楊盛，孟博，彭晴，趙文杰，胡滿，張鈺，張亮*

1大連醫(yī)科大學(xué)研究生院，遼寧大連 116044；2揚(yáng)州大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225001

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年底，我國60歲以上人口達(dá)2.49 億，占比高達(dá)17.9%[1]。隨著年齡增長，退變性疾病的發(fā)生不可避免，給家庭和社會(huì)帶來沉重負(fù)擔(dān)。間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)在炎癥性疾病、退變性疾病和腫瘤的治療中具有重要意義[2-3]。細(xì)胞死亡是生命的基本過程之一，對(duì)人體正常發(fā)育和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持具有重要意義。根據(jù)是否受基因或相關(guān)信號(hào)通路控制，細(xì)胞死亡可以分為程序性細(xì)胞死亡(programmed cell death，PCD)和非程序性細(xì)胞死亡(non-programmed cell death，NPCD)[4-5]。細(xì)胞焦亡(pyroptosis)是一種細(xì)胞死亡方式，屬于PCD的一種，目前研究發(fā)現(xiàn)其廣泛參與感染性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、免疫炎癥性疾病、退變性疾病和腫瘤等多種疾病的發(fā)生和發(fā)展[6-10]。細(xì)胞焦亡的發(fā)生可能受到MSCs 調(diào)控，而MSCs與其他細(xì)胞一樣也會(huì)發(fā)生衰老和死亡，其中細(xì)胞焦亡可能參與MSCs 的死亡，但目前關(guān)于MSCs 與細(xì)胞焦亡關(guān)系的研究較少。本文對(duì)MSCs調(diào)控細(xì)胞焦亡的作用及機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 MSCs

1.1 發(fā)現(xiàn)及來源 MSCs 在1970 年由Friedenstein 等首次描述，是來源于人體中胚層的一類成體多能干細(xì)胞，廣泛存在于骨髓、胎盤、臍帶、臍帶血、脂肪組織、骨骼肌、肌腱、滑膜、皮膚、唾液腺、牙髓、牙周韌帶、外周血、經(jīng)血、子宮內(nèi)膜、羊水和羊膜等多種人體組織中，其中骨髓是最先發(fā)現(xiàn)的也是最主要的MSCs來源[11-12]。

1.2 特征及功能 MSCs 是一類貼壁生長的紡錘形細(xì)胞，具有高度的多向分化和自我更新潛能，可在一定條件下分化為多種終末期細(xì)胞。根據(jù)國際細(xì)胞治療協(xié)會(huì)(International Society for Cellular Therapy，ISCT)的標(biāo)準(zhǔn)，MSCs需至少具備以下特征：(1)在標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)條件下貼壁生長；(2)CD73、CD90 及CD105等細(xì)胞表面標(biāo)志物表達(dá)陽性(≥95%陽性)，CD14、CD34、CD45 或CD11b、CD79α 或CD19、人類白細(xì)胞抗原DR(human leukocyte antigen-DR，HLA-DR)等細(xì)胞表面標(biāo)志物表達(dá)陰性(≤2%陽性)；(3)可在體外誘導(dǎo)分化為成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和軟骨細(xì)胞[13]。

MSCs具有強(qiáng)大的分泌能力，可表達(dá)和分泌一系列調(diào)控免疫炎癥反應(yīng)、血管生成及影響細(xì)胞存活、增殖和遷移的生物活性物質(zhì)，使其具有抗炎、免疫調(diào)節(jié)和組織修復(fù)等功能，因此在細(xì)胞治療、再生醫(yī)學(xué)及組織工程等領(lǐng)域具有不可忽視的應(yīng)用前景[14-16]。但由于MSCs自身用于治療存在細(xì)胞存活率低、可能形成腫瘤、免疫排斥和遺傳變異等局限性，目前MSCs的治療作用主要依賴于其旁分泌可溶性因子的釋放，而不是直接分化為受損細(xì)胞類型[17]。在MSCs的分泌功能中，通過旁分泌功能分泌細(xì)胞外囊泡(extracellular vesicles，EVs)是重要的一種分泌形式，而EVs 包括外泌體(exosomes)、微泡(microvesicles，MVs)和凋亡小體(apopotic bodies)[18]。其中，MSCs來源的外泌體(MSCs-derived exosomes，MSCs-Exos)對(duì)細(xì)胞焦亡具有重要的調(diào)控作用，可通過調(diào)控相關(guān)細(xì)胞焦亡來減緩神經(jīng)系統(tǒng)退變和損傷、脊髓損傷及椎間盤退變等疾病的發(fā)生與發(fā)展。

