A nekroptózis programozott nekrotikus sejthalál , amelyet a receptorral kölcsönhatásba lépő protein -kináz 3 ( RIPK3, RIP3 ) aktiválása kísér . Molekuláris szinten a nekroptózis magában foglalja a nekroszómaként ismert intracelluláris komplex erősen szabályozott összeállítását, amelyet halálreceptorok (például tumor nekrózis faktor receptor 1 ( TNFR1 ), FasL ligand receptorok és TRAIL ), felszíni Toll- mint a receptorok és mechanizmusok, felismerve a vírus RNS jelenlétét a citoplazmában . A tumor nekrózis faktor (TNF) által kiváltott nekroptózis a RIPK1 (RIP1) és a RIPK3 további aktiválását igényli . Ezen kinázok blokkolása necrostatinokkal, például a RIPK1-et gátoló necrostatin 1-gyel, lehetetlenné teszi a nekroptózist. A kaszpáz 8 aktiválása által okozott apoptózissal ellentétben nekroptózis csak akkor fordulhat elő, ha ez az enzim inaktiválva van . A nekroptózis során a mitokondriumokban reaktív oxigénfajták képződése is megtörténik , azonban az apoptózissal ellentétben a DNS fragmentáció nem következik be [1] . Ezenkívül az apoptózissal ellentétben a nekroptózist erős immunválasz kíséri : a haldokló sejt károsodással összefüggő molekuláris fragmentumokat szabadít fel , amelyek aktiválják az immunitást. Necroptosis kiváltható olyan esetekben, amikor az apoptózis ilyen vagy olyan okból lehetetlen. Ellentétben az apoptózis molekuláris útjaival, amelyeket évek óta vizsgáltak, a nekroptózis molekuláris alapja jelenleg kevéssé ismert [2] .
Morfológiailag a nekroptózist a sejtduzzanat, a mitokondriumok szétesése, a plazmamembrán -permeabilitás növekedése és a sejttartalom extracelluláris térbe való felszabadulása jellemzi [1] .
A nekroptózis funkcionális jelentősége az lehet, hogy megvédi a szervezetet az intracelluláris fertőzésektől , azonban a nekroptózis számos betegség kialakulásában is kulcsszerepet játszik: szívinfarktus , érelmeszesedés , ischaemia-reperfúziós sérülés, hasnyálmirigy-gyulladás, gyulladásos bélbetegség , mint pl. valamint számos más gyakori rendellenességben [3] [4] .
1998- ban kimutatták, hogy az L929 egér fibroszarkóma sejtjei gyorsan elpusztulnak a zVAD-FMK kaszpáz inhibitorral végzett kezelést követően a tumor nekrózis faktorral ( TNF ) való inkubáció után . Ezek az adatok jelezték annak lehetőségét, hogy a kaszpázok részt vesznek a sejteknek a TNF hatására bekövetkező elhalással szembeni védelmében. További kutatások írták le a sejthalálnak ezt az új formáját, amely a nekrózis számos jellemzőjével rendelkezik, és akkor fordul elő, amikor a halálreceptorok aktiválódnak . A vaccinia vírus serpin [en] és a CrmA, a kaszpáz 8 inhibitora sejtekbe történő bejuttatásával , hogy a kaszpáz 8 gátlása a sejthalál ezen formájához, az úgynevezett nekroptózishoz vagy programozott nekrózishoz vezet. Ezt megelőzően a nekrózist a sejthalál véletlenszerű és szabályozatlan formájának tekintették, de máig többféle programozott nekrózis ismert [1] [4] .
A nekroptózist számos halálreceptor indukálja, köztük a TNFR1 , a TNFR2 és a Fas . Amikor agonistáikhoz kötődnek, a halálreceptorok, a körülményektől függően, vagy a halálba, vagy a túlélésbe irányítják a sejtet. Kezdetben azt hitték, hogy a halálreceptorok csak apoptózist képesek kiváltani, de aztán kiderült, hogy a RIPK1 részvételével is képesek nekroptózist indukálni, amikor az apoptózis nem lehetséges. A Toll-like receptor (TLR ) agonistákról kimutatták, hogy kaszpáz-független nekrózist indukálnak. Emellett kiderült, hogy a TLR jelátviteli útvonalakban részt vevő több gén is részt vesz a nekroptózis jelátviteli útvonalaiban, így elképzelhető, hogy a TLR jelátviteli útvonal is részt vehet a nekroptózisban [2] . Ez utóbbit intracelluláris ingerek is kiválthatják, mint például az interferon szabályozó faktorok DNS - függő aktivátora (DAI ) és a protein kináz R [3] .
Mivel a nekroptózisnak számos különböző iniciátora van, nem világos, hogy közös downstream lépéseik vannak-e a nekroptózis jelátviteli útvonalában. A legjobban tanulmányozott TNF-α/TNFR által kiváltott nekroptózis [2] . A TNFR által kiváltott nekroptózis molekuláris mechanizmusait az alábbiakban részletesen tárgyaljuk.
