Nekroptos är programmerad nekrotisk celldöd åtföljd av aktivering av receptorinteragerande proteinkinas 3 ( RIPK3 , RIP3 ) . På molekylär nivå involverar nekroptos en mycket reglerad sammansättning av ett intracellulärt komplex känt som nekrosomen, utlöst av dödsreceptorer (t.ex. tumörnekrosfaktorreceptor 1 ( TNFR1 ), FasL ligandreceptorer och TRAIL ), yta Tullliknande receptorer , såväl som mekanismer som känner igen närvaron av viralt RNA i cytoplasman . Tumörnekrosfaktor (TNF) -inducerad nekroptos kräver ytterligare aktivering av RIPK1 (RIP1) och RIPK3 . Blockering av dessa kinaser med nekrostatiner, såsom nekrostatin 1, som hämmar RIPK1, gör nekroptos omöjlig. I motsats till apoptos orsakad av kaspas 8 -aktivering kan nekroptos endast inträffa när detta enzym är inaktiverat . Under nekroptos sker också bildandet av reaktiva syrearter i mitokondrier , men till skillnad från apoptos sker inte DNA- fragmentering [1] . Dessutom, till skillnad från apoptos, åtföljs nekroptos av ett starkt immunsvar : en döende cell frisätter skada-associerade molekylära fragment som aktiverar immunitet. Nekroptos kan utlösas i fall där apoptos är omöjligt av en eller annan anledning. Till skillnad från de molekylära vägarna för apoptos, som har studerats i många år, är den molekylära grunden för nekroptos för närvarande dåligt förstådd [2] .
Morfologiskt kännetecknas nekroptos av cellsvullnad, störning av mitokondrier, ökad plasmamembranpermeabilitet och frisättning av cellinnehåll i det extracellulära utrymmet [1] .
Den funktionella betydelsen av nekroptos kan vara att skydda kroppen från intracellulära infektioner , men nekroptos spelar också en nyckelroll i utvecklingen av många sjukdomar: hjärtinfarkt , åderförkalkning , ischemi-reperfusionsskada, pankreatit, inflammatorisk tarmsjukdom , som såväl som vid ett antal andra vanliga sjukdomar [3] [4] .
1998 visades L929 musfibrosarkomceller snabbt dö efter behandling med kaspasinhibitorn zVAD -FMK vid inkubation med tumörnekrosfaktor ( TNF ) . Dessa data indikerade möjligheten att kaspaser är involverade i skyddet av celler från död genom nekros under verkan av TNF. Ytterligare forskning beskrev denna nya form av celldöd, som har många av egenskaperna hos nekros och uppstår när dödsreceptorer aktiveras . Genom att introducera vacciniavirus serpin [en] och CrmA, en hämmare av kaspas 8, i celler , det visat sig att hämning av kaspas 8 leder till denna form av celldöd, kallad nekroptos eller programmerad nekros. Dessförinnan ansågs nekros vara en slumpmässig och oreglerad form av celldöd, men hittills är flera typer av programmerad nekros kända [1] [4] .
Nekroptos induceras av flera dödsreceptorer, bland vilka är TNFR1 , TNFR2 och Fas . När de är bundna till sina agonister , styr dödsreceptorer, beroende på förhållandena, cellen antingen till döden eller till överlevnad. Till en början trodde man att dödsreceptorer bara kunde inducera apoptos, men sedan visades det att de också kan inducera nekroptos med deltagande av RIPK1, när apoptos är omöjligt. Toll-like receptor (TLR ) agonister har också visat sig inducera kaspasoberoende nekros. Dessutom visade det sig att flera gener involverade i TLR -signalvägar också är involverade i nekroptos-signalvägar, så det är möjligt att TLR-signalvägen kan vara involverad i nekroptos [2] . Det senare kan också utlösas av intracellulära stimuli, såsom DNA- beroende aktivator av interferon regulatoriska faktorer (DAI ) och proteinkinas R [3] .
Eftersom det finns flera olika initiatorer av nekroptos är det oklart om de delar gemensamma nedströmssteg i nekroptossignalvägen. Den bäst studerade nekroptosen initierad av TNF-α/TNFR [2] . De molekylära mekanismerna för nekroptos utlöst av TNFR diskuteras i detalj nedan.
