范文濤，呂 凱，吳陳顥，金周雨，姜 雨,*，宋 慧,2,*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130118；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 教育部食藥用菌工程研究中心，吉林 長春 130118）

焦亡是一種以促炎形式調(diào)節(jié)細(xì)胞程序性死亡的方式，與凋亡、壞死以及鐵死亡不同，其特點(diǎn)是依賴炎癥胱天蛋白酶（Caspases），并伴有大量的促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β和IL-18的釋放。多種物質(zhì)可以通過刺激模式識別受體，激活焦亡相關(guān)信號通路，產(chǎn)生細(xì)胞因子，促使細(xì)胞膨脹、爆裂，引發(fā)細(xì)胞焦亡。近年來研究表明，細(xì)胞焦亡存在于多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程中，如感染性疾病、心臟病、動脈粥樣硬化、癌癥、消化道疾病、糖尿病等。因此，這種新型程序性死亡方式üü細(xì)胞焦亡受到學(xué)者們廣泛關(guān)注。

多糖是一種由多種單糖通過糖苷鍵連接而成的碳水化合物聚合物，在生物體內(nèi)具有重要的作用。據(jù)報(bào)道，多糖具有調(diào)節(jié)免疫、抗氧化、抗腫瘤等多種生物活性，且具有毒性低、副作用小等諸多優(yōu)點(diǎn)。但多糖是否可以通過目前已被研究的相關(guān)信號通路調(diào)節(jié)細(xì)胞焦亡鮮見報(bào)道，本文通過查閱近年來國內(nèi)外研究報(bào)道，試圖闡明細(xì)胞焦亡機(jī)制、引起焦亡信號的通路與各類疾病的關(guān)系，以及多糖在細(xì)胞焦亡相關(guān)信號通路中的作用，探討多糖對細(xì)胞焦亡的潛在影響。

1 細(xì)胞焦亡

“細(xì)胞焦亡”一詞是由Boise等最先使用，采用希臘語“Pyro”用來表示細(xì)胞死亡過程中伴隨炎癥產(chǎn)生的特征，與凋亡（Apoptosis）類似，結(jié)合與詞根“ptosis”組合而成，命名為焦亡。在侵襲性致病菌志賀氏菌和沙門氏菌感染巨噬細(xì)胞過程中，首次觀察到細(xì)胞焦亡的發(fā)生，它們通過分泌的效應(yīng)蛋白沙門氏菌侵襲蛋白B（invasion protein B，SipB）和細(xì)胞核因子（nuclear，factor，NF）-κB抑制蛋白（inhibitor of NF-κB，IκB）激活巨噬細(xì)胞表達(dá)Caspase-1，從而引發(fā)細(xì)胞死亡。起初，此死亡過程被歸類為凋亡，但在后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)感染過程中Caspase-1引起的細(xì)胞死亡過程與傳統(tǒng)的凋亡過程有很大差別。此死亡過程迅速，細(xì)胞膜的完整性被破壞，并伴隨著明顯的炎癥反應(yīng)發(fā)生，因此從凋亡中區(qū)分出來，而作為另一種程序性死亡方式。隨著對細(xì)胞焦亡研究的不斷深入，2018年細(xì)胞死亡命名委員會將細(xì)胞焦亡概念修正為：一種依賴于Gasdermin家族蛋白形成質(zhì)膜膜孔的可調(diào)控的細(xì)胞死亡，并非完全依賴炎性Caspase的活化而完成。

1.1 細(xì)胞焦亡的特征

典型的細(xì)胞凋亡特征（內(nèi)在和外在）表現(xiàn)為：細(xì)胞核固縮、核染色質(zhì)邊集、細(xì)胞膜及各細(xì)胞器膜完整、膜可發(fā)泡成芽形成凋亡小體與細(xì)胞內(nèi)成分分離、不引起周圍組織炎癥反應(yīng)和修復(fù)再生。因此細(xì)胞凋亡是免疫沉默的過程。焦亡不同于凋亡，但也具有相似的特征，如細(xì)胞核固縮、染色質(zhì)DNA斷裂等。細(xì)胞焦亡也具有其獨(dú)特的形態(tài)學(xué)特征，包括細(xì)胞膜上形成10～15 nm的小孔、細(xì)胞內(nèi)離子平衡被破壞、水內(nèi)流、細(xì)胞腫脹繼而破裂、細(xì)胞發(fā)生滲透性溶解并且引起周圍組織炎癥。