A TNF-α-t aktivált makrofágok termelik, és egy homotrimer fehérje , amelynek minden alegysége 157 aminosavból áll . Bár a TNF-α-t általában apoptózis-aktivátornak tekintik, képes tumorsejt -nekrózist kiváltani. A 21. század második évtizedének elején bizonyítékot szereztek arra vonatkozóan, hogy a TNF-α képes programozott nekrózist kiváltani [2] .
A sejtfelszínen lokalizált TNFR1 vagy TNFR2 specifikus TNF-α receptorként szolgál. Mivel a TNFR2-ből hiányzik a haláldomén , a TNFR1 kulcsszerepet játszik a TNF-α-indukált jelátviteli kaszkádok kiváltásában a sejten belül [2] .
Először is, a TNF-α a TNFR1 extracelluláris részéhez kötődik, allosztérikusan konformációs változást okozva annak intracelluláris részében. A TNFR1 négy ciszteinben gazdag domént ( CRD ) tartalmaz . Az első CRD, az úgynevezett pre - ligandum összeállítási domén (PLAD ), szükséges egy olyan receptor összeállításához, amely nagy affinitással tud kötődni a TNF-α-hoz . A TNF-α-hoz való kötődés után a haláldomén- csillapítót (SODD) különböző enzimek és fehérjék szabadítják fel a TNFR1 intracelluláris doménjéből . Ezt követően a TNFR1 és a TNFR2 a jelátviteli útvonal további szakaszait váltják ki, és komplex I-et alkotnak a haláldomént tartalmazó fehérjékkel, például TRADD ( TNF -receptor-asszociált haláldomén ), FADD ( Fas - asszociált haláldomén ) és számos E3 ubiquitin ligáz is , mint például a TRAF2/5 ( TNF -α receptorhoz kapcsolódó 2/5 faktor ) és az apoptózist gátló fehérjék (IAP): cIAP1 és cIAP2 . Ezen fehérjék ubiquitinációja fontos a komplex I aktivitásának szabályozásában [2] .
A RIPK1 a receptor-interacting protein kinase (RIPK) család tagja, amelyet egy homológ N-terminális kináz domén jelenléte jellemez . A RIPK1 ubikvitinációjának mértéke határozza meg, hogy a sejtek túlélését elősegítő molekulaként vagy sejthalált kiváltó kinázként fog működni. A RIPK1-et először a TNFR1 toborozza az I-es komplexbe, és a TRAF2/5, cIAP1 és cIAP2 poliubiquitinálja a 63-as lizin pozícióban . A RIPK1 ubikvitinációja az IKK és NEMO fehérjék toborzásához és aktiválásához vezet , és elősegíti a fehérjék aktiválódását. NF-κB útvonalat.és végül a sejt túléli. Az NF-κB útvonal aktiválása pozitívan szabályozza az anti-apoptotikus gének, például az A20 és a Flip L expresszióját . A RIPK1 deubiquitinációja elnyomhatja az NF-κB útvonalat, ami a sejthalál utak aktiválásához vezet. Két fehérjéről kimutatták, hogy részt vesz az NF-κB útvonal szabályozásában a RIPK1 deubiquitináción keresztül. Ezek egyikét, a CYLD fehérjét (cylindromatosis) a Cyld tumorszuppresszor gén kódolja . Gátolja az NF-κB útvonal aktivációját azáltal, hogy eltávolítja a 63-as lizin aminosavhoz kapcsolódó poliubiquitin láncokat számos célfehérjéből. Az inaktív CYLD-vel rendelkező tumorsejtek fokozott proliferációt és csökkent apoptózist mutatnak. Egy másik fehérje, az A20, eltávolítja a 63-as lizin-maradékhoz kötött ubiquitint, kiváltva az E3 ubiquitin ligázok, például a TRAF2 és a cIAP fehérjék proteaszómális lebomlását, és negatív visszacsatolási mechanizmuson keresztül leszabályozza az NF-κB útvonalat (emlékezzünk vissza, az NF-κB útvonalat aktiválja e fehérje képződése) [4] . Bár az NF-κB útvonal aktiválásához RIPK1 ubiquitinációra van szükség, itt nincs szükség RIPK1 kináz aktivitásra. Ezért a TNF-indukált NF-κB útvonal szabályozásának kulcsfontosságú eleme a RIPK1 ubikvitinációs állapota, függetlenül a fehérje kináz aktivitásától. Az I. komplex a sejttúlélési és sejthalálozási útvonalak metszéspontjában helyezkedik el, és különböző ingerekre reagálva vált a különböző jelátviteli útvonalak között [2] .