TNF - α produceras av aktiverade makrofager och är ett homotrimert protein , där var och en av dess subenheter innehåller 157 aminosyrarester . Även om TNF-a allmänt betraktas som en apoptosaktivator, är den kapabel att inducera tumörcellsnekros . I början av det andra decenniet av 2000-talet erhölls bevis för att TNF-α kan inducera programmerad nekros [2] .
TNFR1 eller TNFR2 lokaliserad på cellytan tjänar som specifika TNF-a-receptorer. Eftersom TNFR2 saknar en dödsdomän , spelar TNFR1 en nyckelroll i att utlösa TNF-α-inducerade signalkaskader inom cellen [2] .
Först binder TNF-a till den extracellulära delen av TNFR1, vilket allosteriskt orsakar en konformationsförändring i dess intracellulära del. TNFR1 innehåller fyra cysteinrika domäner ( CRD ) . Den första CRD, känd som pre -ligand assembly-domänen (PLAD ), krävs för sammansättningen av en receptor som kan binda med hög affinitet till TNF-a . Efter bindning till TNF-α frisätts dödsdomänen ljuddämpare (SODD) från den intracellulära domänen av TNFR1 av olika enzymer och proteiner . Därefter utlöser TNFR1 och TNFR2 ytterligare stadier av signalvägen och bildar komplex I med proteiner som innehåller dödsdomänen, till exempel TRADD ( TNF -receptorassocierad dödsdomän ), FADD ( Fasassocierad dödsdomän ) och även flera E3 ubiquitinligaser , såsom TRAF2/5 ( TNF -α-receptorassocierad faktor 2/5 ) och apoptoshämmande proteiner (IAP): cIAP1 och cIAP2 . Ubiquitination av dessa proteiner är viktigt för regleringen av komplex I-aktivitet [2] .
RIPK1 är en medlem av familjen receptorinteragerande proteinkinas (RIPK), som kännetecknas av närvaron av en homolog N-terminal kinasdomän. Graden av RIPK1 ubiquitination avgör om den kommer att fungera som en molekyl som främjar cellöverlevnad eller som ett kinas som utlöser celldöd. RIPK1 rekryteras först till komplex I av TNFR1 och polyubiquitineras av TRAF2/5, cIAP1 och cIAP2 vid lysinposition 63. RIPK1 ubiquitination leder till rekrytering och aktivering av IKK och NEMO proteiner , och främjar aktivering av NF-KB-vägen och slutligen överlever cellen. Aktivering av NF-KB-vägen reglerar positivt uttrycket av anti-apoptotiska gener såsom A20 och Flip L . Deubiquitination av RIPK1 kan undertrycka NF-KB-vägen, vilket leder till aktivering av celldödsvägar. Två proteiner har visat sig vara involverade i regleringen av NF-KB-vägen genom RIPK1-deubiquitinering. En av dem, CYLD -proteinet (cylindromatos), kodas av Cyld- tumörsuppressorgenen . Det blockerar aktiveringen av NF-KB-vägen genom att ta bort polyubiquitin-kedjor associerade med lysinrest 63 från flera målproteiner. Tumörceller med inaktiv CYLD visar ökad proliferation och minskad hastighet av apoptos. Ett annat protein, A20, tar bort ubiquitin bundet till lysinrest 63, vilket utlöser den proteasomala nedbrytningen av E3 ubiquitin-ligaser såsom TRAF2- och cIAP-proteiner, och nedreglerar NF-KB-vägen genom en negativ återkopplingsmekanism (kom ihåg att NF-KB-vägen aktiverar bildning av detta protein) [4] . Även om RIPK1 ubiquitination krävs för aktivering av NF-KB-vägen, krävs inte RIPK1-kinasaktivitet här. Därför är ett nyckelelement i regleringen av den TNF-inducerade NF-KB-vägen ubiquitineringsstatusen för RIPK1, oavsett kinasaktiviteten hos detta protein. Komplex I ligger i skärningspunkten mellan cellöverlevnads- och celldödsvägar och växlar mellan olika signalvägar som svar på olika stimuli [2] .
