Nekroptos
Nekroptos är en programmerad form av nekros , eller inflammatorisk celldöd. Konventionellt är nekros associerad med oprogrammerad celldöd till följd av cellulär skada eller infiltration av patogener, i motsats till ordnad, programmerad celldöd via apoptos . Upptäckten av nekroptos visade att celler kan utföra nekros på ett programmerat sätt och att apoptos inte alltid är den föredragna formen av celldöd. Dessutom gynnar den immunogena naturen av nekroptos dess deltagande under vissa omständigheter, såsom att hjälpa till med försvaret mot patogener av immunsystemet . Nekroptos är väl definierad som en viral försvarsmekanism, som tillåter cellen att genomgå "cellulärt självmord" på ett kaspasoberoende sätt i närvaro av virala kaspasinhibitorer för att begränsa virusreplikationen. Förutom att vara ett svar på sjukdom, har nekroptos också karakteriserats som en del av inflammatoriska sjukdomar som Crohns sjukdom , pankreatit och hjärtinfarkt .
Den signalväg som är ansvarig för att utföra nekroptos är allmänt förstådd. TNFα leder till stimulering av dess receptor TNFR1. TNFR1-bindande protein TNFR-associerat dödsprotein TRADD och TNF-receptor-associerat faktor 2 TRAF2 signalerar till RIPK1 som rekryterar RIPK3 som bildar nekrosomen även kallad ripoptosom. Fosforylering av MLKL av ripoptosomen driver oligomerisering av MLKL, vilket gör att MLKL kan infogas i och permeabilisera plasmamembran och organeller. Integration av MLKL leder till den inflammatoriska fenotypen och frisättning av skadeassocierade molekylära mönster (DAMPs), som framkallar immunsvar.
Fungera
Nekroptos är specifik för ryggradsdjur och kan ha sitt ursprung som ett ytterligare försvar mot patogener. Nekroptos fungerar också som en alternativ "felsäker" celldödsväg i fall där celler inte kan genomgå apoptos, såsom under virusinfektion där apoptossignalproteiner blockeras av viruset.
I medfödd immunitet
Cellsjälvmord är ett effektivt sätt att hejda spridningen av en patogen i en organism. I apoptotiska svar på infektion innesluts innehållet i en infekterad cell (inklusive patogenen) och uppslukas av fagocytos . Vissa patogener, såsom humant cytomegalovirus , uttrycker kaspasinhibitorer som stoppar värdcellens apoptotiska maskineri. Kaspasoberoendet av nekroptos tillåter cellen att kringgå kaspasaktivering, vilket minskar den tid under vilken patogenen kan bebo cellen.
Tullliknande receptorer (TLR) kan också signalera till nekrosomen, vilket leder till nekroptos. TLR är en klass av receptorer som fungerar i det medfödda immunsystemet för att känna igen konserverade komponenter av patogener, såsom flagellin.
I motsats till apoptos
Vid apoptos leder yttre signalering via cellytreceptorer eller inre signalering genom frisättning av cytokrom c från mitokondrier till kaspasaktivering. Proteolytisk nedbrytning av cellens inre kulminerar med förpackningen av cellens rester till apoptotiska kroppar, som bryts ned och återvinns genom fagocytos . Till skillnad från apoptos involverar nekros och nekroptos inte kaspasaktivering. Nekrotisk celldöd kulminerar i läckage av cellinnehåll till det extracellulära utrymmet, i motsats till det organiserade omhändertagandet av cellulärt innehåll till apoptotiska kroppar.
Bearbeta
Som i alla former av nekrotisk celldöd, brister celler som genomgår nekroptos och läcker sitt innehåll in i det intercellulära utrymmet. Till skillnad från vid nekros är permeabilisering av cellmembranet under nekroptos hårt reglerad. Medan många av dessa mekanismer och komponenter i vägen fortfarande avslöjas, har de viktigaste stegen för nekroptotisk signalering beskrivits under de senaste åren. För det första signalerar yttre stimulans genom TNF-receptorn av TNFa rekryteringen av den TNF-receptorassocierade dödsdomänen (TRADD) som i sin tur rekryterar RIPK1 . I frånvaro av aktivt Caspase 8 auto- och transfosforylerar RIPK1 och RIPK3 varandra, vilket leder till bildandet av ett mikrofilamentliknande komplex som kallas nekrosomen. Nekrosomen aktiverar sedan det pro-nekroptotiska proteinet MLKL via fosforylering. MLKL aktiverar nekrosfenotypen genom att sätta in i bilipidmembranen hos organeller och plasmamembran, vilket leder till utstötning av cellulärt innehåll i det extracellulära utrymmet. Den inflammatoriska ruptureringen av cellen frisätter Damage Associated Molecular Patterns (DAMPs) i det extracellulära utrymmet. Många av dessa DAMPs förblir oidentifierade, men "hitta mig" och "ät mig" DAMP-signalerna är kända för att rekrytera immunceller till den skadade/infekterade vävnaden. Nekrotiska celler rensas bort från immunsystemet genom en mekanism som kallas pinocytos , eller cellulärt drickande, som förmedlas av makropinosomer, en subcellulär komponent av makrofager. Denna process står i motsats till avlägsnande av apoptotiska celler av immunsystemet där celler avlägsnas via fagocytos eller cellulärt ätande.
