Necroptosis er programmeret nekrotisk celledød ledsaget af aktivering af receptor - interagerende proteinkinase 3 ( RIPK3 , RIP3 ) . På det molekylære niveau involverer nekroptose en meget reguleret samling af et intracellulært kompleks kendt som nekrosomet, udløst af dødsreceptorer (f.eks. tumornekrosefaktor receptor 1 ( TNFR1 ), FasL ligandreceptorer og TRAIL ), overflade - toll- som receptorer og mekanismer, der genkender tilstedeværelsen af viralt RNA i cytoplasmaet . Tumornekrosefaktor (TNF) -induceret nekroptose kræver yderligere aktivering af RIPK1 (RIP1) og RIPK3 . Blokering af disse kinaser med nekrostatiner, såsom nekrostatin 1, som hæmmer RIPK1, gør nekroptose umulig. I modsætning til apoptose forårsaget af caspase 8 -aktivering , kan nekroptose kun forekomme, når dette enzym er inaktiveret . Under nekroptose forekommer også dannelsen af reaktive oxygenarter i mitokondrier , dog i modsætning til apoptose sker der ikke DNA- fragmentering [1] . I modsætning til apoptose er nekroptose desuden ledsaget af et stærkt immunrespons : en døende celle frigiver skadeassocierede molekylære fragmenter , der aktiverer immunitet. Nekroptose kan udløses i tilfælde, hvor apoptose er umulig af den ene eller anden grund. I modsætning til de molekylære veje for apoptose, som er blevet undersøgt i mange år, er det molekylære grundlag for nekroptose i øjeblikket dårligt forstået [2] .
Morfologisk er nekroptose karakteriseret ved cellehævelse, forstyrrelse af mitokondrier, øget plasmamembranpermeabilitet og frigivelse af celleindhold i det ekstracellulære rum [1] .
Den funktionelle betydning af nekroptose kan være at beskytte kroppen mod intracellulære infektioner , men nekroptose spiller også en nøglerolle i udviklingen af mange sygdomme: myokardieinfarkt , åreforkalkning , iskæmi-reperfusionsskade, pancreatitis, inflammatorisk tarmsygdom , som samt ved en række andre almindelige lidelser [3] [4] .
I 1998 blev L929 musefibrosarkomceller vist hurtigt at dø efter behandling med caspasehæmmeren zVAD - FMK efter inkubation med tumornekrosefaktor ( TNF ) . Disse data indikerede muligheden for, at caspaser er involveret i beskyttelsen af celler mod død ved nekrose under påvirkning af TNF. Yderligere forskning beskrev denne nye form for celledød, som har mange af kendetegnene ved nekrose og opstår, når dødsreceptorer aktiveres . Ved at introducere vacciniavirus serpin [en] og CrmA, en hæmmer af caspase 8, i celler , det vist sig, at hæmning af caspase 8 fører til denne form for celledød, kaldet nekroptose eller programmeret nekrose. Før dette blev nekrose betragtet som en tilfældig og ureguleret form for celledød, men til dato kendes flere typer af programmeret nekrose [1] [4] .
Nekroptose induceres af adskillige dødsreceptorer, blandt hvilke TNFR1 , TNFR2 og Fas . Når de er bundet til deres agonister , leder dødsreceptorer, afhængigt af betingelserne, cellen enten til døden eller til overlevelse. I starten mente man, at dødsreceptorer kun kunne inducere apoptose, men så blev det vist, at de også kan inducere nekroptose med deltagelse af RIPK1, når apoptose er umuligt. Toll-like receptor (TLR ) agonister har også vist sig at inducere caspase-uafhængig nekrose. Derudover viste det sig, at flere gener involveret i TLR -signalveje også er involveret i nekroptose-signalveje, så det er muligt, at TLR-signalvejen kan være involveret i nekroptose [2] . Sidstnævnte kan også udløses af intracellulære stimuli, såsom DNA - afhængig aktivator af interferon regulatoriske faktorer (DAI ) og proteinkinase R [3] .