När deubiquitination är avslutad frisätts RIPK1 från komplex I och går in i cytoplasman , där det rekryteras till komplex IIa. Dessutom, efter förflyttning in i cellen (internalisering) av ligandbunden TNFR1, frisätts TRADD från komplex I; TRADD krävs strikt för bildandet av komplex IIa. Internalisering av ligandbunden TNFR1 krävs för komplex IIa-bildning: på 2010-talet visades undertryckande av TNFR1-internalisering leda till cellresistens mot apoptos. Komplex IIa, även känt som det dödsinducerande signalkomplexet eller DISC , består av TRADD, FADD, RIPK1, FLIP och procaspase 8. CYLD knockdown undertrycker TNF-inducerad nekroptos, vilket tyder på att deubiquitination RIPK är ett viktigt steg i TNF-inducerad nekroptos. . Det finns dock inga bevis för att andra deubikvitinerande proteiner, såsom A20, krävs för nekroptos. Undertryckande av cIAP-proteiner påskyndar bildningen av komplex II, eftersom graden av ubiquitination av RIPK1 blir mindre. Ett annat E3 ubiquitinligas, TRAF2, visade sig vara nödvändigt för TNF-α-inducerad nekroptos eftersom TRAF2 -/− celler var okänsliga för det. Detta kan bero på att TRAF2 krävs för bildandet av komplex I. FADD är en av de domäner som rekryteras till komplex IIa, och dess effekt på nekroptos beror på celltypen. I synnerhet krävs det för TNF-α-inducerad nekroptos i musembryonala fibroblaster ( MEF), men inte i Jurkat leukemiceller . I T-celler i proliferativ fas fungerar FADD som en negativ regulator av nekroptos. Mekanismen bakom FADDs olika roller är fortfarande oklar. Det finns bevis för att TRADD krävs för alla fall av nekroptos förutom de som orsakas av Smac -proteinhärmare [ . Därför beror behovet av TRADD för nekroptos på stimulansen som orsakade det. Komplex IIa kan inducera två efterföljande scenarier: apoptos eller nekros. FLIP L -proteinet , som är positivt reglerat av NF-KB, bildar en heterodimer med pro-kaspas 8. FLIP är strukturellt mycket lik kaspas 8, men saknar proteasaktivitet [ 3] . Komplex IIa börjar fungera på ett pro-apoptotiskt sätt: prokaspas 8 homodimerer genomgår snabb autoproteolys , som ett resultat av vilket kaspas 8 aktiveras, dissocierar från komplex IIa, aktiverar kaspas 3 och 7 och apoptos börjar [4] . Caspase 8 skär och inaktiverar RIPK1, RIPK3 och CYLD, vilket förhindrar nekroptos. Att skära RIPK1 med kaspas 8 motverkar inte bara RIPK1:s stimulerande roll i NF-KB-vägaktivering, utan har också en negativ effekt på nekroptos, eftersom RIPK1-kinasaktivitet krävs för nekroptos. Dessutom, under verkan av stimuli som utlöser apoptos, klyvs RIPK3 av kaspas 8 vid position Asp 328, vilket hämmar förmågan hos RIPK3 att inducera kaspasoberoende celldöd. När apoptos blockeras dominerar nekroptos [2] .
Brist på FADD, FLIP eller kaspas 8 hos möss resulterar i död efter 10,5 dagar, men död inträffar inte om möss tidigare berövats RIPK3. Vävnadsspecifik deletion av FADD eller kaspas 8 leder också till döden (beroende på vävnadstyp ), men denna effekt kan också förhindras genom frånvaron av RIPK3. Baserat på detta dras slutsatsen att FADD-kaspas 8-FLIP-komplexet krävs för att förhindra RIPK3-beroende nekroptos. Det är därför nekroptos oftast definieras som programmerad nekros beroende av RIPK3 [3] .
När cIAP-proteiner störs (t.ex. i närvaro av Smac-mimetika) sker en något annorlunda signalväg för nekroptos. Smac-mimetika förbättrar E3 ubiquitinligasaktiviteten av cIAP1 och cIAP2 genom att binda till deras BIR-domäner ( baculovirus IAP repeat ), vilket i slutändan leder till autonedbrytning av dessa proteiner . När cIAPs förstörs aktiveras den kanoniska NF-KB-vägen i mycket mindre utsträckning, medan den icke-kanoniska NF-KB-vägen däremot blir mycket aktiv. Komplex I, innehållande TNFR1, omvandlas i stor utsträckning till komplex IIb, även känd som ripoptosomen, vars bildning inte beror på TRADD, som i fallet med komplex IIa, utan på RIPK1. Som ett resultat aktiveras NF-KB-vägen icke-kanoniskt och celldöd förstärks. Liksom komplex IIa kan komplex IIb inducera både apoptos och nekroptos, vilket bestäms av närvaron eller frånvaron av kaspas 8 [4] .