Amikor a deubiquitináció befejeződött, a RIPK1 felszabadul az I-es komplexből, és belép a citoplazmába , ahol a IIa komplexbe verbuválódik. Ezenkívül a ligandumhoz kötött TNFR1 sejtbe való bejutása (internalizációja) után a TRADD felszabadul az I. komplexből; A TRADD szigorúan szükséges a IIa komplex kialakulásához. A ligandumhoz kötött TNFR1 internalizálása szükséges a komplex IIa képződéséhez: a 2010-es években kimutatták, hogy a TNFR1 internalizációjának elnyomása a sejt apoptózissal szembeni rezisztenciájához vezetett. A IIa komplex, más néven halált kiváltó jelátviteli komplex vagy DISC , TRADD, FADD, RIPK1, FLIP és procaspáz 8 -ból áll. A CYLD knockdown elnyomja a TNF-indukált nekroptózist, ami arra utal, hogy a RIPK deubiquitinációja fontos lépés a TNF-indukált nekroptózisban. . Nincs azonban bizonyíték arra, hogy más deubiquitináló fehérjék, például A20 szükségesek a nekroptózishoz. A cIAP fehérjék elnyomása felgyorsítja a II komplex képződését, mivel a RIPK1 ubikvitinációja csökken. Egy másik E3 ubiquitin ligáz, a TRAF2 szükséges a TNF-α által kiváltott nekroptózishoz, mivel a TRAF2 -/- sejtek érzéketlenek voltak rá. Ennek az lehet az oka, hogy a TRAF2 szükséges az I-komplex kialakulásához. A FADD a IIa komplexbe beépülő domének egyike, és a nekroptózisra gyakorolt hatása a sejttípustól függ. Különösen szükség van rá a TNF-α által kiváltott nekroptózishoz egérembrionális fibroblasztokban (MEF), de nem szükséges a Jurkat leukémiás sejtekben . A proliferatív fázisban lévő T-sejtekben a FADD a nekroptózis negatív szabályozójaként működik. A FADD különböző szerepei mögött meghúzódó mechanizmus továbbra is tisztázatlan. Bizonyíték van arra, hogy a TRADD minden nekroptózis esetén szükséges, kivéve azokat, amelyeket a Smac protein mimetikumok okoznak . Ezért a TRADD szükségessége a nekroptózishoz az azt okozó ingertől függ. A IIa komplex két egymást követő forgatókönyvet indukálhat: apoptózist vagy nekrózist. Az NF-κB által pozitívan szabályozott FLIP L fehérje a pro-kaszpáz 8-cal heterodimert alkot. A FLIP szerkezetileg nagyon hasonló a kaszpáz 8-hoz, de hiányzik a proteáz aktivitása [3] . A IIa komplex pro-apoptotikus módon kezd működni: a prokaszpáz 8 homodimerjei gyors autoproteolízisen mennek keresztül , melynek eredményeként a kaszpáz 8 aktiválódik, disszociál a IIa komplexből, aktiválja a 3-as és 7-es kaszpázokat, és megindul az apoptózis [4] . A Caspase 8 levágja és inaktiválja a RIPK1, RIPK3 és CYLD sejteket, megelőzve a nekroptózist. A RIPK1 kaszpáz 8-cal történő levágása nemcsak a RIPK1 stimuláló szerepét ellensúlyozza az NF-κB útvonal aktiválásában, hanem negatív hatással van a nekroptózisra is, mivel a RIPK1 kináz aktivitása szükséges a nekroptózishoz. Ezen túlmenően, az apoptózist kiváltó ingerek hatására a RIPK3-at a 8. kaszpáz hasítja az Asp 328-as pozícióban, gátolva a RIPK3 azon képességét, hogy kaszpáz-független sejthalált indukáljon. Ha az apoptózis blokkolva van, a nekroptózis dominál [2] .
A FADD, FLIP vagy kaszpáz 8 hiánya egerekben 10,5 nap után elpusztul, de nem következik be elhullás, ha az egereket korábban megfosztották a RIPK3-tól. A FADD vagy a kaszpáz 8 szövetspecifikus deléciója szintén halált okoz ( szövettípustól függően ), de ez a hatás a RIPK3 hiányával is megelőzhető. Ennek alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy a FADD-kaszpáz 8-FLIP komplex szükséges a RIPK3-függő nekroptózis megelőzéséhez. Ezért a nekroptózist leggyakrabban a RIPK3-tól függő programozott nekrózisként határozzák meg [3] .
Amikor a cIAP fehérjék megszakadnak (pl. Smac mimetikumok jelenlétében), egy kissé eltérő nekroptózis jelátviteli útvonal megy végbe. A Smac mimetikumok fokozzák a cIAP1 és cIAP2 E3 ubiquitin ligáz aktivitását azáltal, hogy BIR doménjeikhez kötődnek ( baculovirus IAP repeat ), ami végső soron e fehérjék autodegradációjához vezet . Amikor a cIAP-ek megsemmisülnek, a kanonikus NF-κB útvonal sokkal kisebb mértékben aktiválódik, míg a nem kanonikus NF-κB útvonal ezzel szemben nagyon aktívvá válik. A TNFR1-et tartalmazó I komplex nagymértékben átalakul IIb komplexmé, más néven ripoptoszómává, amelynek kialakulása nem a TRADD-től függ, mint a IIa komplex esetében, hanem a RIPK1-től. Ennek eredményeként az NF-κB útvonal nem kanonikusan aktiválódik, és fokozódik a sejthalál. A IIa komplexhez hasonlóan a IIb komplex egyaránt képes apoptózist és nekroptózist indukálni, amit a kaszpáz 8 jelenléte vagy hiánya határoz meg [4] .