1.2 細(xì)胞焦亡的分子機(jī)制

1.2.1 細(xì)胞焦亡的經(jīng)典途徑

細(xì)胞內(nèi)外存在多種模式識別受體，當(dāng)細(xì)胞受到損傷相關(guān)模式分子模型（damage-associated molecular patterns，DAMP）或病原相關(guān)模式分子（pathogenassociated molecular patterns，PAMP）刺激時(shí)，便會促進(jìn)炎癥小體相關(guān)蛋白組裝活化（炎癥小體根據(jù)受體蛋白不同分為核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白（NOD-like receptor protein，NLRP）1、NLRP2、NLRP3、黑素瘤缺乏因子2（absent in melanoma 2，AIM2）及核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域（nucleotide-binding oligomerzation domain，NOD）樣受體C4（NOD-like receptor C4，NLRC4）等），被活化的炎癥小體會進(jìn)一步激活炎性Caspase蛋白，如Caspase-1，活化的Caspase-1通過剪切前體pro-IL-1β和pro-IL-18使其成為有活性的IL-1β、IL-18，活化的Caspase-1也可通過切割Gasdermin家族蛋白，如Gasdeimin D，形成活性N-末端p30片段。16個(gè)N-末端片段相互組合形成直經(jīng)10～15 nm的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，并錨定到細(xì)胞膜上，促使細(xì)胞因子釋放導(dǎo)致炎性細(xì)胞死亡。在Caspase-1依賴的焦亡經(jīng)典信號通路中，炎癥小體起著舉足輕重的地位（圖1）。

炎癥小體被激活的過程可分為啟動和激活兩個(gè)階段（圖1）。啟動階段：由微生物分子或內(nèi)源性細(xì)胞因子刺激，通過激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB導(dǎo)致NLRP3和pro-IL-1β上調(diào)。Caspase-8和FADD通過激活NF-κB途徑參與啟動。Lys63特異性去泛素化酶BRCC36和IRAK1獨(dú)立于轉(zhuǎn)錄調(diào)控NLRP3炎癥小體的活化。激活階段：通過多種刺激物如ATP、成孔毒素、病毒RNA和顆粒物等刺激使NLRP3、ASC、Pro-Caspase-1及調(diào)節(jié)蛋白Nek7組裝形成炎癥小體。炎癥小體組裝后，Pro-Caspase-1通過誘導(dǎo)鄰近的自身蛋白溶解被激活，形成有活性的Caspase-1，完成NLRP3炎癥小體激活。NLRP3炎癥小體可以被多種刺激激活，其中K流出是NLRP3炎癥小體激活的充分和必要條件。Ca信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可能導(dǎo)致線粒體功能紊亂，并與NLRP3炎癥小體活化有關(guān)。線粒體功能障礙衍生信號，如mtROS、mtDNA或心磷脂外化，也被認(rèn)為可介導(dǎo)NLRP3的激活。MAVS可介導(dǎo)RNA病毒誘導(dǎo)NLRP3活化。溶酶體破裂引起的K流出和組織蛋白酶的釋放激活NLRP3。

圖1 細(xì)胞焦亡經(jīng)典與非經(jīng)典途徑信號通路指示圖[23,26-31]Fig.1 Classical and non-classical signaling pathways of pyroptosis[23,26-31]

作為細(xì)胞焦亡經(jīng)典途徑核心的炎癥小體，其活化機(jī)制尚未獲得統(tǒng)一認(rèn)識。其中K外排在NLRP3激活中的作用已被證實(shí)，而Ca信號、活性氧（reactive oxygen species，ROS）和線粒體功能障礙的作用仍然沒有統(tǒng)一的結(jié)論。因此，整合各類刺激條件在激活炎癥小體中的作用是未來研究細(xì)胞焦亡需要解決的問題。

1.2.2 細(xì)胞焦亡非經(jīng)典途徑

細(xì)胞焦亡非經(jīng)典途徑是對革蘭氏陰性菌的獨(dú)特免疫反應(yīng)。如圖1所示，在非經(jīng)典途徑中，脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）通過轉(zhuǎn)染或感染進(jìn)入胞漿，激活Caspase-4、5、11。激活的Caspase-4、5、11通過裂解消皮素D（gasdermin D，GSDMD）形成N端p30結(jié)構(gòu)，進(jìn)而通過在細(xì)胞膜上形成孔來破壞細(xì)胞功能，觸發(fā)細(xì)胞焦亡?；罨腃aspase-4、5、11也通過觸發(fā)Pannexin-1通道的開放，促使K外排，進(jìn)而誘導(dǎo)NLRP3炎癥小體激活以及IL-1β釋放。從Pannexin-1通道釋放的ATP激活P2X7R，進(jìn)一步促進(jìn)K外排，刺激炎癥小體的組裝，引發(fā)細(xì)胞焦亡。在非經(jīng)典的焦亡信號通路中，焦亡的過程不需要Caspase-1，但I(xiàn)L-1β和IL-18的分泌需要Caspase-1的介導(dǎo)。目前對細(xì)胞焦亡非經(jīng)典途徑的研究尚不全面，與焦亡經(jīng)典途徑之間的關(guān)系還需深入研究。