När kaspas 8 blockeras av inhibitorer eller virala proteiner binder RIPK1 och RIPK3 till varandra, autofosforylerar , transfosforylerar varandra och sätts ihop till speciella amyloidmikrofilamentliknande strukturer som kallas nekrosomer [4] . Nekrosomen består huvudsakligen av RIPK1 och RIPK3. RIPK3 ökar rekryteringen av RIPK1 till nekrosomen, och denna process kräver kinasaktiviteten hos båda proteinerna. Necrostatin-1 (Nec-1) hämmar RIPK1-kinasaktivitet och komplex II-bildning, och rekrytering av RIPK1 till komplex II krävs för att inducera pronekrotisk kinasaktivitet av komplex II. Kinasaktiviteten hos RIPK1 krävs dock inte för bildning av komplex I. Det finns bevis för att RIPK3 krävs för RIPK1-fosforylering vid TNF-α-inducerad nekroptos, men RIPK3-medierad fosforylering är mycket svag och liknar nivån RIPK1-autofosforylering. Dessutom finns endast den ubiquitinerade formen av RIPK1 i nekroptos-resistenta celler med låga nivåer av RIPK3-uttryck, så RIPK3 kan förbättra RIPK1-deubiquitinering [2] .
Liksom andra RIPs har RIPK3 en N-terminal domän med kinasaktivitet, men det finns ingen dödsdomän eller CARD - motiv vid dess C-terminal . Den biologiska funktionen av RIPK3 är kontroversiell. Det finns bevis för att RIPK3 kan hämma förmågan hos RIPK1 att aktivera NF-KB-vägen. Men när det överuttrycks kan RIPK3 själv aktivera NF-KB-vägen, medan frånvaron av RIPK3 inte undertrycker aktiveringen av NF-KB-vägen. Nyligen genomförda studier har bekräftat att RIPK3 krävs för nekroptos inducerad av olika stimuli. Det finns rapporter om att RIPK3 knockdown resulterade i en markant hämning av nekroptos i HT-29-celler. I nekroptos-resistenta celler detekterades en låg nivå av RIPK3-uttryck, och transfektion av dessa celler med RIPK3 återställde deras förmåga att genomgå nekroptos när apoptosvägar blockerades. Nekroptos kräver RIPK3-fosforylering, men mekanismen för denna process är fortfarande oklar. Interaktionen mellan RIPK1 och RIPK3 beror på närvaron av ett homotypiskt interaktionsmotiv ( RIP homotypic interaction motiv, RHIM ) i båda proteinerna . Mutationer i RHIM i RIPK1 eller RIPK3 kan blockera nekrosombildning och skydda celler från nekroptos. Dessutom kräver interaktion mellan RIPK1 och RIPK3 kinasaktiviteten hos RIPK3 [2] .
Även om RIPK1 och RIPK3 krävdes för nekroptos i de flesta experimentella modeller, finns det vissa data som motsäger detta schema. Nekroptos inducerad via T-cellsreceptorer i FADD −/− T-celler visade sig endast vara beroende av RIPK1. Musceller infekterade med cytomegalovirus , å andra sidan, genomgick RIPK3-beroende nekroptos. I allmänhet är RIPK1, RIPK3 och deras interaktion med varandra nödvändiga för garanterad induktion av nekroptos, även om det finns andra faktorer som reglerar nekroptos [2] .
När kaspasaktiviteten blockeras deubiquitinerar CYLD RIPK1 i nekrosomen, vilket ökar dess kinasaktivitet. Fosforylering av humant RIPK3 vid Ser227 eller mus-RIPK3 vid Ser232 krävs för att rekrytera det blandade härstamningskinasdomänliknande (MLKL) pseudokinaset . MLKL är ytterligare fosforylerad vid Thr 357 och Ser358 av humant RIPK3 eller vid Ser345, Ser347, Ser352 och Thr349 av mus RIPK3 och är involverat i efterföljande nekroptoshändelser [4] .
