2022年1月21日，中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所章海兵研究組在國際學(xué)術(shù)期刊Cell Death and Differentiation在線發(fā)表了題為“Caspase-8 auto-cleavage regulates programmed cell death and collaborates with RIPK3/MLKL to prevent lymphopenia”的研究成果。該研究揭示了細胞凋亡起始蛋白caspase-8的自我剪切抑制細胞程序性壞死并協(xié)同壞死關(guān)鍵蛋白RIPK3/MLKL抑制淋巴細胞減少的免疫缺陷性疾病的發(fā)生。
細胞程序性壞死（Necroptosis）是一種由激酶RIPK1/RIPK3的級聯(lián)磷酸化調(diào)控的促炎細胞死亡形式。細胞程序性壞死通過MLKL蛋白聚合在膜上打孔裂解細胞膜,執(zhí)行細胞死亡并釋放損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）觸發(fā)炎癥反應(yīng)。已知細胞程序性壞死參與調(diào)控系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS）、系統(tǒng)性紅斑狼瘡及自身免疫性的淋巴增生綜合征（ALPS）等多種疾病。因此，對于細胞程序性壞死機制及其生物學(xué)意義的研究對于相關(guān)疾病的防治具有重要意義。
Caspase-8是天冬氨酸特異的半胱氨酸蛋白酶，最初被鑒定為細胞凋亡途徑的起始蛋白。近幾年的研究表明，caspase-8通過剪切RIPK1來抑制細胞程序性壞死。除此之外，caspase-8還參與細胞免疫穩(wěn)態(tài)調(diào)控。臨床上Caspase-8基因突變的病人會出現(xiàn)免疫缺陷疾病，并伴有免疫系統(tǒng)紊亂，表現(xiàn)為多器官的免疫細胞浸潤并出現(xiàn)肉芽腫。研究發(fā)現(xiàn)Caspase-8通過其催化活性發(fā)揮功能，并且caspase-8的完全激活需要進行自我剪切。因此，探究caspase-8的自我剪切在調(diào)控免疫穩(wěn)態(tài)中的作用機制，對于深入了解caspase-8的作用機制及相關(guān)臨床疾病的治療具有重要意義。
在本研究中，研究人員首先發(fā)現(xiàn)在細胞程序性壞死刺激條件下，caspase-8的自我剪切出現(xiàn)誘導(dǎo)性增強，因此推斷caspase-8的自我剪切可能參與程序性壞死的調(diào)控。通過構(gòu)建caspase-8自我剪切突變小鼠（Casp8ΔE385/ΔE385）發(fā)現(xiàn)，該小鼠可以抵抗細胞凋亡誘導(dǎo)的急性肝損傷，但高度敏感于程序性壞死誘導(dǎo)的全身炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS），該結(jié)果在動物水平證明caspase-8自我剪切可以促進細胞凋亡并抑制程序性壞死。同時，研究人員進一步通過分離原代細胞實驗證明caspase-8自我剪切負調(diào)控死亡復(fù)合體II的形成和穩(wěn)定，從而抑制細胞程序性壞死的發(fā)生。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)Casp8ΔE385/ΔE385小鼠患有輕微的脾臟腫大及CD8+T淋巴細胞減少性疾?。═ cell lymphopenia）。在Casp8ΔE385/ΔE385小鼠中同時敲除壞死關(guān)鍵蛋白RIPK3/MLKL時，Casp8ΔE385/ΔE385Ripk3-/-和Casp8ΔE385/ΔE385Mlkl-/-小鼠出現(xiàn)更為嚴重的脾臟腫大及淋巴結(jié)腫大，其脾臟、淋巴結(jié)、外周血以及骨髓中的B細胞和T細胞及其各亞群均出現(xiàn)明顯減少，鑒定為淋巴細胞減少的免疫缺陷性疾?。╨ymphopenia）。研究人員通過減少Casp8ΔE385/ΔE385Ripk3-/-和Casp8ΔE385/ΔE385Mlkl-/-小鼠中另一壞死調(diào)控蛋白RIPK1的表達劑量可以逆轉(zhuǎn)上述表型，證明RIPK1在調(diào)控淋巴細胞減少疾病中的劑量調(diào)控效應(yīng)。
綜上所述，該研究發(fā)現(xiàn)caspase-8通過自我剪切破壞死亡復(fù)合體II的穩(wěn)定性，進而抑制細胞程序性壞死的發(fā)生。同時證明了caspase-8通過自我剪切協(xié)同壞死調(diào)控蛋白RIPK1/RIPK3/MLKL抑制淋巴細胞減少的免疫缺陷性疾病的發(fā)生，為免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)調(diào)控的研究及淋巴細胞減少為特征的免疫缺陷性疾病的治療提供新的思路。
中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所章海兵研究員為該論文的通訊作者，博士研究生李曉明、聯(lián)合培養(yǎng)博士后李芳為該論文共同第一作者。該項工作得到了中科院、科技部、國家自然科學(xué)基金委員會等經(jīng)費資助，同時也得到了中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所公共技術(shù)平臺和動物平臺的支持。
文章鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35064213/
圖：Caspase-8蛋白通過自我剪切調(diào)控細胞死亡及促進免疫缺陷疾病的作用模式圖
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