Da der er flere forskellige initiatorer af nekroptose, er det uklart, om de deler fælles nedstrømstrin i nekroptose-signalvejen. Den bedst undersøgte nekroptose initieret af TNF-α/TNFR [2] . De molekylære mekanismer for nekroptose udløst af TNFR er diskuteret i detaljer nedenfor.
TNF-α produceres af aktiverede makrofager og er et homotrimert protein , hvor hver af dets underenheder indeholder 157 aminosyrerester . Selvom TNF-a generelt betragtes som en apoptoseaktivator, er den i stand til at inducere tumorcelle -nekrose. I begyndelsen af det andet årti af det 21. århundrede blev der opnået bevis for, at TNF-α er i stand til at inducere programmeret nekrose [2] .
TNFR1 eller TNFR2 lokaliseret på celleoverfladen tjener som specifikke TNF-a-receptorer. Da TNFR2 mangler et dødsdomæne , spiller TNFR1 en nøglerolle i at udløse TNF-α-inducerede signaleringskaskader i cellen [2] .
For det første binder TNF-a til den ekstracellulære del af TNFR1, hvilket allosterisk forårsager en konformationel ændring i dens intracellulære del. TNFR1 indeholder fire cysteinrige domæner ( CRD ) . Den første CRD, kendt som pre -ligand assembly domain (PLAD ), er påkrævet til samlingen af en receptor, der kan binde med høj affinitet til TNF-α . Efter binding til TNF-α frigives dødsdomænedæmperen ( SODD ) fra det intracellulære domæne af TNFR1 af forskellige enzymer og proteiner . Derefter udløser TNFR1 og TNFR2 yderligere stadier af signalvejen og danner kompleks I med proteiner, der indeholder dødsdomænet, for eksempel TRADD ( TNF -receptor-associeret dødsdomæne ), FADD ( Fas - associeret dødsdomæne ) og også flere E3 ubiquitin-ligaser , såsom TRAF2/5 ( TNF -α-receptorassocieret faktor 2/5 ) og apoptoseinhiberende proteiner (IAP): cIAP1 og cIAP2 . Ubiquitinering af disse proteiner er vigtig for reguleringen af kompleks I-aktivitet [2] .
RIPK1 er et medlem af den receptor-interagerende proteinkinase (RIPK) familie, som er karakteriseret ved tilstedeværelsen af et homologt N-terminalt kinasedomæne. Graden af RIPK1 ubiquitinering afgør, om det vil fungere som et molekyle, der fremmer celleoverlevelse, eller som en kinase, der udløser celledød. RIPK1 rekrutteres først til kompleks I af TNFR1 og polyubiquitineres af TRAF2/5, cIAP1 og cIAP2 i lysinposition 63. RIPK1 ubiquitinering fører til rekruttering og aktivering af IKK og NEMO proteiner og fremmer aktivering af NF-KB-vejen, og i sidste ende overlever cellen. Aktivering af NF-KB-vejen regulerer positivt ekspressionen af anti-apoptotiske gener såsom A20 og Flip L . Deubiquitinering af RIPK1 kan undertrykke NF-KB-vejen, hvilket fører til aktivering af celledødsveje. To proteiner har vist sig at være involveret i reguleringen af NF-KB-vejen gennem RIPK1-deubiquitinering. Et af dem, CYLD proteinet (cylindromatosis), er kodet af Cyld tumor suppressorgenet . Det blokerer aktiveringen af NF-KB-vejen ved at fjerne polyubiquitin-kæder forbundet med lysinrest 63 fra flere målproteiner. Tumorceller med inaktiv CYLD viser øget proliferation og reduceret apoptosehastighed. Et andet protein, A20, fjerner ubiquitin bundet til lysinrest 63, hvilket udløser den proteasomale nedbrydning af E3 ubiquitin-ligaser såsom TRAF2- og cIAP-proteiner, og nedregulerer NF-KB-vejen gennem en negativ feedback -mekanisme (husk, at NF-KB-vejen aktiverer dannelse af dette protein) [4] . Selvom RIPK1-ubiquitinering er påkrævet for aktivering af NF-KB-vejen, er RIPK1-kinaseaktivitet ikke påkrævet her. Derfor er et nøgleelement i reguleringen af den TNF-inducerede NF-KB-vej ubiquitineringsstatus for RIPK1, uanset kinaseaktiviteten af dette protein. Kompleks I er placeret i skæringspunktet mellem celleoverlevelses- og celledødsveje og skifter mellem forskellige signalveje som reaktion på forskellige stimuli [2] .