Som noterats ovan kan blockering av apoptos stimulera celler att använda nekroptos som ett alternativt sätt att döda. Vissa kaspasinhibitorer, såsom zVAD.fmk och BocD.fmk, kan inducera nekroptos genom TNF -α- produktion. Behandling av celler med ett mimetikum som efterliknar funktionerna hos Smac-proteinet leder emellertid bara till apoptos, även om det också inducerar autokrin produktion av TNF-α. För att en vanlig apoptoshämmare ska stimulera nekroptos är närvaron av stora mängder exogen TNF-α i den yttre miljön nödvändig. Det har visats att endast ett fåtal celltyper kan genomgå nekroptos som svar på närvaron av TNF-a när apoptotiska vägar är blockerade eller inaktiva. Dessa celler inkluderar L929 musfibrosarkomceller, humana T-cellsleukemi U937 humana monocytleukemiceller , MEF och HT-29 humana kolorektala cancerceller . Det finns bevis för att nekroptos kan kontrolleras på transkriptionsnivå , vilket kan fungera som en möjlig förklaring till sambandet av nekroptos med endast vissa celltyper [2] .
De efterföljande reaktionerna av nekroptos är mycket mindre studerade än de initiala signalvägarna. Det är osannolikt att nekrosomer orsakar celldöd genom att direkt förstöra cellulära organeller eftersom inga nekrosomer eller RIPK3 otvetydigt har upptäckts i någon cellorganell. Därför kan nekrosomen spela rollen som en högre signal som kan utlösa celldöd genom olika mekanismer. Vissa av de cellulära händelserna som inträffar vid nekroptos har visats sammanfalla med de vid nekros; dessa inkluderar oxidativ burst , hyperpolarisering av mitokondriella membranet , ökad permeabilitet av lysosom- och plasmamembran, men vägarna som leder till dessa händelser skiljer sig från de för nekros [2] . De intracellulära händelserna som inträffar under nekroptos beskrivs nedan.
Reaktiva syrearterReaktiva syrearter (ROS) leder till celldöd antingen genom direkt oxidation av intracellulära substrat eller genom att utlösa speciella signalvägar som slutar med död. TNF-α-utlöst nekroptos har visat sig kräva ROS-inblandning, även om den exakta mekanismen som leder till ROS-bildning fortfarande är dåligt förstådd. Mitokondrier är potentiella ROS-producenter i cellen . RIPK3 ökar ROS-produktionen i mitokondrier och mitokondriernas metabolism genom att aktivera ett antal enzymer som är involverade i dessa reaktioner. Dessutom främjas bildandet av ROS av MLKL [4] . I T293-celler, under TNF-α-inducerad nekroptos, ökar RIPK3 aktiviteten av glykogenfosforylas (PYLG), glutaminsyntetas (GLUL) och glutamatdehydrogenas 1 (GLUD1). Alla dessa enzymer är nödvändiga för bildandet av ROS. PYLG katalyserar det hastighetsbegränsande steget i glykogennedbrytning , och glukos-1-fosfatet som produceras av PYLG är viktigt för glykolys . GLUL och GLUD1 tillhandahåller substrat för oxidativ fosforylering . Dessutom, genom att öka aktiviteten hos dessa metabola enzymer, kan RIPK3 också påverka cellens val av dödsmekanism, eftersom detta val påverkas av tillståndet i cellens energimetabolism [ 2] .
Under 2014 beskrevs en annan väg för bildandet av ROS vid nekroptos. RIPK1 fosforylerar STAT3 -proteinet och inducerar dess interaktion med GRIM19, en subenhet av komplex I i den mitokondriella andningskedjan , som ett resultat av vilket STAT3 överförs till mitokondrierna och aktiverar bildningen av ROS [4] .
NADPH-oxidasfamiljen av enzymer spelar en särskilt viktig roll i bildandet av ROS . Ett antal oxidaser ( Nox1 , Nox2, Nox3 , Nox4 och p47phox ) har visats vara uppreglerade i närvaro av TNF-α. Nox1 aktiveras av TNF-α och leder därför till produktion av superoxid i MEF-celler. Under denna process bildar Nox1 ett komplex med TRADD, RIP1 och Rac1 small GTPase . Således krävs RIPK1 för ROS-bildning vid TNF-a-inducerad nekroptos. I HT-29-celler krävs dock inte ROS för nekroptos orsakad av TNF-α, Smac-härmare och zVAD.fmk [2] .
