细胞凋亡是指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序死亡过程。与细胞坏死不同,细胞凋亡是一个主动过程,涉及一系列基因的激活、表达及调控,旨在更好地适应生存环境。细胞凋亡几乎在所有组织中出现,是正常发育和体内平衡的重要组成部分。近期,《自然》(Nature)和《公共科学图书馆》(PLoS)杂志分别刊登了该领域的两项重要研究成果:发现了凋亡细胞的识别途径,以及树突状细胞通过迅速实现细胞凋亡抑制细菌生长的机理。
在第一篇文章中,来自北卡罗来纳大学医学院的研究人员发现,凋亡细胞释放ATP和UTP,这些分子对表达P2Y2 ATP/UTP受体的吞噬细胞来说,充当一种“找到我”信号及化学引诱剂。即使在细胞周转率较高的组织中,凋亡细胞也很少见,这一现象被归因于凋亡细胞通过释放“找到我”信号来吸引吞噬细胞,从而启动清除过程。然而,凋亡细胞释放的具体信号类型及其被吞噬细胞检测的机制此前尚不清楚。该研究揭示了ATP和UTP作为关键信号分子的作用。
第二篇文章中,耶鲁大学的研究人员发现了树突状细胞如何通过迅速诱导细胞凋亡来抑制嗜肺军团菌的生长。先前研究表明,巨噬细胞通过感应包括模式识别受体NAIP5(一种细胞凋亡抑制蛋白,可响应细胞质中的细菌鞭毛蛋白)和1型半胱氨酸蛋白酶在内的炎症调节细胞死亡,从而限制嗜肺军团菌的复制。然而,树突状细胞在缺乏NAIP5或1型半胱氨酸蛋白酶的情况下,仍能通过细胞凋亡控制细菌生长,且动力学特征更快。为了进一步研究,研究人员调查了NAIP5信号缺陷小鼠体内树突状细胞中3型半胱氨酸蛋白酶(细胞凋亡的下游调节因子)受损后的影响。结果显示,感染后10小时,缺乏3型半胱氨酸蛋白酶的树突状细胞表现出更高的感染速度和更低的细胞凋亡水平,表明3型半胱氨酸蛋白酶决定的细胞凋亡路径对诱导树突状细胞死亡及早期限制病原体复制至关重要。
3型半胱氨酸蛋白酶可由细胞凋亡的内部(或线粒体)路径激活,该路径涉及促凋亡蛋白BAK和BAX。感染后,缺乏BAK和BAX的树突状细胞与野生型相比,细胞凋亡水平相似,表明NAIP5路径仍具功能并补偿了BAK/BAX的缺失。然而,同时缺乏BAX和BAK的树突状细胞在感染鞭毛蛋白基因flaA突变的嗜肺军团菌(无法激活NAIP5)后,细胞凋亡水平显著降低,细菌复制增加。因此,NAIP5路径和内部路径是细胞凋亡的两个独立通路,均能抑制嗜肺军团菌复制。有趣的是,感染flaA突变菌株的树突状细胞中,B细胞淋巴瘤2(BCL-2,一种抵消BAX和BAK功能的促生存蛋白)的过度表达限制了细胞凋亡,导致细菌复制增加,进一步证实了内部路径的重要性。
研究表明,两种细胞死亡路径均可防止细菌复制,但内部路径在感染早期即可启动。研究人员提出,细胞凋亡感应作为一种先天免疫机制,可防止细菌在树突状细胞迁移至淋巴组织期间传播。