2 細(xì)胞焦亡

2.1 功能及特征 細(xì)胞焦亡是近年發(fā)現(xiàn)的一種胱天蛋白酶(caspase)依賴的、Gasdermin 蛋白介導(dǎo)的炎癥性PCD 方式[19]。當(dāng)發(fā)生細(xì)胞內(nèi)感染時(shí)，焦亡可通過清除受損細(xì)胞來清除細(xì)胞內(nèi)的病原體，從而發(fā)揮抗感染作用[20]；此外，焦亡還可清除非感染原因?qū)е碌漠惓；蚴軗p細(xì)胞，從而參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展。作為一種炎癥性PCD 方式，細(xì)胞焦亡兼具細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的特征：Annexin V 染色陽性、TUNEL染色陽性、DNA碎片化、染色質(zhì)凝縮、多聚(ADP-核糖)聚合酶1(poly ADP-ribose polymerase 1，PARP1)裂解、細(xì)胞膜完整性缺失導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物釋放到胞外，釋放炎性因子引發(fā)炎癥反應(yīng)等[21]。

2.2 關(guān)鍵分子

2.2.1 炎性小體(inflammasome) 炎性小體是一種大分子量的多分子復(fù)合物，經(jīng)典的炎性小體由胞質(zhì)感受器、接頭蛋白和效應(yīng)caspase 組成。其中胞質(zhì)感受器即模式識(shí)別受體(pattern recognition receptors，PRRs)，接頭蛋白是凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(apoptosisassociated speck-like protein containing a CARD，ASC)，效應(yīng)caspase 是caspase-1 前 體(pro-caspase-1)。目前發(fā)現(xiàn)的炎性小體家族成員有NOD 樣受體(NLRs，包括NLRP1、NLRP3、NLRP6、NLRP12、NLRC4 等)、PYRIN(pyrin and HIN domaintein)和AIM2(absent in melanoma 2)等，他們可以識(shí)別不同的病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)和危險(xiǎn)/損傷相關(guān)分子模式(danger/damage-associated molecular patterns，DAMPs)從而被激活，激活后通過ASC募集pro-caspase-1，使pro-caspase-1寡聚化產(chǎn)生成熟的caspase-1，從而啟動(dòng)細(xì)胞焦亡程序[22-23]。

2.2.2 Caspase家族 Caspase是一種進(jìn)化保守的半胱氨酸蛋白酶家族，主要參與細(xì)胞死亡和炎癥反應(yīng)。目前在哺乳動(dòng)物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的caspase 家族成員有caspase-1－14，其中caspase-1、-4、-5、-11 與細(xì)胞焦亡關(guān)系較為密切，caspase-1 與經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑有關(guān)，caspase-4、-5、-11 與非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑有關(guān)[24]。

2.2.3 Gasdermin 家族 Gasdermin 是一個(gè)保守的具有成孔活性的蛋白家族，由Gasdermin A(GSDMA)、Gasdermin B(GSDMB)、 Gasdermin C(GSDMC)、Gasdermin D(GSDMD/DFNA5L)、 Gasdermin E(GSDME/DFNA5) 和 DFNB59(PJVK) 等 組 成 。Gasdermins 均由一個(gè)N-末端、一個(gè)C-末端及兩者間的肽鏈連接構(gòu)成，N-末端具有親脂性，可被整合到細(xì)胞膜上形成非離子選擇性孔道，而C-末端可抑制其成孔活性。其中，GSDMD 既是caspase-1 的底物，又是caspase-4、-5、-11 的底物，因此在細(xì)胞焦亡發(fā)生的兩條途徑中都發(fā)揮關(guān)鍵作用[19-20,25]。