NH2-terminalt kinas c-Jun ( JNK ), aktiverat av MLKL [ 4] , spelar en dubbel roll i TNF-a-inducerad nekroptos . Å ena sidan främjar JNK cellöverlevnad och undertrycker TNF-a-inducerad apoptos; å andra sidan fungerar JNK som en pronekrotisk signal och utlöser TNF-α-inducerad celldöd i fibroblaster . På 2010-talet fanns det rapporter om att JNK kan främja autokrin produktion av TNF-α genom aktivering av aktiverande protein-1 ( AP-1 ) i zVAD.fmk-behandlade L929-celler, vilket förstärker nekroptos [2] .
Translokas av adeninnukleotiderMitokondrier är involverade i nekrotisk celldöd inte bara genom ROS, utan också genom ADP / ATP -vägen. Syntes av ATP i mitokondrier kräver normal aktivitet av adenin- nukleotidtranslokas , en ADP /ATP-bärare belägen i det inre mitokondriella membranet . ANT-aktiviteten förändras genom interaktion med VDAC och cyclophilin D (CYPD). CYPD är en viktig regulator av mitokondriell permeabilitetsövergångsport eller MPTP . Det visade sig att RIPK1-beroende suppression av ANT inträffar i U937-celler under programmerad nekros inducerad av TNF-a och zVAD.fmk. zVAD.fmk har potential att störa förmågan hos ANT att transportera cytoplasmatisk ADP, och därigenom orsaka en enorm minskning av mängden ATP som produceras i mitokondrier. Det har visats att både TNF-α och RIPK1 krävs för att zVAD.fmk binder till ANT, och CYPD kan skydda cellen från död genom att hämma zVAD.fmk-bindning till ANT. Det har visat sig att ihållande uppreglering av CYPD förekommer i flera mänskliga tumörer, bland vilka är bröst- , äggstocks- och livmodertumörer . Andra studier har dock visat att CYPD krävs för celldöd orsakad av oxidativ skada [2] .
NEJKväveoxid (II) (NO) produceras i endotelceller av enzymet endotelial kväveoxidsyntas ( eNOS ) . Det deltar i många fysiologiska och patologiska processer, såsom avslappning av blodkärlens väggar , inflammation , proliferation och celldöd. NO interagerar med mitokondrier och påverkar cellernas bioenergetik såväl som syreförbrukningen . NO kan orsaka programmerad död hos endotelceller, ungefär som TNF-α orsakar nekroptos: RIPK1, RIPK3 och ROS är också involverade i denna process. Men i fallet med NO finns det inget behov av receptorer. Eftersom NO-inducerad nekrotisk celldöd hämmas av nekrotatin-1 och beror på RIPK3 (och möjligen även RIPK1) kan det betraktas som en variant av nekroptos. Mekanismen för denna celldöd är dock mycket annorlunda än TNF-α-inducerad nekroptos och måste studeras i detalj [2] .
Fosfolipas A2 och lipoxygenasFosfolipas A2 (PLA2) är en familj av enzymer som frisätter och bryter ned fria fettsyror och lysofosfolipider i sn-2-positionen av glycerofosfolipider . cPLA2 ( kalciumberoende cytosolisk form ) är en medlem av PLA2-familjen som krävs främst för de första stegen av arakidonsyrametabolism . Fosforylering och kalcium krävs för cPLA2-aktivering. cPLA2 spelar en viktig roll i TNF-α-inducerad nekrotisk celldöd i L929- och MEF-celler, såväl som i njurepitelcellsnekros inducerad av kemiska föreningar såsom oxidanter . Lipoxygenas (LOX) är en nedströms effektor av PLA2 och aktiveras vid höga kalciumkoncentrationer på grund av bildandet av fria fettsyror. LOX orsakar lipidhyperoxidation , vilket leder till förstörelse av cellmembranet och organellmembranen . Det finns rapporter om att LOX är involverat i både apoptos och nekroptos inducerad av TNF-α [2] .
MLKLMLKL-pseudokinas spelar en viktig roll i effektorstadiet av nekroptos. Efter fosforylering av RIPK3 oligomeriseras det och överförs till plasmamembranet, där det binder till fosfatidylinositolfosfater och ändrar strömmen av natrium- eller kalciumjoner genom motsvarande jonkanaler . Inträdet av joner i cellen ökar det osmotiska trycket inuti den, vilket bidrar till kränkningen av plasmamembranets integritet [5] . Dessutom, som noterats ovan, aktiverar MLKL JNK och främjar bildandet av ROS. Möss med brist på MLKL är livskraftiga och visar inga hematopoetiska abnormiteter , men de utvecklar inte akut pankreatit , vilket indikerar en minskad sannolikhet för nekroptos [4] .