1.2.3 細(xì)胞焦亡的其他途徑

除細(xì)胞焦亡經(jīng)典途徑與非經(jīng)典途徑外，還存在由Caspase-3、顆粒酶等誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡。因沒有統(tǒng)一的歸類方式，本文現(xiàn)將其歸類為細(xì)胞焦亡其他途徑（圖2）。Zhou Zhiwei等發(fā)現(xiàn)細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞（如細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（cytotoxic T lymphocyte，CTLs）、自然殺傷細(xì)胞（natural killer cell，NK）等）中的顆粒酶A（granzyme A，GzmA）可以經(jīng)穿孔素（perforin）進(jìn)入靶細(xì)胞，通過水解消皮素B（gasdermin B，GSDMB）分子Lys229/Lys244位點(diǎn)誘導(dǎo)靶細(xì)胞發(fā)生焦亡（圖2左）。有研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵蛋白Caspase-3也可誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡的發(fā)生。Caspase-3誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡與Caspase-1、4、5/11切割GSDMD誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡機(jī)制不同。Caspase-3切割Gasdermin家族中另一成員Gasdermin-E（GSDME）生成N-末端片段（GSDME-N），該片段通過在質(zhì)膜上形成孔來執(zhí)行焦亡。在嵌合抗原受體T細(xì)胞（chimeric antigen receptor T，CAR-T）免疫療法中，CAR-T細(xì)胞釋放的GzmB可以通過穿孔素進(jìn)入細(xì)胞，并活化Caspase-3，活化的Caspase-3通過切割GSDME來激活Caspase非依賴性的焦亡（圖2中）。在高表達(dá)GSDME的腫瘤細(xì)胞中，用傳統(tǒng)的化療藥物處理細(xì)胞，可以使凋亡關(guān)鍵蛋白Caspase-3活化，識別內(nèi)源性GSDME，導(dǎo)致細(xì)胞焦亡，進(jìn)而控制腫瘤細(xì)胞生長（圖2右）。由于細(xì)胞中存在轉(zhuǎn)運(yùn)必需內(nèi)體分選復(fù)合物（endosomal sorting complex required for transport，ESCRT）介導(dǎo)的孔修復(fù)機(jī)制，因此GSDME的表達(dá)量決定著細(xì)胞是凋亡還是焦亡，通常在GSDME低表達(dá)的細(xì)胞中發(fā)生凋亡，而GSDME高或中等表達(dá)的細(xì)胞則直接發(fā)生GSDME介導(dǎo)的焦亡。

圖2 細(xì)胞焦亡其他途徑信號通路指示圖[45,49-50]Fig.2 Other signaling pathways of pyroptosis[45,49-50]

細(xì)胞焦亡其他途徑主要在腫瘤細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)，并且在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中占據(jù)重要位置，現(xiàn)已成為一種克服腫瘤耐藥性、提高抗腫瘤藥物治療效果的一種新方法。

2 細(xì)胞焦亡與相關(guān)疾病的關(guān)系

細(xì)胞焦亡是一種促炎性細(xì)胞死亡，也是集促炎與細(xì)胞死亡于一身的新型細(xì)胞死亡方式，在多種疾病中發(fā)揮著重要作用。NLRP3等炎癥小體活化及下游效應(yīng)分子的激活存在于焦亡經(jīng)典途徑與非經(jīng)典途徑中，故探究NLRP3炎癥小體及其下游效應(yīng)分子的表達(dá)可間接了解細(xì)胞焦亡情況。在焦亡其他途徑中Caspase-3在介導(dǎo)腫瘤殺傷過程中起到至關(guān)重要的作用。