2.3 發(fā)生機(jī)制

2.3.1 炎性小體介導(dǎo)的經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑 當(dāng)細(xì)胞受到病原體侵襲或損傷時(shí)，胞質(zhì)內(nèi)PRRs識(shí)別相應(yīng)的PAMPs 或DAMPs 而被激活，從而通過ASC 募集procaspase-1，產(chǎn) 生 成 熟 的caspase-1；caspase-1 切 割GSDMD 的肽鏈連接結(jié)構(gòu)，釋放GSDMD-N，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)膜形成10～15 nm 的孔道，最終使細(xì)胞發(fā)生滲透性裂解；同時(shí)，caspase-1 水解白細(xì)胞介素-1β 前體(pro-interleukin1β，pro-IL-1β)和白細(xì)胞介素-18 前體(pro-interleukin 18，pro-IL-18)，形成IL-1β 和IL-18 并被釋放到胞外，募集并激活炎性細(xì)胞，引發(fā)炎癥反應(yīng)[26]。

2.3.2 脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)介導(dǎo)的非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑 在非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑中，由于caspase-4、-5、-11 缺乏上游的胞質(zhì)感受器，不能組裝成炎性小體啟動(dòng)細(xì)胞焦亡程序。但caspase-4、-5、-11 可通過其N-末端的CARD 結(jié)構(gòu)域直接與胞質(zhì)內(nèi)LPS 的保守結(jié)構(gòu)脂質(zhì)A 結(jié)合而被激活，激活的caspase-4、 -5、 -11 同 樣 可 裂 解GSDMD， 釋 放GSDMD-N 在細(xì)胞質(zhì)膜上形成孔道。與caspase-1 不同，caspase-4、-5、-11無法裂解pro-IL-1β和pro-IL-18，但形成的孔道導(dǎo)致K+外流，誘導(dǎo)NLRP3的組裝，通過NLRP3/caspase-1 通路介導(dǎo)IL-1β 和IL-18 的成熟和分泌，引發(fā)炎癥反應(yīng)。此外，受到LPS 刺激后，激活的caspase-11 可特異性剪切修飾Pannexin-1，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ATP釋放，刺激P2X7受體，使P2X7通道開放，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物外流，從而發(fā)生焦亡[25-26]。細(xì)胞焦亡的經(jīng)典與非經(jīng)典途徑如圖1所示。

圖1 細(xì)胞焦亡的經(jīng)典與非經(jīng)典途徑Fig.1 The canonical pyroptosis and non-canonical pyroptosis

3 MSCs與細(xì)胞焦亡的關(guān)系

目前國內(nèi)外關(guān)于MSCs與細(xì)胞焦亡關(guān)系的研究較少，主要集中于MSCs 分泌物對(duì)細(xì)胞焦亡的影響。MSCs 可以通過分泌EVs、細(xì)胞因子、負(fù)載相關(guān)效應(yīng)分子、人為基因修飾等調(diào)控細(xì)胞焦亡，從而延緩或改善神經(jīng)系統(tǒng)退變和損傷、脊髓損傷、脊柱退變、動(dòng)脈粥樣硬化、急性肝衰竭及膿毒癥誘導(dǎo)的急性腎損傷等多種疾病的進(jìn)展及預(yù)后。

3.1 MSCs-Exos 對(duì)細(xì)胞焦亡的影響 外泌體可來源于人體內(nèi)絕大部分細(xì)胞，在生物發(fā)生上起源于內(nèi)吞途徑，直徑大小為30～150 nm，其功能主要取決于所包裹的物質(zhì)，不同細(xì)胞來源的外泌體包含不同含量和種類的蛋白質(zhì)、多糖、脂質(zhì)、代謝物、RNA 和DNA等生物分子[27-28]。大量研究顯示，MSCs-Exos可抑制多種細(xì)胞焦亡從而調(diào)控多種疾病的發(fā)生及發(fā)展(表1[17,29-39])。

表1 MSCs-Exos抑制細(xì)胞焦亡的研究Tab.1 Researches on the inhibition of pyroptosis by MSCs-Exos

