2024细胞焦亡在小儿外科疾病中的研究进展.docx

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1、2024细胞焦亡在小儿外科疾病中的研究进展摘要细胞焦亡是一种伴随着炎症反应的程序性细胞死亡方式，主要通过炎症小 体或脂多糖介导半胱天冬氨酸酶-W5/11活化,造成包括GaSdermin D 在内的多种Gasdermin家族成员发生剪切，细胞焦亡过程中伴随着大量 促炎因子的释放，从而引起各种疾病中的炎症反应。目前，细胞焦亡在小 儿外科疾病中的研究尚少。现总结细胞焦亡在小儿外科疾病(先天性巨结 肠、胆道闭锁、新生儿坏死性小肠结肠炎、肿瘤等)中的研究进展，发现 部分小儿外科疾病的发生发展过程中均有细胞焦亡的参与，对于细胞焦亡 中具体发生机制和信号通路的研究将有助于这些小儿外科疾病的早期诊 断和治疗。

2、关键词先天性巨结肠;胆道闭锁;新生儿坏死性小肠结肠炎;肿瘤;细胞焦亡;儿童1992年，Zychlinsky等1 首次在革兰阴性致病菌福氏志贺菌感染的巨 噬细胞中观察到了细胞焦亡(pyroptosis )这种现象。2001年，Cookson 和Brennan 2 研究发现，这种细胞死亡形式依赖于炎性半胱天冬氨酸 酶-1 ( Caspase-1 )的激活，从而区别于细胞凋亡。近几年研究则认为细 胞焦亡是一种伴随着炎症反应的程序性细胞死亡方式。细胞焦亡在形态学上同时具有坏死和凋亡的特征。细胞焦亡的发生由 Caspase介导,NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3 ( NOD-Iike receptor

3、thermal protein domain associated protein 3zNLRP3 黑 色素瘤缺乏因子2(absent in melanoma 2,AlM2)等多种炎症小体及TOIl 样受体 4 ( Toll like receptor 4 , TLR4 )、核因子KB ( nuclear factor kappa-B , NF-B )等受体通路参与其中，会释放白细胞介素 (iterleukinzIL )-1 和IL-18从而募集更多的炎症细胞扩大炎症反应。研究表明，人和小鼠体内的细胞焦亡分为2种途径，一种是由炎症小体激 活Caspase-1的经典细胞焦亡途径；另一种是由脂多糖

4、 (lipopolysaccharide ,LPS)激活 CaSPaSe-4/5/11 的非经典细胞焦亡途径3 JO后期研究证实,Gasdermin蛋白质家族中的GaSdermin D(GSDMD) 参与细胞焦亡的发生发展过程,GSDMD可被Caspase-1/4/5/11特异性 激活切割成GSDMD-N末端和GSDMD-C末端zN末端具有成孔活性， 可诱导细胞发生焦亡4-5 o随着对细胞焦亡的研究逐步加深，Rogers 等6 发现Caspase-3可在Asp270位点处切割常染色体显性耳聋基 因 5(deafness autosomal dominant 5 , DFNA5),生成一ZIk坏

5、死的 DFNA5-N片段，从而靶向细胞质膜诱导继发性细胞焦亡。还有学者也证 实了 Caspase-3可剪切Gasdermin蛋白质家族中的Gasdermin E(GSDME )以产生GSDME-N末端，来诱导细胞焦亡7 o最新研究还 发现，鼠疫耶尔森菌中的YopJ基因可通过抑制转化生长因子活化激酶 !(transforming growth factor- activated kinrse-1,TAK1)来活化 Caspase-8 ,从而导致GSDMD裂解和细胞焦亡，并且在老化的中性粒 细胞中，弹性蛋白酶也能够切割并激活GSDMD ,参与细胞焦亡8 o 目前已对细胞焦亡进行了广泛研究，但细胞焦