Ha a kaszpáz 8-at gátlók vagy vírusfehérjék blokkolják, a RIPK1 és a RIPK3 egymáshoz kötődnek, autofoszforilálódnak , transzfoszforilálják egymást, és speciális amiloid mikrofilamentumszerű struktúrákká , úgynevezett nekroszómákká állnak össze [4] . A nekroszóma főként RIPK1-ből és RIPK3-ból áll. A RIPK3 növeli a RIPK1 toborzását a nekroszómába, és ehhez a folyamathoz mindkét fehérje kinázaktivitására van szükség. A necrostatin-1 (Nec-1) gátolja a RIPK1 kináz aktivitását és a komplex II képződését, és a RIPK1 toborzása a II komplexbe szükséges a II komplex pronekrotikus kináz aktivitásának indukálásához. A RIPK1 kináz aktivitása azonban nem szükséges a komplex I kialakulásához, bizonyítékok vannak arra, hogy a RIPK3 szükséges a RIPK1 foszforilációjához TNF-α-indukált nekroptózisban, de a RIPK3 által közvetített foszforiláció nagyon gyenge és hasonló a RIPK1 autofoszforilációjához. Ezenkívül a RIPK1-nek csak a ubiquitinált formája található meg a nekroptózis-rezisztens sejtekben, amelyekben alacsony a RIPK3 expresszió, így a RIPK3 fokozhatja a RIPK1 deubiquitinációját [2] .
A többi RIP-hez hasonlóan a RIPK3-nak is van egy N-terminális doménje kinázaktivitással, azonban a C-terminálisán nincs haláldomén vagy CARD motívum . A RIPK3 biológiai funkciója ellentmondásos. Bizonyíték van arra, hogy a RIPK3 gátolja a RIPK1 azon képességét, hogy aktiválja az NF-κB útvonalat. Azonban, ha túlzottan expresszálódik, a RIPK3 maga is aktiválhatja az NF-κB útvonalat, míg a RIPK3 hiánya nem gátolja az NF-κB útvonal aktiválását. A legújabb vizsgálatok megerősítették, hogy a RIPK3 szükséges a különböző ingerek által kiváltott nekroptózishoz. A jelentések szerint a RIPK3 leütése a HT-29 sejtekben a nekroptózis jelentős gátlását eredményezte. A nekroptózis-rezisztens sejtekben alacsony szintű RIPK3 expressziót észleltek, és ezeknek a sejteknek a RIPK3-mal történő transzfekciója helyreállította a nekroptózisra való képességüket, ha az apoptózis utak blokkolva voltak. A nekroptózishoz RIPK3 foszforilációra van szükség, de ennek a folyamatnak a mechanizmusa tisztázatlan. A RIPK1 és a RIPK3 közötti kölcsönhatás egy homotípusos interakciós motívum ( RIP homotípusos interakciós motívum, RHIM ) jelenlétének köszönhető mindkét fehérjében . A RIPK1 vagy RIPK3 RHIM mutációi blokkolhatják a nekroszóma kialakulását és megvédhetik a sejteket a nekroptózistól. Ezenkívül a RIPK1 és a RIPK3 közötti kölcsönhatás a RIPK3 kinázaktivitását igényli [2] .
Bár a legtöbb kísérleti modellben RIPK1 és RIPK3 szükséges volt a nekroptózishoz, vannak olyan adatok, amelyek ellentmondanak ennek a sémának. A FADD -/- T-sejtekben a T-sejt-receptorok által kiváltott nekroptózis csak a RIPK1-től függ. A citomegalovírussal fertőzött egérsejtek viszont RIPK3-függő nekroptózison estek át. Általánosságban elmondható, hogy a RIPK1, RIPK3 és ezek egymás közötti kölcsönhatása szükséges a nekroptózis garantált indukciójához, bár vannak más tényezők is, amelyek szabályozzák a nekroptózist [2] .
Ha a kaszpázaktivitás blokkolva van, a CYLD deubiquitinálja a RIPK1-et a nekroszómában, ami növeli a kináz aktivitását. A humán RIPK3 foszforilációja a Ser227- nél vagy az egér RIPK3 a Ser232-nél szükséges a kevert vonalú kináz doménszerű (MLKL) pszeudokináz toborzásához . Az MLKL tovább foszforilálódik a humán RIPK3 Thr 357 és Ser358, vagy az egér RIPK3 Ser345, Ser347, Ser352 és Thr349 helyén, és részt vesz a későbbi nekroptózis eseményekben [4] .