Till skillnad från apoptos, där mycket immunogena intracellulära proteiner finns inuti apoptotiska kroppar och inte går utanför, åtföljs nekroptos av frisättning av cellinnehåll i den yttre miljön och orsakar ett starkt svar från både medfödd och förvärvad immunitet . Denna immunogena form av celldöd har dock vissa fysiologiska funktioner [3] .
Normalt uppstår nekroptos både under utvecklingen av organismen och under vuxen ålder. Hos människor, under längsgående bentillväxt , dör kondrocyter i epifysplattorna längs vägen för nekroptos. Dessutom kan nekroptos vara en alternativ form av celldöd under förhållanden där apoptos är omöjligt. Hos möss som saknade kaspasaktivatorn Apaf1 visades interdigitala membranceller och tymocyter dö av nekroptos istället för apoptos. Det är viktigt att döden av keratinocyter som saknar kaspas 8 skedde genom nekroptos, inte apoptos. Det har föreslagits att den äldsta formen av celldöd, som liknade nekros, därefter ersattes av yngre och mer komplexa processer som autofagi och apoptos, som hade fördelar framför selektion eftersom de var bättre lämpade för att avlägsna enskilda celler och organeller. Denna hypotes kan åtminstone delvis förklara varför den förfäders form av celldöd vanligtvis ersätts av andra, nyare, men aktiveras när nya vägar för celldöd misslyckas [1] .
Regleringen av nekroptos är nyckeln till att upprätthålla immunsystemets homeostas . Även om apoptos spelar en tydlig roll i elimineringen av autoreaktiva T-celler och upprätthållandet av autotoleranta T-cellinjer, är nekroptos inblandad i regleringen av T-cellsproliferation. Studier har visat att kaspas 8 också har icke-apoptotiska funktioner, såsom att det krävs för T-cellsproliferation, vilket kommer att upprätthålla homeostas i periferin av immunsystemet, och T-cellsöverlevnad under aktiverande stimuli. Faktum är att deletion av kaspas 8 i T-cellinjer har resulterat i immunbrist och störningar av T-cellshomeostas, T- cellslymfopeni , proliferation av defekta T-celler efter stimulering med mitogener eller antigener och försämrad respons på virusinfektioner . Det är anmärkningsvärt att frånvaron av kaspas 8 ledde till otillräcklig proliferation och minskad livsduglighet av T-celler, men detta var inte associerat med apoptos, eftersom DNA-fragmentering inte observerades i T-celler , ett karakteristiskt tecken på apoptos. Minskad proliferation av T-celler som saknar kaspas 8 kan vändas med nekrotatiner eller RIPK1 knockdown. Senare visade det sig att förlusten av RIPK3 har samma effekt. Således är kaspas 8 involverat i regleringen av nekroptos i T-celler. Det anses allmänt att kaspas 8 hämmar nekroptos genom att skära eller permanent hämma RIPC1 och RIPC3. Detta antydde att under fysiologiska förhållanden undertrycker kaspas 8 nekroptos i T-celler, men under patologiska tillstånd, till exempel under en virusinfektion, kan kaspas 8 inaktiveras, vilket gör att T-celler dör av nekroptos [1] . Parkin -proteinet associerat med Parkinsons sjukdom inducerar normalt nekroptos av aktiverade mikrogliaceller , vilket förhindrar inflammation i nervvävnaden [6] .
Nekroptos spelar en roll i kroppens försvar mot intracellulära patogener . När en patogen (virus eller bakterie ) binder till lämplig receptor (värdens första försvarslinje), utlöser några av dessa receptorer en serie reaktioner som leder till nekroptos genom aktivering av RIPK1 och/eller RIPK3. Bakterier vars patogenes beror på RIPK1 och RIPK3 inkluderar Salmonella enterica serovar och S. typhimurium [5] . Celler infekterade med virus dör ofta längs vägen för nekroptos, så att den senare kan betraktas som en skyddande reaktion av kroppen som eliminerar källan till fara [7] . Ibland, tvärtom, orsakar virus nekroptos. Cytomegalovirus utlöser RIPK3-beroende men RIPK1-oberoende nekroptos. Dessutom reagerar DAI på närvaron av virus i cellen och aktiverar även nekroptos. I synnerhet har infektion med vacciniavirus, som uttrycker en viral hämmare av cellulärt kaspas, varit dödlig hos möss med RIPK3-brist, men inte hos friska möss. Således dör den infekterade cellen till följd av nekroptos istället för apoptos och förhindrar därmed ytterligare spridning av viruset. Dessutom kan både apoptos och nekroptos induceras av interferoner av typ I och II , som bidrar till döden och avlägsnandet av infekterade celler. Vissa andra virus och intracellulära bakterier uttrycker proteiner som stör kaspas 8-aktivering och därmed gör cellen mer benägen att få nekroptos [3] .