3.1.1 MSCs-Exos及神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞焦亡在神經(jīng)系統(tǒng)退變和損傷中的作用 神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞焦亡是神經(jīng)系統(tǒng)退變和損傷的重要機(jī)制之一。NLRP3 炎性小體及其介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥和神經(jīng)元焦亡在腦缺血再灌注損傷(ischemia/reperfusion injury，IRI)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，而骨髓MSCs 來源的外泌體(bone marrow MSCs-derived exosomes，BMSCs-Exos)能通過促使小膠質(zhì)細(xì)胞由具有促炎效應(yīng)的M1表型向具有抗炎效應(yīng)的M2表型轉(zhuǎn)化，抑制NLRP3介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥和神經(jīng)元焦亡，從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，改善腦IRI[29]。但BMSCs-Exos調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。采用氧-葡萄糖剝奪(oxygen-glucose deprivation，OGD)法處理小鼠神經(jīng)母細(xì)胞瘤N2a細(xì)胞和大鼠原代皮層神經(jīng)元可使兩種細(xì)胞焦亡比例明顯上升，而與BMSCs-Exos共培養(yǎng)后可使兩種細(xì)胞中NLRP3、ASC、caspase-1 及GSDMD-N 表達(dá)明顯下降[30]。由此可見，BMSCs-Exos 可抑制缺血缺氧導(dǎo)致的NLRP3炎性小體介導(dǎo)的N2a 細(xì)胞和大鼠原代皮層神經(jīng)元焦亡，其具體機(jī)制可能與增加腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK)依賴的自噬通量從而抑制NLRP3炎性小體激活有關(guān)[31]。除直接抑制神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞焦亡外，BMSCs-Exos 還可通過抑制TLR4/NLRP3/caspase-1/NF-κB p-p65炎性信號(hào)通路而抑制OGD 誘導(dǎo)的大鼠腦血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡[32]。而通過抑制腦血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡，可能使腦血管損傷減輕，從而改善腦血流量，減輕腦細(xì)胞的缺血缺氧性損傷，減少DAMPs釋放，抑制炎性小體依賴的神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞焦亡。

線粒體在細(xì)胞焦亡過程中發(fā)揮重要作用。線粒體外膜透化作用(mitochondrial outer membrane permeabilization，MOMP)可能參與細(xì)胞焦亡的發(fā)生，MOMP 可使細(xì)胞色素C 從線粒體向胞質(zhì)滲透，從而激活caspase 蛋白[40]。人臍帶MSCs 來源的外泌體(human umbilical cord MSCs-derived exosomes，hucMSCs-Exos)可通過上調(diào)BV2 小膠質(zhì)細(xì)胞中叉頭框蛋白O3a(forkhead box O3a，F(xiàn)OXO3a)的表達(dá)而促進(jìn)FOXO3a依賴的線粒體自噬，進(jìn)而抑制OGD/再灌注誘導(dǎo)的BV2 細(xì)胞焦亡[33]。而缺血缺氧預(yù)處理的嗅黏膜MSCs(olfactory mucosa dereived-MSCs，OM-MSCs)可通過miR-181a上調(diào)下游靶基因GRP78和Bcl-2的表達(dá)，從而保護(hù)線粒體功能，抑制IRI 引起的神經(jīng)元焦亡[41]。

MSCs-Exos通過調(diào)控細(xì)胞焦亡，可減輕缺血缺氧性神經(jīng)系統(tǒng)損傷，還可延緩神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病的進(jìn)展。帕金森病(Parkinson's disease，PD)是一種常見的慢性進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，其導(dǎo)致的殘疾和生活質(zhì)量下降已成為家庭和社會(huì)的重要負(fù)擔(dān)。PD的重要病理特征是多巴胺神經(jīng)元的不可逆損傷，這與黑質(zhì)自噬和神經(jīng)炎癥有關(guān)。miR-188-3p修飾的脂肪MSCs 來源的外泌體(adipose MSCs-derived exosomes，AdMSCs-Exos)通過miR-188-3p/CDK5/NLRP3 途徑可以抑制PD 小鼠黑質(zhì)細(xì)胞的自噬和焦亡，從而延緩PD進(jìn)展[34]。

綜上所述，神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞焦亡的發(fā)生與NLRP3炎性小體和線粒體密切相關(guān)，而MSCs-Exos 可能通過促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞M1/M2表型轉(zhuǎn)變、增加AMPK依賴的自噬通量及抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡等方式抑制NLRP3 相關(guān)通路，同時(shí)減輕線粒體損傷，從而抑制細(xì)胞焦亡，減輕神經(jīng)系統(tǒng)損傷和退變。

