Caspase_1在炎症及程序性细胞死亡过程中的作用_邬皓晨

中图分类号R692.6 学校代码10634UDC616 密级授予单位川北医学院αKlotho抑制Caspase-1介导的细胞焦亡在糖尿病肾小管上皮细胞损伤中的作用 Effect of αKlotho on Renal Tubular Cell Injury in Diabetic Nephropathy via Inhibited Caspase-1 Mediated Pyroptosis作者占志朋导师谢席胜教授培养院系临床医学系授位类别学术学位授位级别硕士学科门类医学学科专业内科学研究方向肾脏病学年级2016级学号22016015二○一九年五月αKlotho抑制Caspase-1介导的细胞焦亡在糖尿病肾小管上皮细胞损伤中的作用摘 要目的：观察细胞焦亡指标和αKlotho在糖尿病肾病大鼠模型以及高糖诱导肾小管上皮细胞损伤模型中的改变，探讨αKlotho以及Caspase-1介导的细胞焦亡与糖尿病肾小管上皮细胞损伤之间的关系。

方法：（1）体内实验：30只SD大鼠分为模型组（n=20）和对照组（n=10），高脂饮食后小剂量链脲佐菌素（STZ）注射建立糖尿病肾病模型，于造模成功后第12周收集大鼠的血液及肾组织。

记录体重和血糖变化，血清生化分析检查肾功能和血脂变化，HE和Masson染色观察肾脏光镜改变，电镜观察肾组织超微结构。

Western Blotting检测αKlotho、Csapase-1的蛋白表达水平，RT-qPCR检测αKlotho、Csapase-1的mRNA水平。

（2）体外实验：体外培养的人肾小管上皮细胞（HK-2）分为对照组（control，Con48h组）、高渗组（hyper osmosis，HO48h组）、高糖组（high glucose，HG1h、HG6h、HG24h、HG48h组）、αKlotho加高糖组（high glucose/αKlotho，HG/K 0pM、HG/K 100pM、HG/K 200pM、HG/K 400pM组）。

Caspase-1调控单核—巨噬细胞分化的效应及机制巨噬细胞是单核吞噬细胞系统中的重要成员,在天然免疫和获得性免疫中都发挥着重要作用。

体内巨噬细胞的来源包括单核细胞起源的巨噬细胞、原位增殖而生成的巨噬细胞以及卵黄囊巨噬细胞来源的巨噬细胞,其中单核细胞起源的巨噬细胞是组织巨噬细胞的主要来源。

在机体稳态或发生炎症的时候,单核细胞都能在微环境中一些因子的调控下向巨噬细胞分化。

单核-巨噬细胞分化过程的紊乱与多种疾病的发生发展密切相关,如自身免疫疾病、自身炎症性疾病、代谢性疾病以及肿瘤等。

因此,对于单核-巨噬细胞分化过程相关调控及分子机制的研究一直以来都是免疫学领域的热点。

Caspase-1是caspases家族中与炎症密切相关的一个成员,对于巨噬细胞的功能具有关键的调控作用。

Caspase-1缺失的巨噬细胞释放炎症因子IL-1p和IL-18的能力显著下降;同时caspase-1还能调控巨噬细胞由M2型到M1型的极化。

此外,caspase-1也能参与细胞分化程序的控制。

Caspase-1能够通过调控IL-1p的加工、释放而控制脂肪细胞和Th17细胞的分化。

但是,对于caspase-1在单核-巨噬细胞分化中的功能我们还知之甚少。

基于caspase-1广泛的生物学功能及其在单核细胞、巨噬细胞的核心地位,caspase-1在单核-巨噬细胞的分化过程中也具有重要的调控功能。

在本研究中,我们通过构建体外诱导人单核细胞白血病细胞株(THP-1、U937)或人外周血单核细胞(PBMCs)向巨噬细胞分化的模型,深入探讨了 caspase-1对于单核-巨噬细胞分化过程的调控效应以及所涉及的分子机理,主要研究内容和结果如下:1.我们运用PMA成功诱导THP-1和U937细胞向巨噬细胞分化,并通过分析此过程中细胞形态、表面标志分子(markers)及吞噬功能的变化情况而将单核-巨噬细胞的分化过程分为早期和晚期两个阶段。