6、亡在小儿外科疾病中的研究 较少且缺乏系统性综述。因此，本文整理并阐述细胞焦亡在小儿外科疾病 先天性巨结肠(Hirschsprungs disease , HSCR 胆道闭锁(biliary atresia , BA )、新生儿坏死性小肠结肠炎(neonatal necrotizing enterocolitis , NEC)、肿瘤等中的研究现状。1、细胞焦亡在小儿外科炎症性疾病中的研究1.1 先天性巨结肠相关性小肠结肠炎(hirschsprung-associated enterocolitis , HAEC ) HSCR又称肠无神经节细胞症，是常见的神经 崎细胞病变之一 25%30%的患者术

7、前、术后均有发生HAEC的风险9 o Nakamura等10 研究了 HSCR中的炎症小体,通过对比6例HSCR 标本和6例肛门直肠畸形患儿近端结肠造口术中收集到的结肠标本，发现 HSCR标本中的NLRP3s凋亡相关微粒蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing CARD , ASC )和 IL-1 前体 (pro-interleukin-1 zpro-IL-1 )的相对 mRNA 表达水平显著降低， 结合炎症小体在机体中起调节剂的作用机制，推测其表达降低可能导致病 程中IL-1通路中断，从而无法维持HSCR患者的结肠内稳态，并导

8、致 上皮损伤以及复发性HAEC0 Tarlg等11 进行的前瞻性研究发现，术 后HAEC患者肠道微生物中革兰阴性菌释放的LPS水平显著增加,表明肠 道菌群失衡及LPS释放可能是HAEC的重要发生机制，而LPS可通过非 经典途径介导细胞焦亡的发生3 ,因此推测HAEC的炎症过程中可能有 细胞焦亡的参与。Kong等12 研究证实，miR-132/212与沉默调节蛋 白1( Sirtuins 1 , SIRT1 )的表达相关,miR-132/212模拟物转染后可 以显著下调SIRT1的表达。但Li等13 通过对32例HSCR患者和32 例术后HAEC患者进行分析发现，术后HAEC患者组miR-132

9、212s NLRP3、ASC和Caspase-1表达显著增加,将miR-132/212模拟物转 染至HT29细胞中，可增加NLRP3s ASC和CaSPaSe-I的mRNA和蛋 白质表达；分析过程中还发现LPS增强了 HT29细胞中Caspase-1的活 性，而这种作用可以被过表达SIRT1和miRNA抑制剂的质粒所抑制。这 证实，上调miR-132/212可通过激活NLRP3炎性小体引发细胞焦亡。此 外，他们还通过使用miR-132-212抑制剂和过表达SIRT1来缓和LPS 诱导的细胞焦亡。上述研究提示，HSCR术后发生HAEC的患者，其肠道 菌群失衡、LPS释放显著增加，导致miR-13

10、2/212高表达，抑制SIRT1 的表达，并进一步促进NLRP3炎症小体的激活,从而诱导HAEC中细胞 焦亡的发生,促进HAEC炎症进程。这说明，HAEC患者可能通过NLRP3 炎症小体活化CaSPaSe-I激活经典细胞焦亡途径,也可能通过胞质内LPS 刺激激活非经典细胞焦亡途径，促进HAEC中肠道炎症的进展。1.2 BA BA是一种破坏性的纤维炎性疾病,也是婴儿黄疸常见原因之一, 其特征为肝外和肝内胆管进行性纤维炎性阻塞,可导致进行性肝硬化和肝 衰竭，如不及时治疗，可造成致命后果14 O目前，BA发病机制及进行 性肝纤维化的原因仍不清楚，BA的肝纤维化进程较其他慢性肝脏疾病更 迅速，因此炎症

11、和纤维化细胞因子的作用引起了广泛关注15o AZeItine等16 在恒河猴轮状病毒(rotavirus , RRV)诱导的BA小鼠模 型中发现IL-1表达升高，并且发生了明显的胆汁淤积和炎症介导的胆管 损伤。Li等17 通过对28例BA患儿肝组织进行病理检测后发现,IL-1 表达升高。这提示,IL-1 可能参与BA肝脏的炎性浸润及肝纤维化进程。VejCh叩ipat等18 检测发现,BA患者血清中的IL-18水平高于正常 对照组，进一步分析表明,BA患者血清中IL-18水平会随着黄疸程度的增 加而显著增加，因此认为IL-18可能与疾病进展有关，血清IL-18可作为 BA的预后标志物。Yarlg