Amint fentebb megjegyeztük, az apoptózis blokkolása arra ösztönözheti a sejteket, hogy a nekroptózist használják a halál alternatív módjaként. TNF -α termelés révén nekroptózist indukálhatnak . A sejtek Smac fehérje funkcióit utánzó mimetikummal történő kezelése azonban csak apoptózishoz vezet, bár a TNF-α autokrin termelődését is indukálja. Ahhoz, hogy egy közönséges apoptózisgátló stimulálja a nekroptózist, nagy mennyiségű exogén TNF-α jelenléte szükséges a külső környezetben. Kimutatták, hogy csak néhány sejttípus mehet át nekroptózison a TNF-α jelenlétére válaszul, ha az apoptotikus útvonalak blokkoltak vagy inaktívak. Ezek a sejtek közé tartoznak az L929 egér fibroszarkóma sejtek, a humán T-sejtes leukémia U937 humán monocita leukémia sejtek, a MEF és a HT-29 humán colorectalis rákos sejtek. Bizonyítékok vannak arra, hogy a nekroptózis transzkripciós szinten szabályozható, ami lehetséges magyarázatként szolgálhat arra, hogy a nekroptózis csak bizonyos sejttípusokkal társul [2] .
A nekroptózis későbbi reakcióit sokkal kevésbé tanulmányozzák, mint a kezdeti jelátviteli útvonalakat. Nem valószínű, hogy a nekroszómák sejthalált okoznának a sejtszervecskék közvetlen elpusztításával, mivel egyetlen sejtszervecskében sem mutattak ki egyértelműen nekroszómát vagy RIPK3-at. Ezért a nekroszóma egy magasabb jel szerepét töltheti be, amely különféle mechanizmusokon keresztül sejthalált válthat ki. A nekroptózisban előforduló sejtes események némelyikéről kimutatták, hogy egybeesnek a nekrózisban előforduló eseményekkel; ezek közé tartozik az oxidatív burst , a mitokondriális membrán hiperpolarizációja , a lizoszóma és a plazmamembránok fokozott permeabilitása , de az ezekhez az eseményekhez vezető utak eltérnek a nekrózisétól [2] . A nekroptózis során előforduló intracelluláris eseményeket az alábbiakban ismertetjük.
Reaktív oxigénfajtákA reaktív oxigénfajták (ROS) sejthalálhoz vezetnek az intracelluláris szubsztrátok közvetlen oxidációjával vagy azáltal, hogy speciális jelátviteli útvonalakat indítanak el, amelyek halállal végződnek. Kimutatták, hogy a TNF-α által kiváltott nekroptózis megköveteli a ROS részvételét, bár a ROS kialakulásához vezető pontos mechanizmus továbbra is kevéssé ismert. A mitokondriumok potenciális ROS termelők a sejtben . A RIPK3 fokozza a ROS termelést a mitokondriumokban és a mitokondriális metabolizmust azáltal, hogy aktivál számos enzimet, amely részt vesz ezekben a reakciókban. Emellett a ROS képződését az MLKL is elősegíti [4] . A T293 sejtekben a TNF-α-indukált nekroptózis során a RIPK3 növeli a glikogén-foszforiláz (PYLG), a glutamin-szintetáz (GLUL) és a glutamát-dehidrogenáz 1 (GLUD1) aktivitását. Mindezek az enzimek szükségesek a ROS kialakulásához. A PYLG katalizálja a sebességkorlátozó lépést a glikogén lebontásban , és a PYLG által termelt glükóz-1-foszfát fontos a glikolízishez . A GLUL és a GLUD1 szubsztrátokat szolgáltat az oxidatív foszforilációhoz . Ezen túlmenően ezen metabolikus enzimek aktivitásának növelésével a RIPK3 befolyásolhatja a sejt halálozási mechanizmusának megválasztását is, mivel ezt a választást befolyásolja a sejt energiaanyagcseréjének állapota [2] .
2014-ben egy másik utat írtak le a ROS képződésére nekroptózisban. A RIPK1 foszforilálja a STAT3 fehérjét , és kölcsönhatást vált ki a GRIM19-cel, a mitokondriális légzési lánc I komplexének egyik alegységével, melynek eredményeként a STAT3 a mitokondriumokba kerül, és aktiválja a ROS képződését [4] .
A ROS képződésében különösen fontos szerepet játszik a NADPH oxidáz enzimcsalád . Számos oxidázról ( Nox1 , Nox2, Nox3 , Nox4 és p47phox ) kimutatták, hogy TNF-α jelenlétében túlszabályozott. A Nox1-et a TNF-α aktiválja, és ezért szuperoxid termeléshez vezet a MEF sejtekben. A folyamat során a Nox1 komplexet képez a TRADD-vel, a RIP1-gyel és a Rac1 kis GTPázzal . Így a RIPK1 szükséges a ROS kialakulásához TNF-α-indukált nekroptózisban. A HT-29 sejtekben azonban nincs szükség ROS-ra a TNF-α, a Smac utánzók és a zVAD.fmk által okozott nekroptózishoz [2] .
Az MLKL [4] által aktivált NH 2 -terminális kináz c-Jun ( JNK ) kettős szerepet játszik a TNF-α által kiváltott nekroptózisban. Egyrészt a JNK elősegíti a sejtek túlélését és elnyomja a TNF-α által kiváltott apoptózist; másrészt a JNK pronekrotikus jelként működik, és kiváltja a TNF-α által kiváltott sejthalált a fibroblasztokban . A 2010-es években arról számoltak be, hogy a JNK elősegítheti a TNF-α autokrin termelését az aktiváló protein-1 ( AP-1 ) aktiválása révén a zVAD.fmk-vel kezelt L929 sejtekben, ami fokozza a nekroptózist [2] .