2.我们发现caspase-1在THP-1和U937细胞中呈组成型的高表达;然而随着分化的进行其活性不断升高,并伴随有IL-1β和IL-18的释放。

caspase-1影响乳腺癌的生长及其对髓源性抑制细胞发育的调控作用陈勇军;郑薇;牛志远;吴珍;沈萍萍【期刊名称】《中国免疫学杂志》【年(卷),期】2013(029)011【摘要】目的:caspase-1能够调控炎症反应和肿瘤生长,但是关于caspase-1对体内髓源性抑制细胞(Myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)发育的调控作用尚不清楚.本研究分析了caspase-1活性对于乳腺癌荷瘤小鼠体内外周血、脾脏以及肿瘤等部位MDSCs细胞数量比例的影响.方法:运用注射4T1细胞到BALB/c 雌性小鼠乳腺脂肪垫部位的方法构建原位乳腺癌种植模型,并在此模型基础上使用caspase-1特异性抑制剂Ac-YVAD-CMK(YVAD,5 mg/kg)对荷瘤小鼠进行腹腔注射给药,分别在第10天、15天和20天时分析脾脏和肿瘤的重量;并分离出外周血、脾脏、骨髓以及肿瘤部位的原代细胞,运用流式细胞仪分析CD11b+Gr-1+细胞(即MDSCs)的比例.同时,还使用H&E染色和免疫组化检测了肿瘤组织中肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-associated macrophages,TAMs)的浸润情况.结果:YVAD给药能增加肿瘤重量并加剧脾肿大的程度;YVAD给药能显著增加除了骨髓以外的其他部位的多形核髓源性抑制细胞(PMN-MDSCs)的比例;YVAD不能改变肿瘤部位TAMs(CD11b+F4/80+)的数量,而在体外YVAD对于骨髓起源巨噬细胞的分化也没有调控作用.结论:caspase-1能够通过调控外周组织(外周血、脾脏)和肿瘤微环境中MDSCs细胞的发育而抑制肿瘤的发展,提示caspase-1可作为肿瘤治疗中的潜在靶点.【总页数】7页(P1128-1134)【作者】陈勇军;郑薇;牛志远;吴珍;沈萍萍【作者单位】南京大学生命科学学院,医药生物技术国家重点实验室,南京,210093;南京大学生命科学学院,医药生物技术国家重点实验室,南京,210093;南京大学生命科学学院,医药生物技术国家重点实验室,南京,210093;南京大学生命科学学院,医药生物技术国家重点实验室,南京,210093;南京大学生命科学学院,医药生物技术国家重点实验室,南京,210093【正文语种】中文【中图分类】R392.3【相关文献】1.胰岛素样生长因子和胰岛素样生长因子结合蛋白在软骨细胞生长和发育过程中的调控作用研究进展 [J], 刘瑾春;刘霞2.栽培因子对大豆生长发育及群体产量的影响Ⅱ. 肥水、生长调控措施对产量的影响 [J], 赵双进;张孟臣;杨春燕;王文秀3.髓源性抑制细胞在乳腺癌发生中的作用及调控机制 [J], 苑龙;杨雅妮4.生长轴对半滑舌鳎早期生长发育的调控作用 [J], 张雅星;王滨;柳学周;徐永江;史宝;姜燕;崔爱君5.白藜芦醇对大鼠脑组织缺血再灌注过程中细胞焦亡的调控作用及对小胶质细胞NLRP3炎症小体、Caspase-1及ZO-1的影响 [J], 孙玉洁; 张楠楠; 赵萌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