12、等19测定了 BA婴儿肝脏中以及出生后立即 感染RRV的新生小鼠的肝外胆管(extrahepatic bile duct,EHBD)中关键 炎症小体相关基因的表达，发现BA婴儿肝脏中NLRP3、IL-18和IL-1 高表达，NLRP3-小鼠中肝脏、EHBD的损伤和炎症减少，确定了编码 NLRP3基因的大规模失活对上皮损伤和胆管阻塞的影响。而GaUl狙20 研究发现，原代小鼠中提取的正常肝细胞和人类的正常肝细胞可在 NLRP3炎性小体激活后活化CSaPaSe-1 ,裂解GSDMD使细胞膜破裂， 促使IL-邛、IL-18释放而发生渗透溶解,最终导致细胞焦亡。肝细胞焦亡 后释放NLRP3炎症小体，肝

13、星状细胞吞噬细胞外NLRP3炎症小体颗粒, 引起IL-1分泌和-平滑肌肌动蛋白(-smooth muscle actin,-SMA ) 表达增加，维持并增强了炎症小体驱动的纤维化的发生。NLRP3KI CreA 小鼠在正常饮食下表现出自发性肝纤维化，经低剂量LPS处理后对肝损 伤和炎症的敏感性增加。上述研究结果表明，肝细胞焦亡和炎症小体的释 放是肝损伤和肝纤维化发展的新机制之一。综上，BA患儿的肝脏中IL-1陆口 IL-18高表达，而正常肝细胞发生细胞焦 亡后，IL-I轿口 IL-18的表达上升，NLRP3等一系列炎性小体的释放会导 致肝纤维化。因此，细胞焦亡可能参与BA的发病和肝纤维化过程。

14、1.3 NEC NEC是一种新生儿特有的肠道炎症，其特点为突然发展的肠 道炎症和坏死21 o有学者通过建立NEC动物模型，发现NEC组中高 迁移率族蛋白-1 ( high mobility group protein-1zHMGB1 )s NLRP3s TLR4s NF-B和Caspase-1表达均显著升高，而抑制HMGB1的表达可 改善新生NEC大鼠的肠道炎症22 OYin等23 推测FOrk 03A蛋白(Foxo3a )是NLRP3自噬和炎症通路之间的桥梁分子，并通过缺氧+低 温刺激建立NEC动物模型和人肠上皮细胞系，检测了 Foxo3as NLRP3、 裂解的Caspase-Ix TLR

15、4信号通路及IL-1s IL-18的表达。结果发现， 在新生大鼠肠组织中Foxo3a低表达、NLRP3高表达，且低表达Foxo3a 可促进NLRP3、裂解的Caspase-1和TLR4表达。因此推测，NEC中 Foxo3a低表达与NEC中细胞焦亡的发生有重要联系。细胞信号转导抑制因子 3(SUPPreSSor of cytokine signaling 3zSOCS3) 可参与炎症细胞因子的调节。Zhang等24 发现S0CS3在NEC患儿 肠组织及LPS处理的人胎儿结肠细胞(fetal human colonzFHC )和人结 肠癌细胞(human colon cancer cellszCa

16、Co-2 )中低表达，进一步研究 证实LPS可通过JAK2/STAT3通路抑制S0CS3的表达，而S0CS3过 表达会削弱FHC和CaCo-2细胞的炎症反应。此外，他们还证实S0CS3 可通过靶向TLR4介导炎症反应并激活核因子(nuclear factorzNF)-B信 号通路，而SOCS3、NF-B已在相关研究中被证实参与细胞焦亡的发生 发展25-26 o ZhU等27 在NEC动物模型中发现,NLRP3、裂解的 Caspase-1、pr。-IL-邛及成熟的IL-1s IL-18均呈高表达，且肠道中IL-1 仅IL-18的增加与大脑中的IL-1s IL-18增加呈正相关,证明NEC小 鼠大脑中NLRP3炎症小体的激活与炎症肠道相关，而使用MCC950特 异性抑制N LRP3可对NEC和NEC引起的急性脑损伤及长期认知障碍起 到一种保护作用。