3.1.2 MSCs-Exos及細(xì)胞焦亡在脊髓損傷及脊柱退變性疾病中的作用 脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)是一種可危及生命的損傷，常導(dǎo)致截癱、神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥甚至死亡。在原發(fā)性損傷發(fā)生后，包括缺血、出血、血脊髓屏障(blood-spinal cord barrier，BSCB)破壞、水腫、神經(jīng)炎癥和氧化應(yīng)激等在內(nèi)的一系列繼發(fā)性損傷開始發(fā)生，加速神經(jīng)元喪失和軸突變性，使脊髓功能恢復(fù)更加困難。在一系列繼發(fā)性損傷中，BSCB 破壞在SCI 的發(fā)生中發(fā)揮關(guān)鍵作用。而周細(xì)胞(pericytes)是BSCB 的重要組成部分，具有調(diào)節(jié)BSCB的通透性和毛細(xì)血管血流、血管系統(tǒng)的發(fā)展與維護(hù)、清除有毒分子，以及調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)等重要功能。周細(xì)胞減少可導(dǎo)致BSCB 通透性增加，微循環(huán)中斷，血液中的有害成分進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，加重神經(jīng)功能障礙。MSCs-Exos 通過抑制NOD1 炎性小體激活，可抑制周細(xì)胞焦亡，從而維持BSCB 的完整性，促進(jìn)脊髓損傷恢復(fù)[17]。然而，MSCs-Exos內(nèi)包含多種成分，具體哪種成分參與調(diào)節(jié)周細(xì)胞焦亡仍有待進(jìn)一步深入研究。

椎間盤退變(intervertebral disc degeneration，IVDD)是指椎間盤自然退變和老化的病理生理過程，其與脊柱不穩(wěn)定、椎間盤突出和椎管狹窄等疾病的發(fā)生密切相關(guān)，是引起腰痛的重要原因，會(huì)導(dǎo)致巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[42]。然而目前對(duì)于這些疾病只能通過藥物或手術(shù)治療緩解癥狀，難以預(yù)防或延緩其進(jìn)展[43]，因此需要進(jìn)一步研究IVDD 的發(fā)病機(jī)制以探索新的治療方案。髓核是椎間盤的重要結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)，IVDD 過程中髓核細(xì)胞發(fā)生NLRP3 炎性小體介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡，而MSCs-Exos 可以通過多種途徑抑制髓核細(xì)胞焦亡[35-37]。人MSCs來源的外泌體(human MSCs-derived exosomes，hMSCs-Exos)可通過miR-410直接與NLRP3結(jié)合并抑制其激活，從而抑制髓核細(xì)胞焦亡[35]。另外，hucMSCs-Exos 可通過miR-26a-5p/METTL14/NLRP3 信號(hào)通路抑制髓核細(xì)胞焦亡[36]。AdMSCs-Exos 還可通過調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶來調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)的合成與降解，同時(shí)通過抑制NLRP3 激活和炎性因子釋放來抑制髓核細(xì)胞焦亡，從而延緩IVDD進(jìn)展[37]。

除髓核細(xì)胞外，巨噬細(xì)胞也與IVDD存在一定關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞是唯一能滲透進(jìn)入椎間盤內(nèi)部的炎性細(xì)胞，且退變程度越高的椎間盤內(nèi)巨噬細(xì)胞越多，因此IVDD可能與巨噬細(xì)胞功能失調(diào)引發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)效應(yīng)導(dǎo)致的椎間盤細(xì)胞外基質(zhì)降解有關(guān)[44]。MSCs及其外泌體對(duì)巨噬細(xì)胞焦亡具有調(diào)控作用：低氧預(yù)處理的OM-MSCs可抑制腦缺血缺氧和腦出血導(dǎo)致的小膠質(zhì)細(xì)胞(即神經(jīng)系統(tǒng)中的巨噬細(xì)胞)焦亡[45-46]；hucMSCs-Exos 可通過其攜帶的miR-378a-5p抑制結(jié)腸巨噬細(xì)胞NLRP3炎性小體激活，從而抑制結(jié)腸巨噬細(xì)胞焦亡[38]；人誘導(dǎo)多能MSCs 來源的外泌體(exosomes derived from human-induced pluripotent MSCs，iMSCs-Exos)可能通過抑制NLRP3炎性小體激活來抑制LPS/ATP誘導(dǎo)的大鼠肺泡巨噬細(xì)胞焦亡[39]。但巨噬細(xì)胞焦亡是否在IVDD中發(fā)揮一定作用，能否通過MSCs及其外泌體調(diào)控椎間盤中的巨噬細(xì)胞焦亡從而預(yù)防和延緩IVDD，仍需深入研究。

