Entos ( engelska entosis ) är en typ av programmerad celldöd , där en epitelcell absorberas av en annan epitelcell och därefter dör i vakuolen eller lysosomen i den absorberande cellen. Entos ses ofta i tumörer eftersom den utlöses av förlust av kontakt mellan cellen och den extracellulära matrisen , vilket är vanligast i cancerceller [1] . Entos har också visat sig spela en viktig roll i embryonal utveckling av däggdjur .
Andra typer av celldöd, som åtföljs av internalisering av en cell inuti en annan cell, inkluderar fagoptos (till exempel absorption av neuroner av gliaceller ), suicidal emperipoles [ (till exempel T-lymfocyter inuti hepatocyter ), emperitos ( naturliga mördare inuti tumörceller ), kannibalism (t.ex. lymfocyter i melanommetastasceller ), homotypisk cellkannibalism ( pankreasadenokarcinomceller ) [2] .
Ovanliga strukturer, som är en cell inuti en annan cell, beskrevs av Karl Joseph Ebert 1864. Han hittade epitelceller som innehöll lymfocyter inuti [3] . Entos karakteriserades först av Michael Overholtzer et al 2007 och beskrevs som en form av "cellulär kannibalism" i lymfoblaster som har isolerats från patienter med Huntingtons sjukdom [4] . År 2009 inkluderade nomenklaturkommittén för celldöd entos i sin lista [5] . Det föreslås att det betraktas som celldöd av typ IV [6] .
Processen för absorption av en cell av en annan kan observeras under sporulering i bakterier och predatoriska amöbor , som därmed räddas från svält. Absorptionen av en cell av en annan cell är inte ovanlig i sanna metazoer ( Metazoa ). Till exempel följer den ofta med celldöd under utvecklingen av nematoden Caenorhabditis elegans och kan ses i sjuksköterskeceller . Hos däggdjur har olika varianter av strukturer beskrivits, som representerar en cell inuti en annan, och vanligtvis gjordes dessa beskrivningar av patologer . Till exempel har tymocyter hittats inuti tymus sjuksköterskeceller , immunceller inuti megakaryocyter . Sådana strukturer är särskilt vanliga i tumörer . Således är cellkannibalism en uråldrig process, bevarad under hela evolutionen [2] .
Baserat på morfologiska egenskaper särskiljs fem stadier av entos. I det första skedet har den absorberade cellen en rundad form och behåller sin naturliga storlek. Dess plasmamembran är i nära kontakt med membranet i den entotiska vakuolen . I det andra steget börjar den absorberade cellen att krympa och bildar korta utväxter riktade mot den entotiska vakuolens membran. Kärnan förblir rund, kromatinet är diffust och nukleolerna är tydligt synliga. I det tredje steget fortsätter storleken på den absorberade cellen att minska, cellen själv och dess kärna får en oregelbunden form. Vakuoler ackumuleras i cytoplasman , kromatin kondenserar och nukleolerna blir mindre tydligt synliga. I det fjärde steget deformeras den absorberade cellen och dess kärna alltmer, den intensiva bildningen av cytoplasmatiska vakuoler fortsätter och nukleolerna försvinner. I det sista, femte stadiet, finns bara resterna av den absorberade cellen kvar inuti värdcellen. Oftast upptäcks fall av entos i det andra stadiet i cellkultur [5] .
2 typer av entos har beskrivits - homo- och heterotypisk, där celler, respektive, av en eller olika typer interagerar [7] [8] . Vissa forskare överväger entos endast de fall då celler av samma typ interagerar [9] .
Entos utlöses genom att celler lossnar från den extracellulära matrisen , som i en annan form av programmerad celldöd, anoikis , även om mekanismerna för dessa typer av programmerad celldöd skiljer sig markant. Av denna anledning observeras entos främst i cancerceller , eftersom de vanligtvis inte är fästa till vare sig den extracellulära matrisen eller till varandra. Entos hittades emellertid också i helt fästa epitelceller . Det har visat sig att mitos och brist på glukos kan bidra till det [10] [2] .