2.1 焦亡經(jīng)典途徑與疾病的關(guān)系

NLRP3炎癥小體作為焦亡經(jīng)典途徑的核心，在細(xì)胞焦亡中起著至關(guān)重要的作用。依賴NLRP3炎癥小體的細(xì)胞焦亡導(dǎo)致的IL-1β水平增加和長時(shí)間局部炎癥影響著免疫性疾病及腫瘤相關(guān)疾病。在阿爾茨海默癥中，NLRP3炎癥小體在小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)聚集激活時(shí)，導(dǎo)致Caspase-1的裂解和下游IL-1β的活性增加。同時(shí)，NLRP3的激活會使Tau激酶和磷酸酶活性降低，進(jìn)一步抑制Tau高磷酸化和聚集，并進(jìn)一步促進(jìn)阿爾茨海默癥的病程進(jìn)展。人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）對小膠質(zhì)細(xì)胞也具有相似的作用，HIV-1殼膜蛋白結(jié)構(gòu)GP120可誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞NLRP3依賴性焦亡和IL-1β的產(chǎn)生。抑制小膠質(zhì)細(xì)胞NLRP3炎性體的激活，可以減輕GP120介導(dǎo)的神經(jīng)炎性因子釋放和神經(jīng)元損傷。通過緩慢給藥方式向轉(zhuǎn)基因小鼠注射新型選擇性NLRP3抑制劑MCC950后，不僅可以減輕神經(jīng)炎癥和神經(jīng)元死亡，而且還可以促進(jìn)神經(jīng)元再生，恢復(fù)受損的神經(jīng)認(rèn)知功能。在艾滋病誘發(fā)的腎病中，HIV會以劑量和時(shí)間依賴性的方式通過NLRP3/Caspase-1途徑誘導(dǎo)足細(xì)胞的焦亡，加快艾滋病相關(guān)腎病的發(fā)展。除HIV病毒外，結(jié)核分枝桿菌侵入機(jī)體后可以通過Caspase-1/NLRP3/GSDMD介導(dǎo)人單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的焦亡，此方式是結(jié)核分枝桿菌感染引起細(xì)胞毒性的主要方式。川崎病（Kawasaki disease，KD）是一種免疫性的血管炎，有研究發(fā)現(xiàn)，由高遷移率族蛋白B1（（high-mobility group box 1 protein，HMGB1）/晚期糖基化終產(chǎn)物受體（receptor for advanced glycation endproducts，RAGE）/組織蛋白酶B（cathepsin B）信號激活的NLRP3炎癥小體依賴的內(nèi)皮細(xì)胞焦亡是導(dǎo)致KD冠狀動脈內(nèi)皮損傷和炎癥反應(yīng)的重要誘因。痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎（gout arthritis，GA）是一種持續(xù)性高尿酸血癥期間因尿酸鹽沉積在關(guān)節(jié)而引起的常見炎癥性關(guān)節(jié)炎，其發(fā)生常伴隨著細(xì)胞焦亡。尿酸鈉（monosodium urate，MSU）作為GA的主要誘導(dǎo)因子，可以通過溴結(jié)構(gòu)域蛋白4（bromodomain-containing protein 4，BRD4）/NF-κB/NLRP3/GSDMD信號傳導(dǎo)導(dǎo)致大鼠滑膜中巨噬細(xì)胞焦亡，BRD4特異性抑制劑（JQ-1）能夠抑制這種細(xì)胞焦亡的發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)，在由MSU誘導(dǎo)的GA大鼠和成纖維樣滑膜細(xì)胞（fibroblast-like synoviocytes，F(xiàn)LS）模型中，MSU降低了FLS細(xì)胞的活力并促進(jìn)FLS細(xì)胞的焦亡，上調(diào)了GA大鼠滑膜組織中NLRP3、ASC、裂解的Caspase-1、裂解的N端GSDM和IL-1β的表達(dá)。微小RNA223-3p（miR-223-3p）通過靶向NLRP3抑制MSU誘導(dǎo)的大鼠和FLS細(xì)胞的焦亡。

在腫瘤細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展中，NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡具有雙重作用。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，瀝青顆粒（coal tar pitch extract，CTPE）或LPS聯(lián)合CTPE處理人正常肺細(xì)胞（BEAS-2B），可以體外誘導(dǎo)NLRP3小體的激活并伴隨IL-1β的釋放。在裸鼠體內(nèi)成瘤過程中發(fā)現(xiàn)，兩種處理均能導(dǎo)致裸鼠體內(nèi)形成炎癥微環(huán)境，使正常細(xì)胞向惡性細(xì)胞轉(zhuǎn)化。另一項(xiàng)體外實(shí)驗(yàn)也具有相似的現(xiàn)象，使用LPS聯(lián)合ATP處理A549細(xì)胞可以激活NLRP3炎性小體和并誘導(dǎo)細(xì)胞因子的釋放，形成炎癥微環(huán)境，促進(jìn)A549肺癌細(xì)胞的增殖和遷移。另外，在先天免疫在癌癥免疫監(jiān)測中，使用C57BL/6脾內(nèi)注射小鼠原發(fā)性結(jié)腸癌細(xì)胞（MC38）的荷瘤小鼠模型中，NLRP3炎性小體的激活能夠介導(dǎo)下游IL-18成熟與釋放，促進(jìn)NK細(xì)胞成熟增強(qiáng)其殺瘤活性，抑制結(jié)腸癌MC38細(xì)胞肝轉(zhuǎn)移生長。相似的結(jié)果也存在于重樓皂苷VI（polyphyllin VI，PPVI）處理的A549和H1299細(xì)胞中，PPVI通過激活A(yù)549和H1299細(xì)胞中的ROS/NF-κB/NLRP3/GSDMD信號軸，誘導(dǎo)Caspase-1介導(dǎo)的焦亡性細(xì)胞死亡。