Adenin nukleotidok transzlokázaA mitokondriumok nemcsak a ROS-on keresztül vesznek részt a nekrotikus sejthalálban, hanem az ADP / ATP útvonalon keresztül is. Az ATP szintéziséhez a mitokondriumokban az adenin nukleotid transzlokáz normális aktivitása szükséges , amely a belső mitokondriális membránban található ADP/ATP hordozó . Az ANT aktivitását megváltoztatja a VDAC és a ciklofilin D (CYPD) kölcsönhatása. A CYPD a mitokondriális permeabilitás átmeneti pórusának ( MPTP ) fontos szabályozója . Azt találták, hogy az ANT RIPK1-függő szuppressziója U937 sejtekben fordul elő a TNF-α és a zVAD.fmk által kiváltott programozott nekrózis során. A zVAD.fmk megzavarhatja az ANT azon képességét, hogy citoplazmatikus ADP-t szállítson, ezáltal óriási mértékben csökken a mitokondriumokban termelődő ATP mennyisége. Kimutatták, hogy mind a TNF-α, mind a RIPK1 szükséges a zVAD.fmk ANT-hoz való kötődéséhez, és a CYPD megvédheti a sejtet a haláltól azáltal, hogy gátolja a zVAD.fmk ANT-hoz való kötődését. Azt találták, hogy a CYPD tartós felszabályozása számos humán daganatban fordul elő, köztük az emlő- , petefészek- és méhdaganatokban . Más tanulmányok azonban kimutatták, hogy a CYPD szükséges az oxidatív károsodás által okozott sejthalálhoz [2] .
NEMA nitrogén-monoxidot (II) (NO) az endothel sejtekben az endothel nitrogén-monoxid-szintáz ( eNOS ) enzim termeli . Számos élettani és kóros folyamatban vesz részt, mint például az érfalak ellazulásában , gyulladásban , proliferációban és sejthalálban. A NO kölcsönhatásba lép a mitokondriumokkal, és befolyásolja a sejtek bioenergetikáját , valamint az oxigénfogyasztást . A NO okozhatja az endotélsejtek programozott halálát, hasonlóan a TNF-α nekroptózishoz: a RIPK1, RIPK3 és a ROS is részt vesz ebben a folyamatban. Az NO esetében azonban nincs szükség receptorokra. Mivel a NO által kiváltott nekrotikus sejthalált a necrotatin-1 gátolja és a RIPK3-tól (és esetleg a RIPK1-től is) függ, a nekroptózis egyik változatának tekinthető. Ennek a sejthalálnak a mechanizmusa azonban nagyon eltér a TNF-α által kiváltott nekroptózistól, ezért részletes tanulmányozásra szorul [2] .
Foszfolipáz A2 és lipoxigenázA foszfolipáz A2 (PLA2) olyan enzimcsalád, amely a glicerofoszfolipidek sn-2 pozíciójában szabad zsírsavakat és lizofoszfolipideket szabadít fel és bont le . A cPLA2 ( kalcium - dependens citoszol forma) a PLA2 család tagja, amely elsősorban az arachidonsav metabolizmus kezdeti lépéseihez szükséges . A cPLA2 aktiválásához foszforiláció és kalcium szükséges. A cPLA2 fontos szerepet játszik a TNF-α által kiváltott nekrotikus sejthalálban L929 és MEF sejtekben, valamint a kémiai vegyületek, például oxidánsok által kiváltott vese hámsejt -nekrózisában . A lipoxigenáz (LOX) a PLA2 downstream effektora, és magas kalciumkoncentrációnál aktiválódik a szabad zsírsavak képződése miatt. A LOX lipid -hiperoxidációt okoz , ami a sejtmembrán és az organellumembránok pusztulásához vezet . Beszámoltak arról, hogy a LOX részt vesz a TNF-α által kiváltott apoptózisban és nekroptózisban is [2] .
MLKLAz MLKL pszeudokináz fontos szerepet játszik a nekroptózis effektor stádiumában. A RIPK3 foszforilációja után oligomerizálódik , és a plazmamembránra kerül, ahol foszfatidil-inozitol-foszfátokhoz kötődik, és megváltoztatja a nátrium- vagy kalciumionok áramát a megfelelő ioncsatornákon keresztül . Az ionok bejutása a sejtbe növeli az ozmotikus nyomást benne, ami hozzájárul a plazmamembrán integritásának megsértéséhez [5] . Ezenkívül, amint fentebb megjegyeztük, az MLKL aktiválja a JNK-t és elősegíti a ROS képződését. Az MLKL-hiányos egerek életképesek, és nem mutatnak vérképzőszervi rendellenességeket , de nem fejlődnek ki náluk akut pancreatitis , ami a nekroptózis valószínűségének csökkenését jelzi [4] .
