為了研究凋亡細(xì)胞的代謝產(chǎn)物分泌體，作者使用了人源Jurkat T細(xì)胞、小鼠原代胸腺細(xì)胞和小鼠原代骨髓來源的巨噬細(xì)胞（BMDMs），這些細(xì)胞均可通過紫外線（UV）照射、抗fas抗體交聯(lián)或炭疽致死毒素處理誘導(dǎo)caspase依賴性的細(xì)胞凋亡（圖1a）。對凋亡細(xì)胞上清進(jìn)行代謝組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)有六種共同的代謝物（圖1b）。進(jìn)一步通過檢測其他三種類型細(xì)胞的細(xì)胞凋亡代謝物，發(fā)現(xiàn)四種保守代謝物在這些類型的細(xì)胞中也均有釋放（圖1c-e）。
圖1 保守凋亡細(xì)胞的代謝物分泌體
由于代謝物的選擇性釋放可能是由細(xì)胞凋亡過程中開放的特定通道所導(dǎo)致的，因此作者將重點(diǎn)放在pannexin 1 (PANX1)通道上。通過敲除PANX1通道以及加入PANX1通道抑制劑發(fā)現(xiàn)有20%的代謝物依賴于PANX1通道（圖2a），使用不同的細(xì)胞類型誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡確定了8個共同的代謝物（圖2b）。由于凋亡細(xì)胞釋放出大量的亞精胺（spermidine），作者進(jìn)一步研究凋亡細(xì)胞內(nèi)多胺通路的代謝活動（圖2c），發(fā)現(xiàn)凋亡細(xì)胞至少在兩個水平上協(xié)調(diào)選擇性代謝物的產(chǎn)生和釋放:特定通道的Caspase依賴開放(PANX1)和某些通路的持續(xù)代謝活動。
圖2 PANX1的激活和死亡細(xì)胞的持續(xù)代謝活動協(xié)調(diào)代謝物的釋放
那這些代謝物會影響鄰近的正常細(xì)胞嗎？作者將凋亡細(xì)胞的代謝物與正常細(xì)胞孵育，并通過正常細(xì)胞的RNA-seq確定了依賴于PANX1通路的代謝物對鄰近細(xì)胞基因表達(dá)的影響（圖3a），并發(fā)現(xiàn)凋亡分泌體導(dǎo)致的基因調(diào)控改變與炎癥反應(yīng)、組織修復(fù)、抗凋亡功能等有關(guān)（圖3b）?？紤]到代謝物誘導(dǎo)抗炎基因表達(dá)的特征，作者接下來測試了Memix-6或Memix-3代謝物在體內(nèi)是否能在兩種情況下減弱炎癥反應(yīng)（圖3c），發(fā)現(xiàn)代謝物的加入顯著降低了足腫脹和其他關(guān)節(jié)炎參數(shù)（圖3d），并且能夠減弱肺移植中的炎癥反應(yīng)（圖3e）。
圖3 凋亡過程中PANX1依賴的代謝物釋放在體內(nèi)調(diào)節(jié)吞噬細(xì)胞基因表達(dá)，減輕炎癥反應(yīng)
綜上，這篇文章提出了幾個概念。首先，作者識別了凋亡細(xì)胞釋放的特定代謝物(不同的細(xì)胞類型和誘導(dǎo)凋亡的方式)；這種特異性可能來自于凋亡細(xì)胞的代謝變化(例如，精胺的持續(xù)產(chǎn)生)和/或特定通道的打開(如PANX1)。第二，凋亡細(xì)胞不是等待清除的惰性細(xì)胞，相反通過釋放代謝物作為信號，它們積極調(diào)節(jié)組織內(nèi)鄰近細(xì)胞的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。第三，凋亡性代謝混合物能減輕關(guān)節(jié)炎癥狀以及肺移植的排斥反應(yīng)，為利用特定炎癥條件下凋亡的進(jìn)行有益治療提供了證據(jù)。這篇文章具有生理意義，對肺移植等治療提供參考依據(jù)，但對于凋亡細(xì)胞如何選擇性表達(dá)相關(guān)代謝物的機(jī)制還不清楚，需要進(jìn)一步的研究。
END
參考文獻(xiàn)：
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