NLRP3依賴的細(xì)胞焦亡在各類疾病中發(fā)揮著不同的作用，NLRP3炎癥小體活化與細(xì)胞焦亡發(fā)生之間的關(guān)系仍然不明確，以及NLRP3炎癥小體激活引發(fā)各類疾病是否均引起細(xì)胞焦亡仍不明朗。需要進(jìn)一步的研究來闡明在各類疾病中NLRP3炎癥小體活化與細(xì)胞焦亡的具體機(jī)制，以及在疾病中所起的作用。

2.2 焦亡非經(jīng)典途徑與疾病的關(guān)系

焦亡非經(jīng)典途徑主要由胞內(nèi)LPS感受器Caspase-4/5/11與革蘭氏陰性細(xì)菌的相互作用所觸發(fā)。因此非經(jīng)典焦亡多發(fā)生在由細(xì)菌感染引發(fā)的疾病中。來自革蘭氏陰性細(xì)菌（包括大腸桿菌、鼠傷寒沙門氏菌、志賀氏菌）的LPS會激活小鼠Caspase-11，導(dǎo)致細(xì)胞焦亡，引發(fā)致死性敗血性休克。在此過程中，HMGB1發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在膿毒血癥發(fā)生的過程中，肝細(xì)胞釋放的HMGB1將體內(nèi)循環(huán)中的LPS轉(zhuǎn)運(yùn)至血管內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的胞漿內(nèi)，并啟動Caspase-11介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡，進(jìn)而引發(fā)敗血癥的發(fā)生。膿毒血癥是各種臨床急危重疾病常見并發(fā)癥之一，嚴(yán)重時(shí)可引起多器官功能障礙。已有研究發(fā)現(xiàn)在膿毒血癥模型小鼠中，會存在Caspase-11/GSDMD途徑觸發(fā)的細(xì)胞焦亡并介導(dǎo)鐵蛋白的分泌，引起強(qiáng)烈的感染性損傷。除細(xì)菌感染外，非經(jīng)典焦亡途徑也存在于過敏性氣道炎中，有研究發(fā)現(xiàn)，Caspase-4/11參與過敏性氣道炎的發(fā)生發(fā)展，并且前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）可以負(fù)調(diào)控由Caspase-11介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡。

2.3 焦亡其他途徑與疾病的關(guān)系

焦亡其他途徑中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑均在腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，因此，針對細(xì)胞焦亡其他途徑，本文重點(diǎn)探討其與腫瘤的關(guān)系，Caspase-3及免疫細(xì)胞釋放的顆粒酶是該途徑的關(guān)鍵分子，其中Caspase-3依賴的細(xì)胞焦亡在焦亡其他途徑中發(fā)揮重要的作用。Caspase-3依賴的細(xì)胞焦亡途徑作為抗腫瘤耐藥性的熱點(diǎn)途徑已經(jīng)備受關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn)，冷空氣等離子體可以通過刺激腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生ROS誘導(dǎo)Caspase-3/GSDME依賴性的細(xì)胞焦亡信號通路，進(jìn)而抑制腫瘤的生長。二甲雙胍可作為增敏劑放大AMP活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）/凋亡相關(guān)蛋白沉默信息調(diào)節(jié)子1（silent informa tion regulator protein 1，SIRT1）/NF-κB信號，造成線粒體功能紊亂，ROS水平升高，誘導(dǎo)Caspase-3/GSDME介導(dǎo)的癌細(xì)胞焦亡?；熕幬锫灏豌K、紫杉醇和順鉑均可以介導(dǎo)ROS/Jun氨基末端激酶（Jun N-terminal kinase，JNK）/Bax線粒體凋亡途徑，Caspase-3/GSDME依賴性的細(xì)胞焦亡對癌癥起到治療作用，順鉑比紫杉醇更能誘導(dǎo)A549細(xì)胞焦亡。在黑色素瘤細(xì)胞中，鐵可以顯著增加化療引發(fā)的ROS水平，促進(jìn)線粒體外膜蛋白Tom20的氧化和寡聚化，活化的Tom20招募Bax到線粒體，誘導(dǎo)細(xì)胞色素c的分泌，激活Caspase-3，最終裂解GSDME誘導(dǎo)黑色素瘤細(xì)胞焦亡。GSDME表達(dá)水平調(diào)控凋亡-焦亡之間的轉(zhuǎn)換，在肺癌、胃癌和黑色素瘤等多種腫瘤治療過程中發(fā)揮重要作用。細(xì)胞焦亡在抗腫瘤中發(fā)揮的作用仍不清楚，何種條件能夠引起腫瘤細(xì)胞的焦亡仍在積極的探索中，但隨著對細(xì)胞焦亡研究的不斷深入，相信會有更加明確的機(jī)制被闡述。