Nekroptos är associerad med ett antal patologiska tillstånd såsom stroke och hjärtinfarkt, infektioner, neurodegenerativa sjukdomar , pankreatit, förlust av fotoreceptorceller , ischemi-reperfusionsskada. Nekroptos av tarmepitelceller är involverad i utvecklingen av inflammatorisk tarmsjukdom. Förebyggande av RIPK3-medierad nekroptos av epitelceller har visat sig vara nödvändigt för att upprätthålla tarmhomeostas. Patienter som lider av Crohns sjukdom har visat sig ha höga nivåer av RIPK3 och ökad nekroptos i ileum , vilket indikerar en roll för den senare i utvecklingen av denna sjukdom [1] . Nekroptos kan också associeras med utvecklingen av ett antal hudsjukdomar . Motorneuronernas död i både sporadisk och ärftlig amyotrofisk lateralskleros inträffar genom nekroptos [ 8] . Den senare är ansvarig för döden av hepatocyter i vissa leversjukdomar , såsom steatohepatit [9] . Blockering av nekroptos med nekrostatiner, såsom nekrostatin 1, kan vara effektivt för att bekämpa sådana sjukdomar, såväl som vissa traumatiska störningar (särskilt ryggmärgsskador ) [3] [10] . Suppression av RIPK3 motverkar hjärnskador vid subaraknoidal blödning [11] .
Nekroptos är involverad i utvecklingen av många hjärt-kärlsjukdomar , såsom ateroskleros , reperfusionsskada , hjärtinfarkt , hjärtomstrukturering [12] .
Vid ventrombos bildas proppar i venerna , som består av blodkroppar och blodplättar "låsta" i ett nätverk av plasmaproteiner och kromatin . Kromatin kommer från döda neutrofiler . Det har visat sig att neutrofiler under denna process dör av nekroptos, som utlöses av aktiverade blodplättar [13] .
Det finns växande bevis för inblandning av nekroptos i utvecklingen av vissa cancerformer . Flera komponenter i nekroptos-regleringssystemet, inklusive RIPK3 och CYLD-deubiquitination , har visat sig vara defekta i kroniska lymfatiska leukemiceller . CYLD-mutationer har också identifierats i epidermala cancerceller. När det gäller non-Hodgkins lymfom finns det ett samband mellan polymorfismer i RIPK3-genen och en ökad risk att utveckla tumörer. Nekroptos är en viktig mekanism för att öka tumörcellernas känslighet för läkemedel mot cancer , och dess förbättring kan representera ett viktigt terapeutiskt verktyg för att bekämpa tumörceller, särskilt de som är resistenta mot apoptos: apoptosresistens förekommer ofta i cancerceller mot bakgrund av kemoterapi mot cancer [ 1] . Till exempel har antitumörläkemedlet shikonin en antitumöreffekt vid osteosarkom genom att utlösa RIPK1- och RIPK3-beroende nekroptos [14] . Läkemedlet rezibufogenin utlöser RIP3-medierad nekroptos i tjocktarmscancerceller , vilket förhindrar tumörtillväxt [15] . Den sekundära metaboliten av Talaromyces sp. känd som rasfonin utlöser apoptos, autofagi och nekroptos i njurcancerceller [16] . Anticancerläkemedlet dasatinib , som används vid vissa typer av leukemi , har en stark negativ effekt på hjärtat , nämligen att det utlöser nekroptos av kardiomyocyter medierad av HMGB1- proteinet [17] .
Eftersom nekroptos framkallar ett starkt immunsvar från både medfödd och adaptiv immunitet, kan blockerande nekroptos i hög grad underlätta överlevnad av organtransplantationer [3] .
| Typer av celldöd | |
|---|---|
| ej programmerbar | Nekros |
| Programmerbar | |