.GSDM can be cleaved by proteases such as Caspases and GZMs to release GSDM-NT. GSDM-NT can punch holes in the cell membrane, induce pyroptosis and act on immune cells such as macrophages, NK cells, and CD8+T cells to coordinate anti-cancer immunity. GSDM-NT enhances the infiltration capacity of CD8+T cells and NK cells, and promotes the conversion of M2 macrophages to M1 macrophages. Pyroptosis produces a large number of inflammatory factors to recruit MDSC, resulting in immune tolerance.圖2 GSDM在TIME中的作用機(jī)制Fig.2 The mechanism of GSDM in TIME

3.2 細(xì)胞焦亡對(duì)TIME中巨噬細(xì)胞的影響

TIME中含氧量較少，刺激嗜中性粒細(xì)胞釋放各種趨化因子在炎癥部位激活并募集巨噬細(xì)胞，這些巨噬細(xì)胞稱為TAMs，占某些實(shí)體瘤的50%左右。TAMs分為M1和M2兩種，M1與M2會(huì)以相反的方式影響免疫反應(yīng)，既可以介導(dǎo)吞噬和氧化等抗腫瘤作用又可以為惡性細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)，兩者可相互轉(zhuǎn)化。在正常情況下，巨噬細(xì)胞能發(fā)揮其吞噬作用將病原體吞噬，隨著巨噬細(xì)胞的生長(zhǎng)，Caspase-3會(huì)切割GSDME產(chǎn)生GSDME-NT片段，靶向質(zhì)膜以誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。但由于巨噬細(xì)胞的壽命較長(zhǎng)，很多腫瘤細(xì)胞在巨噬細(xì)胞死亡前進(jìn)行快速復(fù)制，將其變成為更易感染的靶標(biāo)，就算是中性粒細(xì)胞也無法阻止巨噬細(xì)胞中病原體的復(fù)制，從而產(chǎn)生更多的病原體并釋放出來。而當(dāng)被炎性體激活或使用藥物誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡時(shí)，可以使巨噬細(xì)胞提前溶解，快速釋放病原體，在其還沒有復(fù)制時(shí)就暴露在清除機(jī)制中，被免疫細(xì)胞消滅。在TIME這種缺氧狀態(tài)中，細(xì)胞程序性死亡配體1(PD-L1)可以與巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的TNF-α相互作用，誘導(dǎo)Caspase-8激活GSDMC，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞焦亡，使巨噬細(xì)胞產(chǎn)生誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞壞死的功能。Tan等研究表明，使用D2多巴胺受體可調(diào)節(jié)TIME，上調(diào)M1并限制NF-κB 信號(hào)通路，觸發(fā)GSDME介導(dǎo)的乳腺癌細(xì)胞焦亡。因此，在臨床治療過程中，巧妙的運(yùn)用巨噬細(xì)胞的免疫特性并聯(lián)合用藥，為實(shí)現(xiàn)靶向治療腫瘤提供了新思路。

3.3 焦亡對(duì)TIME中髓源性抑制細(xì)胞的影響

MDSC是粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的前體，在病理?xiàng)l件下MDSC抑制免疫反應(yīng)，促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)、侵襲。在一些TIME中，由DAMPs觸發(fā)的炎性小體NLRP3的激活促進(jìn)NF-κB轉(zhuǎn)錄因子的易位，上調(diào)Pro-IL-18和Pro-IL-1β表達(dá)，Caspase-1介導(dǎo)細(xì)胞焦亡將腫瘤激活為免疫狀態(tài)，釋放IL-18和IL-1β等炎性因子，激活前列腺素E2(PGE2)回路誘導(dǎo)IL-6生成，募集MDSC，如S100A8/A9 誘導(dǎo)血清淀粉樣蛋白A3直接在肺中募集MDSC并促進(jìn)轉(zhuǎn)移，HMGB1在腹部手術(shù)后大量釋放，招募大量MDSC促進(jìn)結(jié)腸癌腹膜轉(zhuǎn)移，可見，過度的細(xì)胞焦亡產(chǎn)生大量炎性因子會(huì)促進(jìn)MDSC的募集，導(dǎo)致免疫耐受。然而，Erkes等使用BRAF抑制劑和MEK抑制劑(BRAFi+MEKi)體內(nèi)聯(lián)合泊苷治療中發(fā)現(xiàn)，通過BRAFi+MEKi處理，可誘導(dǎo)Caspase-3活化并切割GSDME促進(jìn)細(xì)胞焦亡，在上調(diào)CD4+T和CD8+T細(xì)胞的同時(shí)，降低了MDSC的含量，減弱腫瘤的耐藥性，使腫瘤細(xì)胞無處可逃。