Ellentétben az apoptózissal, amelyben az erősen immunogén intracelluláris fehérjék az apoptotikus testek belsejében vannak, és nem mennek ki, a nekroptózist a sejttartalom külső környezetbe való kibocsátása kíséri, és erős választ okoz mind a veleszületett , mind a szerzett immunitásból . A sejthalál ezen immunogén formájának azonban vannak bizonyos élettani funkciói [3] .
Normális esetben a nekroptózis mind a szervezet fejlődése során, mind a felnőttkorban előfordul. Emberben a hosszanti csontnövekedés során az epifízislemezekben lévő chondrocyták elhalnak a nekroptózis útján. Ezenkívül a nekroptózis a sejthalál alternatív formája lehet olyan körülmények között, amikor az apoptózis lehetetlen. Az Apaf1 kaszpáz aktivátort nem tartalmazó egerekben kimutatták , hogy az interdigitális membránsejtek és timociták apoptózis helyett nekroptózissal pusztultak el. Fontos, hogy a kaszpáz 8-at nem tartalmazó keratinociták halála nekroptózissal, nem pedig apoptózissal történjen. Feltételezték, hogy a sejthalál legrégebbi formáját, amely a nekrózisra hasonlított, később felváltották a fiatalabb és összetettebb folyamatok, mint például az autofágia és az apoptózis, amelyeknek előnye volt a szelekcióval szemben, mivel jobban alkalmasak az egyes sejtek és organellumok eltávolítására. Ez a hipotézis legalább részben megmagyarázhatja, hogy a sejthalál ősi formáját általában más, újabbak váltják fel, de akkor aktiválódik, amikor a sejthalál új útjai meghiúsulnak [1] .
A nekroptózis szabályozása kulcsfontosságú az immunrendszer homeosztázisának fenntartásához . Valójában, míg az apoptózis egyértelmű szerepet játszik az autoreaktív T-sejtek eliminációjában és az autotoleráns T-sejtvonalak fenntartásában, a nekroptózis szerepet játszik a T-sejtek proliferációjának szabályozásában. Tanulmányok kimutatták, hogy a kaszpáz 8-nak nem apoptotikus funkciói is vannak, például szükséges a T-sejtek proliferációjához, amely fenntartja a homeosztázist az immunrendszer perifériáján, és a T-sejtek túlélését aktiváló ingerek hatására. Valójában a kaszpáz 8 deléciója a T-sejtvonalakban immunhiányt és a T-sejt-homeosztázis megzavarását, T-sejtes limfopéniát , mitogénekkel vagy antigénekkel történő stimulációt követően a hibás T-sejtek proliferációját , valamint a vírusfertőzésekre adott válasz károsodását eredményezte . Figyelemre méltó, hogy a kaszpáz 8 hiánya a T-sejtek elégtelen proliferációjához és életképességének csökkenéséhez vezetett, de ez nem járt együtt apoptózissal, mivel a T-sejtekben nem figyeltek meg DNS fragmentációt , ami az apoptózis jellegzetes jele. A kaszpáz 8-at nem tartalmazó T-sejtek csökkent proliferációja visszafordítható nekrotinokkal vagy RIPK1 knockdownnal. Később kiderült, hogy a RIPK3 elvesztése ugyanilyen hatással jár. Így a kaszpáz 8 részt vesz a T-sejtek nekroptózisának szabályozásában. Széles körben úgy tartják, hogy a kaszpáz 8 gátolja a nekroptózist a RIPC1 és RIPC3 levágásával vagy tartós gátlásával. Ez arra utal, hogy fiziológiás körülmények között a kaszpáz 8 elnyomja a nekroptózist a T-sejtekben, de kóros körülmények között, például vírusfertőzés során, a kaszpáz 8 inaktiválható, ami a T-sejtek nekroptózis általi elpusztulását okozhatja [1] . A Parkinson-kórhoz kapcsolódó parkin fehérje általában az aktivált mikrogliasejtek nekroptózisát indukálja , megelőzve az idegszövet gyulladását [6] .
A nekroptózis szerepet játszik a szervezet sejten belüli kórokozókkal szembeni védelmében . Amikor egy kórokozó (vírus vagy baktérium ) a megfelelő receptorhoz (a gazdaszervezet első védelmi vonalához) kötődik, e receptorok némelyike a RIPK1 és/vagy a RIPK3 aktiválása révén nekroptózishoz vezető reakciók sorozatát váltja ki. Azok a baktériumok, amelyek patogenezise a RIPK1-től és RIPK3-tól függ, közé tartozik a Salmonella enterica szerovar és a S. typhimurium [5] . A vírussal fertőzött sejtek gyakran elpusztulnak a nekroptózis útján, így ez utóbbi a szervezet védekező reakciójának tekinthető, amely megszünteti a veszélyforrást [7] . Néha éppen ellenkezőleg, a vírusok nekroptózist okoznak. A citomegalovírus RIPK3-függő, de RIPK1-független nekroptózist vált ki. Ezenkívül a DAI reagál a vírusok jelenlétére a sejtben, és aktiválja a nekroptózist is. Különösen a sejtes kaszpáz vírusgátlóját expresszáló vaccinia vírussal való fertőzés volt halálos RIPK3-hiányos egereknél, egészséges egereknél azonban nem. Így a fertőzött sejt apoptózis helyett nekroptózis következtében pusztul el, és így megakadályozza a vírus további terjedését. Ezenkívül az apoptózist és a nekroptózist is indukálhatják az I. és II. típusú interferonok , amelyek hozzájárulnak a fertőzött sejtek elpusztulásához és eltávolításához. Egyes más vírusok és intracelluláris baktériumok olyan fehérjéket expresszálnak, amelyek megzavarják a kaszpáz 8 aktiválását, és így a sejtet hajlamosabbá teszik a nekroptózisra [3] .