Samreglering av nekroptos och apoptos
Nyligen genomförda studier har visat ett betydande samspel mellan apoptos- och nekroptosvägarna. I flera stadier av sina respektive signalkaskader kan de två vägarna reglera varandra. Det bäst karakteriserade exemplet på denna samreglering är förmågan hos kaspas 8 att hämma bildningen av nekrosomen genom att klyva RIPK1. Omvänt kan kaspas 8-hämning av nekroptos förbigås av det nekroptotiska maskineriet genom det anti-apoptotiska proteinet cFLIP som inaktiverar kaspas 8 genom bildning av en heterodimer.
Många komponenter i de två vägarna delas också. Tumörnekrosfaktorreceptorn kan signalera för både apoptos och nekroptos. RIPK1-proteinet kan också signalera för både apoptos och nekroptos beroende på post-translationella modifieringar medierade av andra signalproteiner. Vidare kan RIPK1 regleras av cellulär hämmare av apoptosproteinerna 1 och 2 (cIAP1, cIAP2) som polyubiquitinate RIPK1 vilket leder till cellöverlevnad genom nedströms NF-kB- signalering. cIAP1 och cIAP2 kan också regleras av det pro-apoptotiska proteinet SMAC (second mitokondria-derived activator of caspases) som kan klyva cIAP1 och cIAP2 som driver cellen mot en apoptotisk död.
Inriktning av organeller
Celler kan genomgå nekroptos som svar på störd homeostas under specifika omständigheter. Som svar på DNA-skada fosforyleras RIPK1 och RIPK3 och leder till försämring av cellen i frånvaro av kaspasaktivering. Nekrosomen hämmar adenin-nukleotidtranslokaset i mitokondrier för att minska cellulära ATP- nivåer. Frånkoppling av den mitokondriella elektrontransportkedjan leder till ytterligare mitokondriell skada och öppning av den mitokondriella permeabilitetsövergångsporen, som frisätter mitokondriella proteiner i cytosolen. Nekrosomen orsakar också läckage av lysosomala matsmältningsenzymer in i cytoplasman genom induktion av reaktiva syrearter genom JNK, sfingosinproduktion och kalpainaktivering genom kalciumfrisättning.
Medicinsk relevans
Nekroptos har varit inblandad i patologin för många typer av akut vävnadsskada, inklusive hjärtinfarkt, stroke, ischemi-reperfusionsskada. Dessutom noteras nekroptos för att bidra till ateroskleros, pankreatit, inflammatorisk tarmsjukdom, neurodegeneration och vissa cancerformer.
Vid transplantation av fasta organ kan ischemi-reperfusionsskada uppstå när blod återgår till vävnaden för första gången hos transplantationsmottagaren. En stor bidragande orsak till vävnadsskada är resultatet av aktivering av reglerad nekroptos, vilket kan inkludera bidrag från både nekroptos och mitokondriell permeabilitetsövergång. Behandling med läkemedlet ciklosporin , som undertrycker den mitokondriella permeabilitetsövergångseffektorn Cyclophilin D, förbättrar vävnadsöverlevnaden främst genom att hämma nekrotisk celldöd, snarare än dess ytterligare funktion som ett immunsuppressivt medel.
Nekroptosbaserad terapi
Nyligen har nekroptosbaserad cancerterapi, med användning av en distinkt molekylär väg för reglering av nekroptos, föreslagits som en alternativ metod för att övervinna apoptosresistens. Till exempel frisätter nekroptotiska celler mycket immunogena DAMPs , vilket initierar adaptiv immunitet . Dessa döende celler kan också aktivera NF-KB för att uttrycka cytokiner och rekrytera makrofager . Från och med 2018 är lite känt om negativa regulatorer av nekroptos, men CHIP , cFLIP och FADD verkar vara potentiella mål för nekroptosbaserad terapi.