3.4 細(xì)胞焦亡對(duì)TIME中NK細(xì)胞的影響

NK細(xì)胞是一種天然免疫細(xì)胞，可以殺傷腫瘤細(xì)胞。在癌細(xì)胞中，GSDME高表達(dá)顯著增加了腫瘤內(nèi)NK細(xì)胞數(shù)量，并促進(jìn)NK細(xì)胞殺死腫瘤細(xì)胞，為持續(xù)的炎癥微環(huán)境提供各種活性氮、活性氧、活性醛類、細(xì)胞因子、趨化因子和生長(zhǎng)因子，將腫瘤微環(huán)境激活為免疫刺激狀態(tài)，使細(xì)胞內(nèi)促炎因子從焦亡細(xì)胞中快速有效地釋放出來，從而引發(fā)腫瘤的炎癥。同時(shí)，NK細(xì)胞對(duì)GSDME引導(dǎo)的焦亡也具有促進(jìn)作用。在TIME中，腫瘤會(huì)逃避NK細(xì)胞所產(chǎn)生的凋亡，在凋亡信號(hào)通路受阻時(shí)，NK細(xì)胞常聯(lián)合細(xì)胞毒性T細(xì)胞與靶細(xì)胞相互作用，產(chǎn)生特異性殺傷功能，并釋放GZMB，代替或激活Caspase-3在D270位點(diǎn)后激活GSDME，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞焦亡，使毒性顆粒進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，發(fā)揮NK細(xì)胞的自然殺傷作用，抑制腫瘤生長(zhǎng)。因此，細(xì)胞焦亡和NK細(xì)胞在TIME中的功能是互相促進(jìn)的，在抗癌免疫中形成正反饋回路，將腫瘤的免疫微環(huán)境從“冷”改變?yōu)椤盁帷薄?/p>

4 展 望

細(xì)胞焦亡在腫瘤中的作用是復(fù)雜的，是一把雙刃劍，影響到腫瘤發(fā)生的所有階段。一方面，炎癥小體介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡和焦亡釋放的細(xì)胞因子改變了腫瘤免疫微環(huán)境，且通過逃避免疫監(jiān)視促進(jìn)了腫瘤的發(fā)展。另一方面，細(xì)胞焦亡產(chǎn)生的細(xì)胞因子可以募集免疫細(xì)胞并激活免疫系統(tǒng)，從而提高腫瘤免疫治療的效率。為了開發(fā)靶向細(xì)胞焦亡的腫瘤免疫療法，需要進(jìn)一步探索細(xì)胞焦亡對(duì)免疫系統(tǒng)的潛在功能。未來將對(duì)以下問題深入研究，①探索焦亡發(fā)揮抗腫瘤作用的其他途徑及分子機(jī)制;②研究原發(fā)腫瘤發(fā)展中誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡激活的因素，從而探尋避免腫瘤發(fā)生的策略;③明確細(xì)胞焦亡對(duì)免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)和免疫反應(yīng)的功能，提高癌癥治療的效率以及探索更多的抗腫瘤療法。

此外，細(xì)胞焦亡是由GSDMs介導(dǎo)的程序性細(xì)胞死亡，其在激活免疫系統(tǒng)方面的最新進(jìn)展越來越被關(guān)注。因?yàn)镚SDMs 在細(xì)胞焦亡和癌癥進(jìn)展中的重要功能，所以藥物對(duì)其蛋白活性的正負(fù)調(diào)節(jié)成為焦亡發(fā)生后對(duì)TIME影響的關(guān)鍵。臨床中化療藥物的副作用常限制了這些藥物的使用劑量，而GSDME是抑瘤因子同時(shí)也是化療副作用的關(guān)鍵分子。藥物誘導(dǎo)不同組織細(xì)胞焦亡的廣泛研究及GSDMs蛋白家族的每位成員在TIME中扮演的不同角色的深入研究將為動(dòng)物癌癥早期篩查、療效評(píng)價(jià)、臨床預(yù)后預(yù)測(cè)及尋找安全有效抗癌藥物提供科學(xué)依據(jù)。