保护细胞免受LPS诱导细胞焦亡的关键因子 cFLIPL

来源：BioArt

撰文 | 章台柳

责编 | 兮

感染导致的炎症反应主要由TLRs下游的NF-κB和MAPK所介导，而且能够上调细胞因子、趋化因子和促存活因子等各种效应分子，对机体的存活至关重要。很多病原体已经进化出阻断机体相关信号通路的策略，促进病原体的存活，如Yersinia菌依靠效应蛋白YopJ阻断TAK1的激活【1】。作为回应，宿主细胞通过启动细胞死亡途径如焦亡来限制感染。焦亡主要由炎症小体驱动CASP1和CASP11活化，进而导致孔道形成蛋白GSDMS的切割而介导，同时伴随着IL-1β 的释放（『珍藏版』特别推荐丨全景式展现细胞焦亡研究历程——在细胞死亡的研究中，从来不缺少有趣的故事）。巨噬细胞中，IL-1β 的成熟需要2个信号：上调pro-IL-1β 和诱导NLRP3介导IL-1β 的成熟【2】。NLRP3和ASC的相互作用招募pro-CASP1，CASP1对pro-IL-1β 进行切割，并通过GSDMD形成的孔道释放成熟的IL-1β 。近期研究显示Yersinia通过效应蛋白YopJ抑制TAK1或IKK导致RIPK1和CASP8对GSDMD的切割，释放N端形成孔道，导致细胞死亡，并且促进NLRP3炎症小体依赖的IL-1β 释放过程（重点推荐！Science+PNAS更新认识，赋予Caspase-8参与细胞焦亡过程的新功能——邵峰点评）【3】，但具体机制有待进一步研究。

近日，来自美国塔夫茨大学医学院的Alexander Poltorak在Science杂志发表文章，cFLIPL protects macrophages from LPS-induced pyroptosis via inhibition of complex II formation，报道了cFLIPL在炎症反应和细胞死亡中的重要作用，即LPS单独刺激条件下，如果缺失长片段亚型cFLIPL则促进复合物II的形成、驱动细胞焦亡和IL-1β 的释放。

LPS和TAK1抑制剂5z7联用可以模拟Yersinia感染导致的CASP8介导的细胞焦亡。研究人员首先发现LPS和5z7联用导致的细胞死亡依赖于RIP1和GSDMD的酶活性，但是IL-1β 的释放量较低。如果提前使用LPS预处理，然后加5z7刺激则显著提高IL-1β 的释放，且IL-1β 释放的增加依赖于TRIF、RIP1、CASP8和NLRP3，但不依赖于GSDMD。LPS预处理能延迟细胞死亡，这表明LPS能诱导某些促生存因子的表达，而5z7则抑制其表达，经筛选发现了编码CASP8的酶失活同源物cFLIP的基因，Cflar。25KDa的短亚型cFLIPR能完全阻断CASP8的活化，而55KDa的长亚型cFLIPL则部分阻断。LPS预处理能够在5z7存在条件下维持Cflar的mRNA水平，且LPS预处理能提高cFLIPR和cFLIPL的蛋白水平。LPS/5z7同时孵育导致cFLIPL在2 h内被切割，而LPS预处理组中这种切割被延迟，且CASP8的活化增加。此外，LPS预处理导致CASP1、CASP3、CASP7、CASP9和CASP11的活化和GSDMD的切割被延迟，表明TAK1调控的细胞内cFLIP决定了LPS/5z7诱导的细胞死亡的速率和程度。

有趣的是，LPS单独刺激不能导致细胞死亡，如果敲低cFLIPL导致细胞对死亡更加敏感，而敲低cFLIPR则不行；如果进一步缺失TRIF或RIP1的酶活性则能逆转细胞对死亡的敏感性。此外，LPS诱导的cFLIPL缺失巨噬细胞的死亡机制与LPS/5z7驱动的细胞死亡不同，其缺乏CASP3、CASP7和CASP9的活化，而CASP8、CASP1和CASP11则被完全激活，且CASP1和CASP11的活化依赖于CASP8的激活。LPS诱导的cFLIPL缺失细胞死亡需要CASP8和GSDMD的存在，但不需要NLRP3、CASP1和CASP11，即LPS刺激条件下，cFLIPL缺失仅仅促进焦亡，而LPS/5z7共处理导致细胞凋亡和焦亡。

那么cFLIPL缺失如何调控细胞焦亡？cFLIPL缺失巨噬细胞中，LPS刺激2 h即可将RIP1和CASP8招募到FADD上，即cFLIPL缺失足以驱动LPS诱导的复合物II形成，且依赖于TRIF和RIP1酶活性。而LPS/5z7同样能驱动复合物II的形成，且复合物形成早期检测到cFLIPL的参与。LPS/5z7导致RIP1的S166位磷酸化，促进复合物II中CASP3的结合；但cFLIPL缺失细胞中复合物II形成和LPS诱导的细胞死亡不需要此类修饰。表明cFLIPL和RIP1的酶活性能调控复合物II的形成，并决定细胞死亡的程度和模式。

最后，LPS单独刺激能够导致cFLIPL-KD巨噬细胞释放大量的IL-1β ，而且此过程依赖于TRIF、CASP8、GSDMD和RIP1酶活性。进一步研究发现cFLIPL-KD巨噬细胞中，CASP8对炎症小体的活化和IL-1β 的成熟过程都非常重要，而GSDMD对IL-1β 的释放是必需的。

总的来说，研究揭示了cFLIPL是细胞死亡和炎症反应的重要调控因子，构建了cFLIPL的作用模型：当cFLIPL水平足够高时，CASP8激活和细胞焦亡都将被抑制。当cFLIPL水平较低时，CASP8易于形成同源二聚体进行激活，活化的CASP8切割并活化GSDMD驱动细胞焦亡，激活NLRP3炎症小体驱动IL-1β 的成熟和释放。

原文链接：

https://science.sciencemag.org/content/367/6484/1379