Når deubiquitinering er afsluttet, frigives RIPK1 fra kompleks I og kommer ind i cytoplasmaet , hvor det rekrutteres til kompleks IIa. Derudover frigives TRADD fra kompleks I efter bevægelse ind i cellen (internalisering) af ligandbundet TNFR1; TRADD er strengt påkrævet for dannelsen af kompleks IIa. Internalisering af ligandbundet TNFR1 er påkrævet for kompleks IIa-dannelse: i 2010'erne blev undertrykkelse af TNFR1-internalisering vist at føre til celleresistens mod apoptose. Kompleks IIa, også kendt som det dødsinducerende signalkompleks eller DISC , består af TRADD, FADD, RIPK1, FLIP og procaspase 8. CYLD knockdown undertrykker TNF-induceret nekroptose, hvilket tyder på, at deubiquitinering RIPK er et vigtigt skridt i TNF-induceret NCROPTose. . Der er dog ingen beviser for, at andre deubiquitinerende proteiner, såsom A20, er nødvendige for nekroptose. Undertrykkelse af cIAP-proteiner accelererer dannelsen af kompleks II, da graden af ubiquitinering af RIPK1 bliver mindre. En anden E3 ubiquitin-ligase, TRAF2, viste sig at være nødvendig for TNF-α-induceret nekroptose, fordi TRAF2 -/− celler var ufølsomme over for det. Dette kan skyldes, at TRAF2 er nødvendig for dannelsen af kompleks I. FADD er et af de domæner, der rekrutteres til kompleks IIa, og dets effekt på nekroptose afhænger af celletypen. Det er især nødvendigt for TNF-α-induceret nekroptose i museembryonale fibroblaster (MEF'er), men ikke i Jurkat - leukæmiske celler . I T-celler i den proliferative fase fungerer FADD som en negativ regulator af nekroptose. Mekanismen bag FADDs forskellige roller er stadig uklar. Der er bevis for, at TRADD er påkrævet for alle tilfælde af nekroptose undtagen dem, der er forårsaget af Smac -proteinmimetika . Derfor afhænger behovet for TRADD for nekroptose af den stimulus, der forårsagede det. Kompleks IIa kan inducere to efterfølgende scenarier: apoptose eller nekrose. FLIP L -proteinet , som er positivt reguleret af NF-KB, danner en heterodimer med pro-caspase 8. FLIP minder strukturelt meget om caspase 8, men mangler proteaseaktivitet [3] . Kompleks IIa begynder at virke på en pro-apoptotisk måde: procaspase 8 homodimerer gennemgår hurtig autoproteolyse , som et resultat af hvilken caspase 8 aktiveres, dissocieres fra kompleks IIa, aktiverer caspase 3 og 7, og apoptose begynder [4] . Caspase 8 skærer og inaktiverer RIPK1, RIPK3 og CYLD, hvilket forhindrer nekroptose. Skæring af RIPK1 med caspase 8 modvirker ikke kun RIPK1's stimulerende rolle i NF-KB pathway aktivering, men har også en negativ effekt på nekroptose, da RIPK1 kinase aktivitet er nødvendig for nekroptose. Derudover spaltes RIPK3 under påvirkning af stimuli, der udløser apoptose, af caspase 8 i position Asp 328, hvilket inhiberer RIPK3's evne til at inducere caspase-uafhængig celledød. Når apoptose er blokeret, dominerer nekroptose [2] .