什么情况下Caspase-1启动细胞凋亡而不是细胞焦亡？大多数不必要或危险的细胞，如病毒感染细胞，会通过激活内置的自杀程序自杀。

这种细胞死亡被称为“程序性细胞死亡”。

在2000年左右，人们将这种细胞死亡方式定义为细胞凋亡，至少在哺乳动物中，这几乎被认为是程序性细胞死亡的唯一模式。

近年来，根据细胞的分子机制和形态学特征，人们又定义了其他类型的“非凋亡”程序性细胞死亡，如细胞焦亡和坏死。

在细胞凋亡过程中，一组叫做半胱天冬酶（caspases）的蛋白酶起“自杀酶”的作用，人体约有10种。

caspase-1是在哺乳动物中发现的第一种caspase，已被报道在脑梗塞、阿尔茨海默病和肌萎缩侧索硬化（ALS）等神经疾病的动物模型中诱导神经元凋亡。

随后有研究表明，在被细菌感染的巨噬细胞中，caspase-1诱导坏死样和炎症性程序性细胞死亡，后来这被称为细胞焦亡。

说明caspase-1可以在不同的情况下诱导细胞焦亡或凋亡（上图），这其中的机制未被揭示。

最近，有研究表明，细胞焦亡是由于一种叫做Gastermin D （GSDMD）的蛋白质被caspase-1水解引起的。

GSDMD基因被破坏的巨噬细胞在caspase-1激活后表现出细胞死亡，但比野生型巨噬细胞慢。

因此，caspase-1介导的细胞死亡机制似乎与GSDMD无关。

然而，这种细胞死亡的形式和分子机制仍不清楚。

结果由神奈川大学、北海道大学、东京大学和日本国家遗传学研究所的科学家组成的研究小组，研究了caspase-1介导的巨噬细胞程序性细胞死亡。

首先，他们发现缺乏GMDSD的巨噬细胞在感染沙门氏菌时会发生凋亡，野生型巨噬细胞在同样条件下也会发生凋亡。

但caspase-1缺陷的巨噬细胞在相同条件下几乎没有细胞死亡，很明显caspase-1介导了细胞焦亡和细胞凋亡这两种程序性细胞死亡。

接下来，研究小组调查了caspase-1介导的GSDMD缺陷细胞凋亡所需的caspase家族成员。

Caspase-1抑制剂对大鼠血管平滑肌细胞钙化的初步影响彭利静;拓步雄;李超民【期刊名称】《生物技术通讯》【年(卷),期】2014(025)002【摘要】目的:研究Caspase-1抑制剂zVAD对大鼠血管平滑肌细胞钙化的影响.方法:体外分离、培养大鼠血管平滑肌细胞,加入β-磷酸甘油酯(β-GP)诱导细胞发生钙化;在细胞中加入Caspase-1抑制剂zVAD或DMSO对照,按照不同时间点收取细胞进行半定量PCR,检测骨保护素(OPG)/核因子κB受体活化因子配体(RANKL)的表达变化;通过茜素红钙化染色,直观观察zVAD对血管平滑肌细胞钙化的影响.结果:β-GP加入细胞后,可见细胞内OPG/RANKL的mRNA表达水平逐步增加,加入zVAD后增加趋势减缓;茜素红钙化染色显示,zVAD可抑制血管平滑肌细胞钙化.结论:分离、体外培养了大鼠的血管平滑肌细胞,并且发现在钙化过程中OPG/RANKL 表达增加,而Caspase-1抑制剂zVAD可有效抑制OPG/RANKL的表达,提示炎症小体可能通过OPG/RANKL诱导动脉钙化的产生.【总页数】3页(P234-236)【作者】彭利静;拓步雄;李超民【作者单位】解放军第451医院心血管内科,陕西西安710054;解放军第451医院心血管内科,陕西西安710054;解放军第451医院心血管内科,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】Q25【相关文献】1.Caspase-1抑制剂对大鼠局灶脑缺血再灌注后神经元损伤的影响 [J], 王涛;陈莉;文亮2.Caspase-1抑制剂对重症急性胰腺炎大鼠肝IL-18表达的影响 [J], 朱人敏;史薇;张晓华;袁柏思;杨妙芳;王琳3.不同年龄大鼠骨髓间充质干细胞来源的外泌体对血管平滑肌细胞钙化的影响及机制研究 [J], 李耀东;陈传珍;卢海林;杨晗;林秋宁;胡明;覃晓4.Caspase-1抑制剂对大鼠外伤性脑损伤后脑水肿、神经细胞凋亡和IL-18表达的影响 [J], 邱美光;李占飞;白祥军5.雌激素通过磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信号转导途径对钙诱导的大鼠血管平滑肌细胞钙化的影响 [J], 吴新华;万家溪;刘宏;陈章荣;杨伟;赵秋燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

Caspase1介导细胞焦亡与炎症反应细胞焦亡是一种程序性细胞死亡形式，与细胞凋亡和自噬不同，细胞焦亡会导致细胞肿胀、细胞膜破裂和细胞内容物的释放，从而引发强烈的炎症反应。

Caspase1作为一种关键的炎症小体成分，在细胞焦亡和炎症反应中发挥着至关重要的作用。

Caspase1是一种半胱氨酸蛋白酶，主要存在于细胞质中。

在受到病原体感染、损伤或内源性刺激时，Caspase1会被激活，进而切割并激活炎症小体。

炎症小体是一种多蛋白复合物，由NLRP3、ASC和Caspase1组成。

当炎症小体被激活后，Caspase1会被招募到炎症小体中，并被切割成有活性的形式。

活化的Caspase1可以切割并激活多种炎症因子，如IL1β和IL18，这些炎症因子在细胞焦亡和炎症反应中发挥着重要作用。

IL1β和IL18能够诱导炎症细胞的募集和活化，促进炎症介质的释放，从而加剧炎症反应。

Caspase1还可以切割并激活Gasdermin D，Gasdermin D是一种细胞膜穿孔蛋白，能够导致细胞膜破裂和细胞内容物的释放，从而引发细胞焦亡。

除了直接参与细胞焦亡和炎症反应，Caspase1还可以通过调节其他细胞死亡途径来影响细胞焦亡和炎症反应。

例如，Caspase1可以切割并抑制细胞凋亡相关的蛋白，如Bcl2，从而促进细胞焦亡的发生。

Caspase1还可以切割并激活自噬相关的蛋白，如Beclin1，从而抑制自噬的发生。

Caspase1在细胞焦亡和炎症反应中发挥着至关重要的作用。

通过切割并激活炎症小体、炎症因子和细胞膜穿孔蛋白，Caspase1能够诱导细胞焦亡和炎症反应的发生。

Caspase1还可以通过调节其他细胞死亡途径来影响细胞焦亡和炎症反应。

因此，Caspase1在炎症性疾病和免疫性疾病中具有潜在的治疗价值。

Caspase1介导细胞焦亡与炎症反应细胞焦亡，作为一种程序性细胞死亡形式，在细胞免疫应答和炎症反应中扮演着重要角色。