3 多糖在細(xì)胞焦亡中的潛在作用

細(xì)胞焦亡受多種因素直接或間接調(diào)控，存在多條途徑，其中NF-κB/NLRP3/Caspase-1/GSDMD信號軸是細(xì)胞焦亡最經(jīng)典的途徑，ROS/Caspase-3/GSDME信號軸是腫瘤細(xì)胞焦亡的主要信號通路。已證實(shí)多糖可調(diào)節(jié)機(jī)體免疫、抗氧化以及誘導(dǎo)細(xì)胞的自噬與凋亡，在抗腫瘤中起到直接或間接的作用。多糖對細(xì)胞焦亡的作用仍沒有詳細(xì)、全面報(bào)道，現(xiàn)多集中在對焦亡信號通路中關(guān)鍵靶蛋白的調(diào)節(jié)作用，如對NF-κB、NLRP3炎癥小體及細(xì)胞中ROS的調(diào)節(jié)作用。

3.1 多糖對細(xì)胞焦亡經(jīng)典途徑的作用

如前所述，細(xì)胞焦亡經(jīng)典通路的激活主要分為兩個(gè)階段：啟動階段和激活階段。在啟動階段涉及NF-κB信號通路激活，激活階段主要是炎癥小體的活化以及下游蛋白的活化。而許多研究發(fā)現(xiàn)，多糖分別對NF-κB及NLRP3炎癥小體具有調(diào)節(jié)作用。有關(guān)多糖影響焦亡經(jīng)典途徑相關(guān)文獻(xiàn)總結(jié)見表1。

表1 多糖影響焦亡經(jīng)典途徑關(guān)鍵靶點(diǎn)及其調(diào)控效果Table 1 Polysaccharide affect the key targets of the classical signaling pathway of pyroptosis and their regulatory effects

3.1.1 多糖對細(xì)胞經(jīng)典焦亡途徑啟動階段的調(diào)節(jié)

細(xì)胞焦亡經(jīng)典途徑的激活主要分為啟動階段與激活階段，其中啟動階段是為激活階段準(zhǔn)備所需要的“物質(zhì)條件”。在啟動階段NF-κB信號通路起著至關(guān)重要。NF-κB信號通路的作用已被證明與促炎細(xì)胞因子生成有關(guān)。已有研究表明多糖可以通過調(diào)節(jié)NF-κB信號通路調(diào)節(jié)細(xì)胞的免疫應(yīng)答。黃精多糖可以減輕LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷大鼠肺病理變化，抑制了LPS誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞比例增加，并降低支氣管肺泡灌洗液中的炎癥因子水平。此外，在體外，黃精多糖降低了LPS誘導(dǎo)的炎癥因子水平增加，黃精多糖還通過抑制TLR4/NF-κB途徑抑制炎癥，從而減少了LPS誘導(dǎo)的BEAS-2B細(xì)胞死亡。紫錐菊多糖與黃精多糖作用類似，也可通過抑制炎癥反應(yīng)和細(xì)胞死亡來減輕LPS誘導(dǎo)的小鼠肺損傷，并且抑制LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞炎癥因子表達(dá)，作用與TLR4/NF-κB信號通路有關(guān)。兩種杏鮑菇多糖（WPEP、NPEP）在LPS刺激的RAW264.7巨噬細(xì)胞中表現(xiàn)出良好的抗炎作用。WPEP和NPEP可通過調(diào)節(jié)NO、PGE2、IL-1β、TNF-α和IL-6的產(chǎn)生來顯著抑制LPS誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。兩種多糖組分抑制RAW 264.7巨噬細(xì)胞p38磷酸化，通過調(diào)節(jié)NF-κB相關(guān)的DNA表達(dá)來調(diào)節(jié)炎癥因子的分泌。相似的結(jié)論也出現(xiàn)在不易消化的水溶性多糖處理的LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞炎癥模型中，NF-κB的活化也被顯著抑制，從而降低了巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。麥冬多糖能夠通過抑制NF-κB途徑中p65和p-IκB活化，增強(qiáng)葡萄糖刺激胰島素分泌效應(yīng)，降低了MIN6 細(xì)胞中IL-1β的分泌。牛肝菌菌傘中提取的多糖（SLPC-1S）可以通過調(diào)節(jié)Nrf2介導(dǎo)的氧化應(yīng)激和NF-κB介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)而預(yù)防和治療鏈球菌素誘發(fā)的糖尿病。有研究發(fā)現(xiàn)，黃芩多糖（SP1-1）能夠改善葡聚糖硫酸鈉（dextran sulfate sodium，DSS）誘導(dǎo)的結(jié)腸病理損傷，并降低髓過氧化物酶活性。SP1-1能明顯抑制DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠血清和結(jié)腸中的促炎細(xì)胞因子水平，包括IL-1β、IL-18和TNF-α。此外，在SP1-1飼喂的小鼠結(jié)腸中檢測到CD11b巨噬細(xì)胞浸潤的減少和腹膜巨噬細(xì)胞中Caspase-1的失活。SP1-1具有這些作用的機(jī)制歸因于其對NF-κB信號傳導(dǎo)和NLRP3炎性小體激活的抑制。多糖可以通過調(diào)控NF-κB信號通路減輕機(jī)體或細(xì)胞中的炎癥反應(yīng)，但多糖調(diào)節(jié)細(xì)胞焦亡及炎癥反應(yīng)的研究較少。

