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戏说细胞的N种花样死法

解螺旋  · 公众号  · 医学  · 2017-07-15 18:03

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作者:子非鱼

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俗话说,龙生九子,种种不同。细胞也一样,虽说是来自于同一细胞卵,一样的娇生惯养,但是各自的性格脾气却是大不相同。因而,在生命谢幕之际,细胞们会以不同的姿势走向最终的归宿,或优雅老死,或粗暴惨烈死去,来定格生命消逝时最后的瞬间。


其实,大多数细胞个性都是从容淡然,素来笑看人生,无畏生死。在死亡来临之时,会顾全大局,打包于无形,消匿于免疫,凋亡联自噬,回收再利用,维持体内稳态。真可谓轻轻地我走了,挥一挥衣袖,不带走一片云彩。



而一些脾气暴躁、个性刚烈的细胞,每每在遇到异常的物理、化学及生物因素的影响之时,这宁为玉碎不为瓦全的倔脾气即刻不受控地发作,分分钟自爆而亡,细胞的全面崩解也会立刻敲响免疫系统的警钟,瞬间就开启了炎症反应,因而也搅得机体不得安宁。

当然也有些细胞超级恋“家”(细胞外基质),且是个死宅,属于出门太久就会死的类型,换言之,就是失巢凋亡(anoikis)。举个栗子,当正常的贴壁细胞离家出走后,就会以悬浮状态四处流浪,最终因为找不到回家的路,只能郁郁而终。然而,心硬如铁、毫不恋家的肿瘤细胞却能凭着旁分泌机制抵抗凋亡,在机体内四处扎根,遍地开花。



正所谓,细胞固有一死,或死于自杀,或死于他杀。当红细胞寿终正寝,会有吞噬细胞陪它走完最后一段路程。而当怀有异心的细胞与病毒、微生物沆瀣一气时,就引起免疫系统的雷霆之怒,随后则会被先锋部队(T细胞、B细胞和NK细胞)缉拿归案,认罪伏法。



就在先锋部队缉拿“罪犯”的过程中,也会有不少白细胞壮烈牺牲。可即便如此,它依旧不忘本身职责,垂死之际会从细胞内“喷”出一长串“柱状凋亡足”(Beaded apoptopodia),其长度最大可达宿主细胞大小的8倍,进而向周围细胞发出威胁警报,进而增强免疫反应。



白细胞的英勇就义,加深了机体对外源病原体的厌恶之情,因而,将外来入侵者彻底消灭就成头等大事。

好在目前合体已经不是异性恋的专利了,从孙悟空贝吉塔到葫芦娃七兄弟,一经合体,战斗力瞬间飙升几个数量级。而这么拉风酷炫的事情,细胞自然也是不肯屈居人后,这不,当坏死与凋亡进行合体后,坏死性凋亡(Necroptosis)就横空出世了。



而坏死性凋亡作为脊椎动物特有的针对病原体的二重防御体系,当细胞凋亡失效时,坏死性凋亡就启动了“自动防故障机制”,大显神威地将感染病毒的细胞纷纷扑杀。




另外,细胞作死之所以能玩出新花样,细胞焦亡(Pyroptosis )也居功至伟。它将半胱天冬酶(caspase-1)和大量促炎性因子等化为熊熊火焰,一把点燃机体的天然免疫,然后被病原微生物感染的细胞也就只能被无情地“烧焦”了。



常言道,看热闹不嫌事大。肿瘤细胞也来横插一脚,为了彰显自己独一无二的特质,硬是开创一种属于它自己的细胞新死法——细胞自食(Entosis,细胞侵入性死亡),并以此来加速肿瘤细胞群体内部的淘汰过程。

通常肿瘤细胞这个浪子最是不喜像正常细胞一样被细胞外基质(extracellular matrix)所形成的蛋白质网络所束缚。因而肿瘤内部细胞在逃离基质之后,就开始肆意妄为并变得越来越无法无天了。



常言道,穷山恶水出刁民,这话在肿瘤内部细胞中也体现的淋漓尽致。肿瘤细胞的疯狂增殖所造成的僧多粥少局面,也使得彼此间互相残杀成为了一件常有的事情。

尽管细胞自噬(Autophagy)能暂缓细胞这份饥饿之感,但终究不能从根本上解决问题。为此,丢军保帅成为了肿瘤细胞存活的不二法宝。

最先处于葡萄糖饥饿的细胞,其能量感受AMPK信号通路很快就被活化,细胞的可塑性也发生改变。同时该细胞也会在胞内活化的Rho GTPase、ROCK蛋白的怂恿蛊惑下变得又圆又硬,随后又在钙黏着蛋白牵线搭桥下结识了活力满满的肿瘤细胞。

该细胞原以为会遇到一个雪中送炭的同类,没成想却被落井下石的同类以内化形式吞入腹内,并在溶胞体酶系的作用下一命呜呼。就这样,即便是在营养状态匮乏的情况下,凶残的肿瘤细胞依然可以靠着吞噬着孱弱同类来进行增殖存活,进而成为肿瘤内部的真正“赢家”。



如此乍一看,Entosis与细胞吞噬(Phagocytosis)就似双胞胎般完全相同。然而傲娇系肿瘤细胞明明白白告诉大家,NO! 我们与酷爱吞噬死细胞的巨噬细胞不同,我们更喜欢生吞活剥。换言之,被内化的细胞在未遇到溶胞体酶系之前,仍是处于或活着的状态,甚至还可以进行细胞分裂呢!



甚至于有时一些幸运值MAX的内化细胞还可以死里逃生,重新被吃撑的肿瘤细胞释放出来。总之至于被内化细胞的命运到底如何,是被释放还是Go die,大概就看肿瘤细胞的心情吧!(该现象的具体机制还尚未被研究清楚)



由此可见,Entosis确实是恶性肿瘤在机体内称王称霸的绝佳利器。然而秉着一切事物都存在两面性的原则,天生爱折腾的科研者认为Entosis应该也存在着被策反的可能,也是可以以子之矛攻子之盾的。

果不其然,近期就传来捷报:蛋白质Cdc42的缺失能导致另外一种形式的细胞互食,即正在分裂或刚分裂完的细胞会被临近的与细胞外基质相连的正常健康细胞所吞噬消灭。通常在细胞分裂期间,蛋白质RhoA和肌球蛋白会让细胞变得更圆更硬,可促使分裂细胞强制闯入其他细胞,而这正是entosis关键的第一阶段。




对于癌症治疗来说,这无疑是个好消息,由于癌细胞比正常细胞分裂更频繁,这意味着它们更容易被其他细胞“吃掉”。此外,一些干扰细胞分裂的化疗药物也会增加了细胞互食的发生率。

参考文献:

1.Programmed necrosis in inflammation: Toward identification of the effector molecules(DOI: 10.1126/science.aaf2154)
2.A novel mechanism of generating
extracellular vesicles during apoptosis via a beads-on-a-string
membrane structure(DOI: 10.1038/ncomms8439)
3.https://medicalxpress.com/news/2017-07-cannibal-cells-limit-cancer-growth.html
4.https://elifesciences.org/articles/27134/figures
5.http://www.sciencemag.org/news/2007/11/new-form-cell-death-discovered
6.Competition between human cells by entosis(doi:  10.1038/cr.2014.138)
7.Entosis Is Induced by Glucose Starvation(doi: 
http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2017.06.037)


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