細(xì)胞焦亡和急性腎損傷

   細(xì)胞焦亡(Pyroptosis)是一種以促炎性為特點(diǎn)的細(xì)胞程序性死亡方式。研究表明細(xì)胞焦亡廣泛參與到多種疾病的發(fā)生發(fā)展中，并發(fā)揮重要作用。對(duì)于細(xì)胞焦亡的深入探索有助于認(rèn)識(shí)及開發(fā)其在在相關(guān)疾病中的臨床應(yīng)用潛能。這里，小編和大家分享一篇關(guān)于細(xì)胞焦亡和急性腎損傷的文獻(xiàn)，領(lǐng)略下這種新穎的細(xì)胞死亡方式的精彩。

技術(shù)路線：

結(jié)果：
1. 順鉑和局部缺血再灌注(I / R)誘導(dǎo)的急性腎損傷(AKI)小鼠中Caspase-11和尿IL-18水平升高
   順鉑處理或I / R處理的小鼠腎臟中檢查caspase-11的表達(dá)增加，caspase-11主要分布在2只AKI小鼠的初級(jí)近端小管細(xì)胞(PTC)中。尿IL-18水平在順鉑或I / R處理后也明顯增加。

2.敲除caspase-11可減輕腎功能不全、腎小管損傷和尿IL-18排泄
   Casp-11 ^{– / –}小鼠順鉑處理第2天和第3天后血清BUN和肌酸酐被抑制。組織學(xué)分析表明順鉑引起的腎小管擴(kuò)張、刷緣缺失、鑄型形成、細(xì)管中的細(xì)胞裂解在Casp-11 ^{– / –}小鼠明顯得到改善。Casp-11 ^{– / –}小鼠中尿IL-18的水平被顯著抑制。

3. AKI小鼠中caspase-11的缺失抑制巨噬細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)
   巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)在順鉑誘導(dǎo)3天后顯著增加。而在Casp-11 ^{– / –}小鼠中，這種浸潤(rùn)減少50％以上。
 

4.Caspase-11促進(jìn)順鉑處理或低氧-復(fù)氧處理后原代PTC中IL-18的釋放
   接下來研究原代PTC中caspase-11的效應(yīng)。順鉑或缺氧復(fù)氧處理后caspase-11的表達(dá)明顯增加。caspase-11的同源性分子caspase-4的表達(dá)也增加。順鉑或缺氧復(fù)氧處理PTC后培養(yǎng)液中IL-18的含量增加，這種增加可以被caspase-11小干擾RNA抑制。

5.Caspase-11促進(jìn)體內(nèi)和體外GSDMD的裂解
   GSDMD已被確定為caspasae-11的特定底物和細(xì)胞焦亡的分子標(biāo)志物。研究AKI小鼠GSDMD的裂解。在順鉑處理后的小鼠腎皮質(zhì)中可看到GSDMD的31kD N端（GSDMD-N）,Caspase-11的缺乏抑GSDMD-N的水平。在體外，caspase-11的過表達(dá)明顯促進(jìn)原代PTC中GSDMD的裂解，敲除 caspase-11減少順鉑治療后GSDMD的裂解。這些結(jié)果表明caspase-11促進(jìn)了順鉑處理后PTC的GSDMD裂解。

6.Caspase-11促進(jìn)PTCs中GSDMD-N易位到質(zhì)膜和細(xì)胞焦亡
   GSDMD-N易位到質(zhì)膜是細(xì)胞焦亡的標(biāo)志。Flag或HA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。當(dāng)用caspase-11-Flag和GSDMD-N-Flag質(zhì)粒轉(zhuǎn)染原代PTC，在質(zhì)膜觀察到富集的Flag染色，表明GSDMD可能從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到質(zhì)膜。高劑量順鉑（100 mM）誘導(dǎo)的壞死細(xì)胞表現(xiàn)出腫脹和細(xì)胞體爆炸，細(xì)胞變圓且膨脹。過表達(dá)caspase-11的細(xì)胞形成一個(gè)煎蛋狀，其核位于中間。細(xì)胞粘附在培養(yǎng)表面并形成小突起物。這些表明caspase-11促進(jìn)GSDMD在質(zhì)膜上的移位并引發(fā)PTC焦亡。

7.GSDMD介導(dǎo)順鉑誘導(dǎo)PTC的IL-18釋放
   在GSDMD-KO細(xì)胞中未檢測(cè)到GSDMD的表達(dá)，順鉑處理后，培養(yǎng)基中IL-18的釋放增加，IL-18的mRNA水平?jīng)]改變。順鉑處理后GSDMD-KO細(xì)胞PI染色減少了約50％。

8.GSDMD的裂解在用順鉑或I / R處理的小鼠中增加
   在順鉑或I / R處理小鼠的腎皮質(zhì)中，GSDMD-N的裂解增多。GSDMD主要分布在腎小管細(xì)胞中，順鉑或I / R治療后GSDMD的表達(dá)增加。在GSDMD ^{– / –}小鼠中，順鉑治療后未在腎臟中未檢測(cè)到GSDMD。

9.GSDMD促進(jìn)順鉑處理后小鼠體內(nèi)的腎小管損傷和免疫細(xì)胞浸潤(rùn)
   順鉑處理第2天和第3天后，GSDMD ^{– / –}小鼠血清BUN和肌酸酐降低。順鉑引起的腎小管擴(kuò)張、刷緣丟失、管型形成和小管中的細(xì)胞裂解在GSDMD ^{– / –}小鼠中也有所改善。巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞在順鉑處理3天后顯著增加。GSDMD ^{– / –}小鼠的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)減少了50％以上。

10.GSDMD的敲除抑制了順鉑處理后尿IL-18的排泄
   在GSDMD ^{– / –}小鼠中，未檢測(cè)到GSDMD的表達(dá)，且caspase-11的水平在WT和GSDMD^{– / –}鼠之間沒有變化。順鉑處理后GSDMD^{– / –}鼠尿液IL-18 ^{– / –}水平被抑制。

總結(jié)：
   順鉑或局部缺血誘導(dǎo)的AKI小鼠中，GSDMD裂解觸發(fā)腎小管上皮細(xì)胞焦亡。caspase-11 / GSDMD依賴性小管細(xì)胞焦亡可能是預(yù)防AKI中腎小管上皮細(xì)胞損傷和腎功能惡化的一個(gè)重要靶標(biāo)。