3.1.2 多糖對細(xì)胞經(jīng)典焦亡途徑激活階段的調(diào)節(jié)

炎性小體是一種蛋白復(fù)合物，在多種炎癥疾病中起重要作用。炎性小體是先天免疫系統(tǒng)的一部分，可觸發(fā)炎癥細(xì)胞因子IL-1、IL-18的激活。炎性小體處于經(jīng)典焦亡途徑激活階段的核心地位，對于經(jīng)典焦亡途徑的激活起著至關(guān)重要的作用。在眾多炎癥小體中，NLRP3炎性小體是的研究是最多也是最透徹的。很多研究顯示多糖能夠通過調(diào)節(jié)NLRP3炎癥小體活化改善機(jī)體炎癥的發(fā)生。石斛多糖可以明顯抑制潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）小鼠中NLRP3炎癥小體的激活，改善DSS誘導(dǎo)的急性UC小鼠的臨床癥狀和體征，降低死亡率，減輕結(jié)腸病理損傷，重建炎癥因子和抗炎因子的平衡。枸杞多糖預(yù)處理可以通過抑制TXNIP的表達(dá)減少乙醇孵化后大鼠正常肝細(xì)胞系BRL-3A的細(xì)胞焦亡、氧化應(yīng)激和NLRP3炎癥介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，另一項(xiàng)研究表明，枸杞多糖也可以通過抑制NLRP3/6炎癥途徑和NF-κB的活化顯著改善非酒精性脂肪性肝炎所致的肝損傷，使血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶（glutamate-pyruvate transaminase，ALT）和谷草轉(zhuǎn)氨酶（aspartate transaminase，AST）水平升高，改善肝臟氧化應(yīng)激、纖維化、炎癥和焦亡。靈芝多糖與枸杞多糖在肝功能的改善與治療中具有相似的作用。在小鼠高氧誘導(dǎo)的急性肺損傷治療中，枸杞多糖可以通過SIRT1依賴性抑制NLRP3炎癥小體的激活，改善急性肺損傷，降低小鼠的死亡率。樟腦多糖可以使帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）小鼠紋狀體多巴胺水平升高，NLRP3炎癥細(xì)胞紋狀體表達(dá)降低，明顯改善小鼠的神經(jīng)行為學(xué)。金銀花多糖同樣可以抑制NLRP3炎癥小體的活化，降低IL-1β、Caspase-1的表達(dá)，對抑郁小鼠起到保護(hù)作用。金銀花多糖與樟腦多糖在改善小鼠神經(jīng)行為學(xué)中具有相似的作用。黃芪多糖能夠通過抑制NLRP3炎癥小體的激活，從而降低Caspase-1、IL-18和IL-1β的表達(dá)，對DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎起治療作用。對于多糖對NLRP3炎癥小體的調(diào)節(jié)作用大多停留在調(diào)節(jié)炎癥方面，均未深入研究對細(xì)胞焦亡的作用，因此對于多糖通過調(diào)節(jié)NLRP3炎癥小體進(jìn)而影響細(xì)胞焦亡仍需要進(jìn)一步研究。

3.2 多糖對細(xì)胞焦亡其他途徑的作用

在細(xì)胞焦亡其他途徑中，Caspase-3起著至關(guān)重要的作用，Caspase-3作為細(xì)胞凋亡信號途徑中的關(guān)鍵蛋白其活化機(jī)制已經(jīng)被闡明。其中線粒體損傷誘導(dǎo)ROS過量產(chǎn)生是Caspase-3活化的途徑之一，也是關(guān)鍵一環(huán)。因此下文通過探討多糖對ROS的作用間接探討多糖對焦亡其他途徑的作用。