綜上所述，MSCs及其外泌體可通過抑制周細(xì)胞焦亡而促進(jìn)SCI 后脊髓功能恢復(fù)，也可通過抑制髓核細(xì)胞焦亡而延緩IVDD進(jìn)展，但是否可通過調(diào)控椎間盤中巨噬細(xì)胞焦亡延緩IVDD 進(jìn)展仍需進(jìn)一步研究。

3.2 MSCs 來源的MVs 調(diào)控細(xì)胞焦亡 MVs 是通過質(zhì)膜出芽方式產(chǎn)生的、直徑100～1000 nm 的一種EVs，與外泌體一樣可攜帶蛋白質(zhì)和核酸等多種生物活性物質(zhì)[28]。研究發(fā)現(xiàn)，MSCs來源的MVs對(duì)細(xì)胞焦亡具有調(diào)控作用：BMSCs 來源的MVs 可通過其攜帶的microRNA-223抑制NLRP3 炎性小體表達(dá)，減少巨噬細(xì)胞焦亡，從而穩(wěn)定動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，減少動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂導(dǎo)致的血栓形成和急性缺血性冠狀動(dòng)脈綜合征的發(fā)生[47]。相較外泌體，MSCs來源的MVs影響細(xì)胞焦亡的研究較少，而MVs 具有更大的容量，其所含效應(yīng)分子的量可能較外泌體多，對(duì)細(xì)胞焦亡的調(diào)控作用可能更強(qiáng)，因此，MSCs來源的MVs對(duì)細(xì)胞焦亡的調(diào)控作用值得深入研究。

3.3 MSCs 通過分泌細(xì)胞因子調(diào)控細(xì)胞焦亡 急性肝衰竭(acute liver failure，ALF)以突發(fā)性嚴(yán)重肝損傷為特征，伴有大量肝細(xì)胞功能障礙，死亡率高達(dá)90%。肝移植是ALF最有效的治療方法，但由于供肝不足、術(shù)后并發(fā)癥多及需終身免疫抑制劑治療等原因，無法在臨床上廣泛應(yīng)用。近年來，MSCs用于治療ALF 的優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注。MSCs 可以通過分泌IL-10 抑制NLRP3 介導(dǎo)的肝細(xì)胞焦亡，從而減輕ALF[48]。長期高脂飲食或棕櫚酸處理可分別使體內(nèi)、體外肝細(xì)胞發(fā)生焦亡，這可能是非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)中肝細(xì)胞死亡和肝功能障礙的原因之一，而MSCs可以通過增強(qiáng)肝細(xì)胞肌漿/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣ATP酶(sarcoplasmic/endoplasmic reticulum Ca2+ATPase，SERCA)的活性調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和鈣穩(wěn)態(tài)，從而抑制NAFLD 導(dǎo)致的肝細(xì)胞焦亡[49]。hucMSCs 則可通過抑制NLRP3 炎性小體激活而抑制D-半乳糖胺和LPS 誘導(dǎo)的肝細(xì)胞焦亡，從而減輕ALF[50]。然而，IL-10 和hucMSCs 抑制NLRP3 激活以及MSCs 調(diào)控SERCA 活性的機(jī)制尚未闡明，仍需要深入研究。

3.4 MSCs 通過其他途徑調(diào)控細(xì)胞焦亡 膿毒癥是危重患者急性腎損傷的最常見原因，而膿毒癥誘導(dǎo)的急性腎損傷(sepsis induced acute kidney injury，SI-AKI)是重癥監(jiān)護(hù)室患者常見的臨床綜合征，病死率高，患者存活率依賴于腎功能的恢復(fù)。MSCs可通過上調(diào)SIRT1/Parkin 軸促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞的線粒體自噬，從而抑制腎小管上皮細(xì)胞焦亡，減輕SI-AKI[51]。

MSCs來源的EVs除通過自身攜帶的相關(guān)分子調(diào)控細(xì)胞焦亡外，還可作為運(yùn)載工具通過人為轉(zhuǎn)染相關(guān)分子調(diào)控細(xì)胞焦亡。負(fù)載lncRNA XIST 的脂肪MSCs 來源的EVs 可抑制房顫導(dǎo)致的心肌細(xì)胞焦亡[52]；負(fù)載miR-22的MSCs 來源的EVs 則可抑制SCI導(dǎo)致的大鼠小膠質(zhì)細(xì)胞焦亡[53]。此外，對(duì)MSCs 進(jìn)行基因修飾上調(diào)某些分子的表達(dá)可能也是增強(qiáng)MSCs對(duì)細(xì)胞焦亡調(diào)控作用的另一路徑[54]。