Till skillnad från fagocytos involverar entos epitelial adhesionskontakter , som inkluderar den intercellulära adhesionsreceptorn E-cadherin , såväl som ett protein som binder adhesionskontakter till cytoskelettet , α-catenin . E-cadherin och α-catetin är nödvändiga och tillräckliga för entos i bröstcancerceller . Celler som uppslukas av entos, i motsats till fagocyterade celler, tar aktiv del i absorptionen av sig själva med hjälp av GTPase RhoA och effektorkinaserna ROCKI och ROCKII [ . Överuttryck av RhoA eller ROCKI/II är tillräckligt för att trigga upptag av cadherin- uttryckande epitelceller , så entos liknar mer invasiv cellaktivitet och cell-i-cell-bildning än enkelt upptag. Faktum är att en cell som internaliserar längs entosvägen uppvisar blebbing , vilket är karakteristiskt för invasiva celler som rör sig på ett amöbiskt sätt. Lätta och tunga kedjor av aktin och myosin ackumuleras i internaliserande celler i cellbarken mittemot den intercellulära förbindelsen mellan cadherin, men inte i absorberande celler, som sker under fagocytos. Dessutom, under fagocytos, absorberas endast döda eller döende celler, medan under entos, levande [11] . Tillsammans med aktin och myosin är RhoA, ROCKI och ROCKII, såväl som den RhoA-beroende aktinpolymeriserande forminen mDia1 lokaliserade i cortex av den absorberade cellen . Bildandet av aktin-myosinkontraktionszonen, som polariseras för att säkerställa penetration av en cell in i en annan, tillhandahålls av proteiner: det aktiverande proteinet Rho-GTPase (GAP), som attraheras av cadherin intercellulära kontakter och undertrycker RhoA, såväl som den metaboliska faktorn guanine Rho-nukleotider (GEF), som attraheras till den distala änden av cortex av den intagna cellen och aktiverar RhoA [12] .
Celler som uppslukas av entos tenderar att dö, även om vissa delar sig i vakuoler i värdceller eller till och med lämnar värdcellen intakt och kan fortplanta sig. Det faktum att en cell uppslukad av entos kan lämna värdcellen indikerar att dödsprogrammet inte utlöses i de uppslukade cellerna före absorption. Faktum är att celler som genomgår entos inte uppvisar fosfatidylserin på sitt membran , vilket fungerar som en "ät mig"-signal och är nödvändig för fagocytos [12] . Den absorberade cellen är belägen inuti värdcellens entotiska vakuol. Så småningom smälter de entotiska vakuolerna samman med lysosomer , och cellen inuti vakuolen förstörs [13] .
Celldöd under entos inträffar i frånvaro av kaspas-3- aktivering som är karakteristisk för apoptos , och döende celler visar inga tecken på apoptos, såsom DNA-fragmentering . Sådana cellers död förhindras inte genom administrering av apoptoshämmaren Bcl -2 . Döden av celler som absorberas av entos liknar autofagi i vissa egenskaper , eftersom de ackumulerar autofagosomer. Men i detta fall är autofagi nödvändig för cellöverlevnad, eftersom när autofagi blockeras dör cellen av apoptos. Eftersom de uppslukade cellerna är isolerade från de näringsämnen och tillväxtfaktorer som finns i miljön, är det troligt att svält inducerar autofagi. Eftersom autofagi är inriktat på överlevnaden av den uppslukade cellen, verkar det konstigt att autofagiproteiner behövs för att den uppslukade cellen ska dö. I det här fallet är autofagiproteiner inte involverade i bildandet av autofagosomer, utan styr lipideringen av lätt kedja 3 (LC3) av mikrotubuli-associerat protein 1A och dess vidhäftning till enkelmembranvakuoler. Lipidering av LC3 på entotiska vakuoler främjar fusion med lysosomer, så att celldöd under entos inträffar på grund av autofagi-beroende lysosomal förstörelse av levande uppslukade celler [12] .
Näringsämnena som bildas efter destruktion överförs till cytosolen och vakuolerna genomgår bearbetning, vars mekanism ännu inte är helt klarlagd. Det har visat sig att entotiska vakuoler delar sig i mindre vakuoler, medan innehållet i entotiska vakuoler är fördelat längs det lysosomala nätverket. Vakuoldelning regleras av serin/treoninkinas mTORC1 , som är lokaliserat i vakuolmembranet som omger den uppslukade cellen [13] .
Mekanismen för entos framkallad av mitos skiljer sig något från den som beskrivits ovan. Vid mitos uppstår entos när en delande epitelcell invaderar en angränsande cell för att bilda en cell-inom-en-cellstruktur. Därefter dör den inre cellen och förstörs. Processen kan börja i vilket skede av mitos som helst. Under mitos kan entos förekomma i en mängd olika konfigurationer: två dotterceller internaliseras inuti en eller olika celler, ibland bildas till och med häckande dockliknande strukturer: en av dottercellerna internaliseras inuti den andra, och den i sin tur, införs i den angränsande cellen. Vid mitos utlöses entos i frånvaro av Cdc42 -proteinet , vid Rap1 -hämning , mitotiskt stopp i prometafasstadiet (till exempel efter behandling med nocodazol ) och i vissa cancerceller. Nyckelproteinerna som är involverade i mitotisk entos är Rho, ROCK, myosin, aktin, α-catenin, d.v.s. till skillnad från entos orsakad av förlust av förbindelse med matrisen, är cadheriner inte involverade i mitotisk entos [2] .