Mangel på FADD, FLIP eller caspase 8 i mus resulterer i død efter 10,5 dage, men døden indtræffer ikke, hvis mus tidligere blev frataget RIPK3. Vævsspecifik deletion af FADD eller caspase 8 resulterer også i død (afhængigt af vævstype ), men denne effekt kan også forhindres ved fravær af RIPK3. Baseret på dette konkluderes det, at FADD-caspase 8-FLIP-komplekset er påkrævet for at forhindre RIPK3-afhængig nekroptose. Derfor defineres nekroptose oftest som programmeret nekrose afhængig af RIPK3 [3] .
Når cIAP-proteiner afbrydes (f.eks. i nærvær af Smac-mimetika), finder en lidt anderledes nekroptose-signalvej sted. Smac-mimetika forstærker E3 ubiquitin-ligaseaktiviteten af cIAP1 og cIAP2 ved at binde til deres BIR-domæner ( baculovirus IAP repeat ), hvilket i sidste ende fører til autonedbrydning af disse proteiner . Når cIAP'er ødelægges, aktiveres den kanoniske NF-KB-vej i meget mindre grad, mens den ikke-kanoniske NF-KB-vej derimod bliver meget aktiv. Kompleks I, der indeholder TNFR1, omdannes i vid udstrækning til kompleks IIb, også kendt som ripoptosomet, hvis dannelse ikke afhænger af TRADD, som i tilfældet med kompleks IIa, men af RIPK1. Som et resultat aktiveres NF-KB-vejen ikke-kanonisk, og celledød forstærkes. Ligesom kompleks IIa kan kompleks IIb inducere både apoptose og nekroptose, som bestemmes af tilstedeværelsen eller fraværet af caspase 8 [4] .
Når caspase 8 blokeres af inhibitorer eller virale proteiner, binder RIPK1 og RIPK3 sig til hinanden, autophosphorylerer , transphosphorylerer hinanden og samles til specielle amyloid mikrofilamentlignende strukturer kaldet nekrosomer [4] . Nekrosomet består hovedsageligt af RIPK1 og RIPK3. RIPK3 øger rekrutteringen af RIPK1 til nekrosomet, og denne proces kræver kinaseaktiviteten af begge proteiner. Necrostatin-1 (Nec-1) hæmmer RIPK1-kinaseaktivitet og kompleks II-dannelse, og rekruttering af RIPK1 til kompleks II er påkrævet for at inducere pronekrotisk kinaseaktivitet af kompleks II. Kinaseaktiviteten af RIPK1 er dog ikke nødvendig for dannelse af kompleks I. Der er evidens for, at RIPK3 er påkrævet til RIPK1-phosphorylering ved TNF-α-induceret nekroptose, men RIPK3-medieret fosforylering er meget svag og svarer i niveau til RIPK1-autofosforylering. Derudover findes kun den ubiquitinerede form af RIPK1 i nekroptose-resistente celler med lave niveauer af RIPK3-ekspression, så RIPK3 kan forbedre RIPK1-deubiquitinering [2] .
Ligesom andre RIP'er har RIPK3 et N-terminalt domæne med kinaseaktivitet, dog er der intet dødsdomæne eller CARD - motiv ved dets C-terminale ende . Den biologiske funktion af RIPK3 er kontroversiel. Der er tegn på, at RIPK3 kan hæmme RIPK1's evne til at aktivere NF-KB-vejen. Men når det overudtrykkes, kan RIPK3 selv aktivere NF-KB-vejen, mens fraværet af RIPK3 ikke undertrykker aktiveringen af NF-KB-vejen. Nylige undersøgelser har bekræftet, at RIPK3 er nødvendig for nekroptose induceret af forskellige stimuli. Der er rapporter om, at RIPK3-knockdown resulterede i en markant hæmning af nekroptose i HT-29-celler. I nekroptose-resistente celler blev et lavt niveau af RIPK3-ekspression påvist, og transfektion af disse celler med RIPK3 genoprettede deres evne til at gennemgå nekroptose, når apoptoseveje blev blokeret. Nekroptose kræver RIPK3-phosphorylering, men mekanismen for denne proces forbliver uklar. Interaktionen mellem RIPK1 og RIPK3 skyldes tilstedeværelsen af et homotypisk interaktionsmotiv ( RIP homotypic interaction motiv, RHIM ) i begge proteiner . Mutationer i RHIM i RIPK1 eller RIPK3 kan blokere nekrosomdannelse og beskytte celler mod nekroptose. Desuden kræver interaktion mellem RIPK1 og RIPK3 kinaseaktiviteten af RIPK3 [2] .