細(xì)胞內(nèi)ROS水平與多種疾病的癥狀和表現(xiàn)密切相關(guān)。值得注意的是，線粒體受損會促進(jìn)線粒體ROS的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致總細(xì)胞內(nèi)ROS的水平升高。而腫瘤細(xì)胞的代謝方式變化也會使得腫瘤細(xì)胞中ROS水平維持在高水平狀態(tài)，因此通過調(diào)節(jié)ROS水平達(dá)到抑制腫瘤的效果成為可能。多糖可以提高腫瘤細(xì)胞中ROS水平，造成線粒體損傷，進(jìn)一步誘導(dǎo)Caspase-3的活化，激活線粒體凋亡途徑，進(jìn)而起到抑制腫瘤生長作用。巖藻多糖通過促進(jìn)ROS的產(chǎn)生，增加線粒體膜的通透性，降低Caco-2細(xì)胞的增殖能力，促進(jìn)Caco-2細(xì)胞的凋亡。樹舌子實(shí)體多糖通過MAPK/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular signal-regulated protein kinases，ERk）信號通路激活線粒體信號途徑，增加ROS的含量，激活MCF-7細(xì)胞凋亡途徑，產(chǎn)生抗腫瘤作用。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)同樣采用樹舌子實(shí)體多糖作用MCF-7細(xì)胞并得出同樣的結(jié)論，進(jìn)一步驗(yàn)證了樹舌子實(shí)體多糖可以通過增加MCF-7細(xì)胞中的ROS水平，激活細(xì)胞自噬，表現(xiàn)出較好的抗腫瘤活性。

4 結(jié) 語

細(xì)胞焦亡是機(jī)體與生俱來的自我保護(hù)和應(yīng)對有害物質(zhì)入侵的應(yīng)答反應(yīng)。適度的焦亡有助于巨噬細(xì)胞清除病原體、維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)。但是，持續(xù)的細(xì)胞焦亡會持續(xù)產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，使得組織長時(shí)間處于炎癥狀態(tài)，誘發(fā)多種疾病。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡參與多種疾病的發(fā)生與發(fā)展，因此，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞焦亡治療各類疾病已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。在腫瘤治療過程中，通過誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡的發(fā)生可以明顯抑制腫瘤細(xì)胞的生長。已有研究發(fā)現(xiàn)，小分子物質(zhì)可以通過激活細(xì)胞焦亡經(jīng)典途徑以及焦亡其他途徑起到抑制腫瘤的目的。雖然天然產(chǎn)物多糖在細(xì)胞焦亡抗腫瘤方面仍鮮報(bào)道，但在以往多糖抗腫瘤的研究中發(fā)現(xiàn)存在Caspase-3介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，并且Caspase-3也可以激活焦亡蛋白GSDME，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。因此可以推測出，多糖在焦亡抗腫瘤方面有一定作用。細(xì)胞焦亡因其促炎的特性而成為引發(fā)各類疾病的主要誘因。因此通過抑制或減弱細(xì)胞焦亡也是控制疾病的潛在方法。炎癥小體作為細(xì)胞焦亡過程中炎癥因子釋放的主要承擔(dān)者，也是細(xì)胞焦亡過程的關(guān)鍵核心。多糖可以通過調(diào)節(jié)NLRP3炎癥小體的活化起到調(diào)節(jié)炎癥的作用，但是多糖是否可以進(jìn)一步影響細(xì)胞焦亡仍需要進(jìn)一步探究。

從相關(guān)報(bào)道中發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)細(xì)胞焦亡的靶點(diǎn)主要集中在NF-κB/NLRP3/Caspase-1/GSDMD、Caspase-4/5/11、ROS/Caspase-3/GSDME等信號通路以及其他Gasdermin家族蛋白。細(xì)胞焦亡各途徑的關(guān)聯(lián)仍不十分清楚，需要更多的研究加以闡明。而細(xì)胞焦亡與細(xì)胞凋亡以及細(xì)胞壞死之間存在著相互的串?dāng)_，三者在細(xì)胞死亡過程中的關(guān)聯(lián)仍需要探討。多糖能否與細(xì)胞表面某一特定受體結(jié)合，影響NF-κB/NLRP3/Caspase-1/GSDMD、Caspase-4/5/11、ROS/Caspase-3/GSDME上游的某一蛋白，從而激活焦亡相關(guān)通路有待進(jìn)一步研究。因此，多糖對細(xì)胞焦亡的調(diào)控作用有待于更深入的研究。