Entos kan utlösas vid tillstånd med glukosbrist. Således, i vidhäftande bröstcancerceller av MCF7-linjen, i frånvaro av glukos under 72 timmar, internaliserades mer än 30% av cellerna i sina grannar. Den uppslukade cellen fungerar som en ytterligare näringskälla för värdcellen, och bidrar på så sätt till dess överlevnad och till och med spridning. Brist på glukos accelererar dessutom kraftigt entos. Om det sistnämnda under normala förhållanden varar ungefär ett dygn, då med brist på glukos är cirka 60 % av cellerna döda 5 timmar efter absorption [2] . Det bör noteras att under förhållanden med glukosbrist dör celler också längs vägen för apoptos och nekros [14] . Det har visat sig att när glukos är bristfällig är absorberande celler ("vinnare") celler där uttrycksnivån av AMP-aktiverat proteinkinas (AMPK) är lägre. AMPK fungerar som en sensor för cellens energitillstånd. Således kan man dra slutsatsen att entos är en form av ett komplext svar från en cellpopulation på glukossvält [15] .
Hos möss, vid implantation av embryot , måste livmoderns epitelceller avlägsnas så att embryot kan fästa vid sin vägg. Epitelceller har visat sig genomgå entos i trophectoderm av blastocysten för att möjliggöra implantation. Hos djur med undertryckta ROCK-kinaser skedde ingen implantation. Immunfärgning visade att β-catenin är beläget vid gränsen mellan absorberade och absorberande celler . Döden av internaliserade epitelceller inträffade i frånvaro av kaspas 3, så död inträffade inte enligt apoptosprogrammet. Således finns det första beviset på att entos är involverad i embryonal utveckling av däggdjur [12] [11] . 2017 visades det att Sertoli-celler under viloläge i Fjärran Östern-sköldpaddan ( Pelodiscus sinensis ) absorberar spermier längs entosvägen [16] .
Entos har visat sig öka den genomiska instabiliteten hos den uppslukande cellen (värdcellen) eftersom den försämrar dess cytokines och därmed leder till aneuploidi av dottercellerna. Många entotiska bröstcancerceller har flera kärnor , så det är möjligt att den höga förekomsten av multinukleära celler i beror på den höga frekvensen av entos. Värdcellen misslyckas ofta med att dela sig normalt efter entos på grund av defekter i kontraktil ringbildning [6] .
Cellulära strukturer som liknar entos har beskrivits för många typer av cancer, såsom cancer i bröst, tjocktarm , lever , bukspottkörtel , njure [17] och andra organ. Det har visat sig att entos kan stimuleras av onkogener , till exempel Kras [8] . När det odlades i odling av kliniska prover av bröstcancer, visades det att β-cateninproteinet är beläget vid gränsen mellan de absorberande och absorberade cellerna, och myosin lätta kedjor fosforylerade av ROCK I/II är belägna i cortex av de absorberade cellerna. cell. Ibland hittas komplexa strukturer av tre celler belägna inuti varandra i tumörer. Entos kan motstå tillväxten av tumörceller. Undertryckande av entos genom knockdown av autofagiproteiner ökar den maligna tillväxten av tumörceller. Eftersom entos utlöses av cellavlossning från den extracellulära matrisen, vilket också utlöser processen med anoikis död, som undertrycks under metastasering , kan man dra slutsatsen att entos fungerar som en mekanism som bromsar tillväxten av tumörceller. Det har dock visat sig att entos kan orsaka aneuploidi, vilket främjar tumörutveckling [17] . Vid entos störs uppslukande celldelning på grund av blockering av fårabildning, vilket ofta resulterar i försämrad cytokines . Det har också visat sig att absorberande celler tar upp näringsämnen från absorberade celler som genomgår entos, vilket främjar tillväxten av tumörceller under svältförhållanden [12] .
De motsatta effekterna av entos på celltillväxt kan främja konkurrens mellan två intilliggande celler, där den uppslukade cellen dör och "förlorar", medan den uppslukande cellen får näring och "vinner". Denna tävling är baserad på skillnaden i aktiviteten hos Rho-vägen och aktomyosinkomplexet hos närliggande celler [12] . I konkurrensen mellan en normal cell och en cell som har genomgått malign transformation "vinner" alltid den senare, vilket bekräftar att aktiveringen av onkogener är förknippad med förmågan att "vinna". Dessutom har det visat sig att celler som genomgår mekanisk deformation lättare än normala är mer kapabla att "vinna", vilket också är karakteristiskt för tumörceller [8] . Mekanisk deformation kontrolleras av RhoA och aktomyosinkomplexet. Cellupptaget regleras av Kras och Rac , som påverkar myosin [18] .
| Typer av celldöd | |
|---|---|
| ej programmerbar | Nekros |
| Programmerbar | |