A nekroptózis számos kóros állapothoz kapcsolódik, mint például stroke és szívinfarktus, fertőzések, neurodegeneratív betegségek , hasnyálmirigy-gyulladás, fotoreceptor sejtek elvesztése, ischaemia-reperfúziós sérülés. A bélhámsejtek nekroptózisa részt vesz a gyulladásos bélbetegség kialakulásában. Kimutatták, hogy a hámsejtek RIPK3 által közvetített nekroptózisának megelőzése szükséges a bél homeosztázisának fenntartásához. A Crohn-betegségben szenvedő betegekről kimutatták, hogy magas a RIPK3 szintje, és fokozott nekroptózisuk van az ileumban , ami azt jelzi, hogy ez utóbbi szerepet játszik e betegség kialakulásában [1] . A nekroptózis számos bőrbetegség kialakulásával is összefüggésbe hozható . Mind a sporadikus, mind az örökletes amiotrófiás laterális szklerózisban a motoros neuronok pusztulását nekroptózis okozza [8] . Ez utóbbi felelős a hepatociták pusztulásához egyes májbetegségekben , például a steatohepatitisben [9] . A nekroptózis blokkolása necrostatinokkal, például a necrostatin 1-gyel, hatékony lehet az ilyen betegségek, valamint egyes traumás rendellenességek (különösen a gerincvelő-sérülések ) leküzdésében [3] [10] . A RIPK3 elnyomása ellensúlyozza az agykárosodást a subarachnoidális vérzésben [11] .
A nekroptózis számos szív- és érrendszeri betegség kialakulásában szerepet játszik , mint például az érelmeszesedés , a reperfúziós sérülés , a szívinfarktus , a szív-átstrukturálódás [12] .
A vénás trombózisban vérrögök képződnek a vénákban , amelyek vérsejtekből és vérlemezkékből állnak, amelyek a plazmafehérjék és a kromatin hálózatába vannak „zárva” . A kromatin elhalt neutrofilekből származik . Kimutatták, hogy e folyamat során a neutrofilek nekroptózissal pusztulnak el, amelyet az aktivált vérlemezkék váltanak ki [13] .
Egyre több bizonyíték áll rendelkezésre arra vonatkozóan, hogy a nekroptózis szerepet játszik bizonyos rákos megbetegedések kialakulásában . A nekroptózis szabályozási rendszerének számos összetevője, köztük a RIPK3 és a CYLD deubiquitináció , hibásnak bizonyult a krónikus limfocita leukémia sejtekben. CYLD mutációkat azonosítottak epidermális rákos sejtekben is. A non-Hodgkin limfóma esetében összefüggés van a RIPK3 gén polimorfizmusai és a daganatok kialakulásának fokozott kockázata között. A nekroptózis fontos mechanizmus a daganatos sejtek rákellenes gyógyszerekkel szembeni érzékenységének növelésében , és fokozása fontos terápiás eszköz lehet a daganatos sejtek leküzdésében, különösen az apoptózissal szemben rezisztensek ellen: az apoptózis rezisztencia gyakran előfordul a rákos sejtekben a rákellenes kemoterápia hátterében . 1] . Például a shikonin daganatellenes gyógyszernek daganatellenes hatása van osteosarcomában , mivel RIPK1- és RIPK3-függő nekroptózist vált ki [14] . A rezibufogenin gyógyszer RIP3 által közvetített nekroptózist vált ki vastagbélrák sejtekben , megakadályozva a tumor növekedését [15] . A Talaromyces sp. rasfonin néven ismert másodlagos metabolitja apoptózist, autofágiát és nekroptózist vált ki veserák sejtekben [16] . A dazatinib rákellenes gyógyszer , amelyet bizonyos típusú leukémiákban alkalmaznak, erős negatív hatással van a szívre , nevezetesen a HMGB1 fehérje által közvetített kardiomiociták nekroptózisát váltja ki [17] .
Mivel a nekroptózis erős immunválaszt vált ki mind a veleszületett, mind az adaptív immunitásból, a nekroptózis blokkolása nagymértékben megkönnyítheti a szervátültetések túlélését [3] .
| A sejthalál típusai | |
|---|---|
| nem programozható | Elhalás |
| Programozható |
|