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Nature STING诱导TNFR1FADD非依赖ZBP1介导的坏死性凋亡
来源:bob256体育    发布时间:2025-12-17 15:42:38

  坏死性凋亡(necroptosis)是一种不依赖caspase 活性的受到精密调控的坏死性细胞死亡形式,在宿主防御和多种炎症性疾病等生理和病理情况中发挥及其重要的作用。坏死性凋亡的经典信号通路涉及外源信号(TNF和FASL等)刺激复合体I(TRADD、RIPK1和TRAF2/5等)、复合体II(TRADD、RIPK1、FADD 和 caspase-8等)形成,随后RIPK3磷酸化MLKL,磷酸化的MLKL发生构象变化形成寡聚体并转移至细胞膜形成孔道,最后导致细胞崩解和炎症反应。其中,caspase8活性是坏死性凋亡和凋亡通路的关键决定开关,caspase8可以切割 RIPK1和CYLD抑制坏死性调往,在caspase8活性被抑制时细胞才能转向坏死性凋亡。既往研究之后发现caspase8缺失和上皮细胞特异性缺失分别引起坏死性调往相关的胚胎致死和致死性皮炎【1,2】。然而,不同于RIPK3或MLKL敲除可以显著预防caspase8缺失引起的病理表型,TNFR1和FADD缺失仅能延缓而无法完全逆转表型,提示存在TNFR1非依赖通路。有必要注意一下的是,另有研究指出ZBP1通过Z-DNA激活参与RIPK3介导的坏死性凋亡

  首先,作者使用RNA-seq、免疫荧光和分子免疫印迹等证实Casp8E-KO小鼠病变组织Zbp1和Mlkl表达以及STING相关IFN炎症反应和DNA感知等通路明显地增加。类似地,在caspase8缺陷的小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts,MEFs)中也出现ZBP1和IFN炎症反应的上调,此外,STING抑制剂C-178则可以废除caspase8缺陷引起的ZBP1上调和STAT1活化。与此同时,STING激动剂增强TNF诱导的细胞死亡,但却被MLKL或RIPK3敲除逆转,提示STING激活促进细胞坏死性凋亡的敏感性。有意思的是,ZBP1敲除细胞仍旧能经TNF诱导死亡但对STING激活诱导的死亡无反应,提示ZBP1对于STING诱导的坏死性凋亡的必要性。有必要注意一下的是,不同于TNF和Z-VAD诱导的FADD-RIPK1-RIPK3复合体大量形成,STING激动仅轻微增加RIPK3和RIPK1的募集。相反,免疫共沉淀揭示STING激动明显地增加ZBP1-RIPK1-RIPK3复合体形成,且此过程并不依赖FADD和TNFR1。因此,这一些数据提示上皮细胞caspase8缺陷驱动STING异常活化介导的IFN反应引起ZBP1和MLKL上调,随后诱导ZBP1-RIPK1-RIPK3复合体形成导致坏死性凋亡。

  随后,作者构建Casp8E-KOSting1E-KO小鼠和Casp8E-KOTnfr1-/-小鼠,在体内证实上皮STING敲除能改善Caspase8缺失引起的皮肤炎症和坏死性凋亡,且效果优于TNFR1敲除。此外,联合ZBP1或上皮STING敲除进一步显著改善Casp8E-KOTnfr1-/-小鼠的皮肤症状和免疫细胞浸润。总之,这些体内数据进一步提示细胞内源性STING异常活化足以驱动TNFR1-FADD非依赖ZBP1-MLKL介导的坏死性凋亡。意外的是,作者发现Casp8E-KOZbp1-/-小鼠并没有Casp8E-KOSting1-/-小鼠类似的保护表型,表明ZBP1缺失并不足以改善Caspase8缺失引起的皮肤炎症。然而,如上所述,ZBP1缺失却几乎完全改善Casp8E-KOTnfr1-/-小鼠的皮肤炎症。由此,作者推断TNF-TNFR1是首个坏死性凋亡的检查点,而ZBP1作为第二个独立的检查点,即STING激活不但可以启动ZBP1介导的坏死性凋亡,还能放大TNF介导的坏死性凋亡。

  为了明确caspase8缺陷如何引起STING活化,作者构建Casp8E-KOCgas-/-和Casp8E-KOMavs-/-小鼠,发现只有Cgas缺失具有STING缺失类似的保护表型,提示胞内DNA感知是caspase8缺陷导致STING活化的原因。进一步实验发现caspase8缺陷引起基因组不稳定和核DNA泄露,且胞内DNA并不与线粒体标志物TFAM共定位,提示caspase8缺陷导致基因组不稳定,引起细胞核DNA泄露入胞内通过cGAS-STING的激活。另外,免疫荧光分析发现caspase8缺陷细胞存在ZBP1的天然配体Z型核酸(Z-NAs)。STING激动剂DMXAA处理明显地增加Z-NAs的信号强度,且ZBP1与Z-NAs存在共定位,提示STING激活不仅增加ZBP1的转录,也能激活ZBP1。

  STING突变引起持续性活化会导致STING相关婴儿期血管病变(STING-Associated Vasculopathy with Onset in Infanc,SAVI),且目前尚且没有有效的治疗方法。作者推测STING驱动的坏死性凋亡可能在SAVI中发挥及其重要的作用。首先,作者在SAVI患者血清和血细胞中发现IFN相关细胞因子以及MLKL和ZBP1表达的上调,提示STING相关坏死性凋亡与SAVI相关。其次,作者构建Sting1N153S杂合子突变小鼠模拟SAVI。在Sting1N153S/WT小鼠,皮肤、肺脏和胸腺均出现MLKL的磷酸化和细胞死亡。此外,RIPK3敲除显著延长Sting1N153S/WT小鼠的存活时间以及SAVI相关的皮肤、肺脏和胸腺炎症和症状。总之,这些根据结果得出STING相关的坏死性凋亡是SAVI的重要致病机制。

  综上所述,这项研究通过多种小鼠模型鉴定STING活化可以不依赖TNFR1和FADD驱动ZBP1-RIPK1-RIPK3复合体形成介导细胞坏死性凋亡。STING不但可以作为坏死性凋亡的内源始动因素,还是TNFR1介导坏死性凋亡的放大器。该研究将为坏死性凋亡为特征的疾病治疗提供新的干预靶点。

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