細胞死亡時也會向周圍的活細胞說“再見”

當死亡降臨時,我們人類通常會向我們的親人朋友依依告別。而人體內的細胞,在面對死亡時,它們也不是默默的獨自死去,它通常也會告訴周圍的夥伴:“喂,兄弟們,我先走一步了,你們要多保重啊!”

細胞的死亡方式一般分為細胞凋亡(Apoptosis)、細胞自噬(Autophagy)和細胞壞死(Necrosis)三種類型。

細胞死亡時也會向周圍的活細胞說“再見”

細胞死亡方式(圖片引自Cells雜誌)

而本文主要涉及的是細胞凋亡。細胞凋亡主要發生在發育、組織更新和病理情況下。除了已知對吞噬細胞吞噬凋亡細胞的反應外,凋亡過程本身(獨立於吞噬作用)還可以調節胚胎發生、組織再生等生理事件,當細胞凋亡受到抑制時就會出現病理變化。然而,凋亡細胞本身介導這些功能的機制尚不清楚。由於凋亡細胞在一段時間內能夠保持完整,它們可以釋放可溶性代謝物,這些代謝物在組織內擴散,影響周圍的細胞。雖然凋亡細胞釋放的一些可溶性因子被報道為吸引吞噬細胞的“來吃我”信號,但尚未見系統的凋亡分泌體分析。


細胞死亡時也會向周圍的活細胞說“再見”

實驗破解細胞死亡時的遺言(圖片引自Nature)

最新一期Nature刊登了來自美國維吉尼亞大學Kodi S. Ravichandran教授課題組對文章“Metabolites released from apoptotic cells act as tissue messengers”(凋亡細胞釋放的代謝物可以作為組織交流的信使)。Kodi S. Ravichandran教授長期致力於凋亡細胞在健康和疾病中的清除機制研究。

此項研究主要系統解析了細胞凋亡代謝物分泌體,並確定了其對組織鄰近細胞的影響。作者發現凋亡的淋巴細胞和巨噬細胞在保持其細胞膜的完整性對同時可以釋放特定的代謝物。而其中一部分代謝物在不同的原代細胞和細胞系之間是相同的。在機制上,凋亡代謝物分泌體不是簡單的細胞內容物被動排空過程,而是一個精確調控的過程。caspase介導的細胞膜pannexin 1通道的開放促進了部分代謝物的釋放。此外,某些代謝途徑在細胞凋亡過程中繼續保持活性,只釋放特定途徑中的某些代謝物。在功能上,凋亡代謝物分泌體誘導鄰近健康細胞的特定基因程序,包括抑制炎症、細胞增殖和傷口癒合。此外,凋亡代謝物的混合物降低了炎症性關節炎和肺移植排斥反應小鼠模型的疾病嚴重程度。這些結果引申出了這樣一個概念:凋亡細胞不是等待清除的惰性細胞,而是釋放代謝物作為“再見”信號,積極調節周圍的組織。


REFERENCES

Medina, C. B. et al. Metabolites released from apoptotic cells act as tissue messengers. Nature 580, 130-135, doi:10.1038/s41586-020-2121-3 (2020).


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