除調(diào)控其他細(xì)胞發(fā)生焦亡外，MSCs自身也可發(fā)生焦亡。尼日利亞霉素和LPS 可通過激活典型NLRP3炎性小體途徑和非典型caspase-11炎性小體途徑誘導(dǎo)骨相關(guān)MSCs(bone-associated MSCs， BAMSCs)發(fā)生焦亡，而小分子化合物66PR 可抑制BAMSCs焦亡[55]。此外，與活細(xì)胞或凋亡細(xì)胞比較，經(jīng)歷細(xì)胞裂解形式死亡的細(xì)胞能產(chǎn)生更多的EVs[56]。因此，MSCs發(fā)生焦亡后可能通過釋放大量的EVs對(duì)其周圍細(xì)胞的生理活動(dòng)產(chǎn)生更大影響，調(diào)控MSCs焦亡可能對(duì)一些疾病的治療起到意想不到的效果。

綜上所述，MSCs 主要通過其旁分泌功能(尤其是外泌體)抑制細(xì)胞焦亡，從而抑制炎癥反應(yīng)，維持組織器官的正常功能。

4 總結(jié)與展望

細(xì)胞焦亡作為一種新近發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞死亡方式，可發(fā)生于多種細(xì)胞，從而參與多種疾病的發(fā)生和發(fā)展。而MSCs 及其分泌物可通過直接抑制NLRP3 炎性小體表達(dá)、調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變、促進(jìn)線粒體自噬、保護(hù)線粒體功能、調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及鈣穩(wěn)態(tài)等方式抑制細(xì)胞焦亡，從而延緩神經(jīng)系統(tǒng)退變和損傷、脊髓損傷、脊柱退變、動(dòng)脈粥樣硬化、急性肝衰竭、SI-AKI 等疾病的進(jìn)展及改善預(yù)后。筆者認(rèn)為，目前對(duì)于MSCs與細(xì)胞焦亡關(guān)系的研究仍處于起步階段，仍存在以下問題值得探索：(1)MSCs-Exos內(nèi)含多種物質(zhì)，且不同細(xì)胞來源的MSCs-Exos 所含物質(zhì)的量和種類不同，其調(diào)控細(xì)胞焦亡的具體效應(yīng)成分尚不明確；(2)MSCs 調(diào)控細(xì)胞焦亡的相關(guān)研究中，MSCs-Exos 研究較多，但MSCs-MVs 及其他分泌物應(yīng)用前景不明確；(3)目前所涉及的焦亡途徑絕大多數(shù)與NLRP3 炎性小體有關(guān)，MSCs 能否通過其他炎性小體或非經(jīng)典焦亡途徑調(diào)控細(xì)胞焦亡；(4)目前MSCs對(duì)細(xì)胞焦亡主要表現(xiàn)為抑制作用，然而，細(xì)胞焦亡對(duì)于機(jī)體未必毫無益處，MSCs是否可以通過促進(jìn)細(xì)胞焦亡(如腫瘤細(xì)胞焦亡)而改善相關(guān)疾病預(yù)后；(5)目前對(duì)于MSCs 自身發(fā)生焦亡的研究鮮見，在疾病和損傷狀態(tài)下，是否存在MSCs的自身焦亡從而影響機(jī)體的自我修復(fù)，細(xì)胞治療中人工移植的MSCs存活率低是否與MSCs焦亡有關(guān)；(6)當(dāng)原生MSCs沒有調(diào)控細(xì)胞焦亡的作用或作用較弱時(shí)，通過人為修飾MSCs及MSC-EVs增強(qiáng)其調(diào)控作用也是一個(gè)有前景的研究方向。相信隨著對(duì)MSCs及細(xì)胞焦亡的研究不斷深入，MSCs將能更好地應(yīng)用于細(xì)胞治療、再生醫(yī)學(xué)及組織工程等領(lǐng)域，臨床應(yīng)用前景將更加廣闊。