Selvom RIPK1 og RIPK3 var påkrævet for nekroptose i de fleste eksperimentelle modeller, er der nogle data, der modsiger dette skema. Nekroptose induceret via T-cellereceptorer i FADD −/− T-celler viste sig kun at være afhængig af RIPK1. Museceller inficeret med cytomegalovirus undergik på den anden side RIPK3-afhængig nekroptose. Generelt er RIPK1, RIPK3 og deres interaktion med hinanden nødvendige for garanteret induktion af nekroptose, selvom der er andre faktorer, der regulerer nekroptose [2] .
Når caspaseaktiviteten er blokeret, deubiquitinerer CYLD RIPK1 i nekrosomet, hvilket øger dets kinaseaktivitet. Fosforylering af human RIPK3 ved Ser227 eller muse RIPK3 ved Ser232 er påkrævet for at rekruttere den blandede lineage kinase domæne-lignende (MLKL) pseudokinase . MLKL phosphoryleres yderligere ved Thr 357 og Ser358 af human RIPK3 eller ved Ser345, Ser347, Ser352 og Thr349 af muse RIPK3 og er involveret i efterfølgende nekroptosehændelser [4] .
Som nævnt ovenfor kan blokering af apoptose stimulere celler til at bruge nekroptose som en alternativ måde at dø på. Nogle caspasehæmmere, såsom zVAD.fmk og BocD.fmk, kan inducere nekroptose gennem TNF -α- produktion. Imidlertid fører behandling af celler med et mimetikum, der efterligner funktionerne af Smac-proteinet, kun til apoptose, selvom det også inducerer autokrin produktion af TNF-α. For at en almindelig apoptoseinhibitor kan stimulere nekroptose, er tilstedeværelsen af store mængder af eksogen TNF-α i det ydre miljø nødvendig. Det er blevet vist, at kun få celletyper kunne gennemgå nekroptose som reaktion på tilstedeværelsen af TNF-a, når apoptotiske veje er blokerede eller inaktive. Disse celler inkluderer L929 musefibrosarkomceller, humane T-celleleukæmi U937 humane monocytleukæmiceller , MEF og HT-29 humane kolorektale cancerceller . Der er evidens for, at nekroptose kan kontrolleres på transkriptionelt niveau, hvilket kan tjene som en mulig forklaring på associeringen af nekroptose med kun visse celletyper [2] .
De efterfølgende reaktioner af nekroptose er meget mindre undersøgt end de indledende signalveje. Det er usandsynligt, at nekrosomer forårsager celledød ved direkte at ødelægge cellulære organeller, fordi ingen nekrosomer eller RIPK3 er blevet utvetydigt påvist i nogen celleorganel. Derfor kan nekrosomet spille rollen som et højere signal, der kan udløse celledød gennem forskellige mekanismer. Nogle af de cellulære hændelser, der forekommer i nekroptose, har vist sig at falde sammen med dem i nekrose; disse omfatter oxidativt udbrud , hyperpolarisering af mitokondriemembranen , øget permeabilitet af lysosom- og plasmamembraner , men de veje, der fører til disse hændelser, adskiller sig fra nekrose [2] . De intracellulære hændelser, der opstår under nekroptose, er beskrevet nedenfor.
Reaktive oxygenarterReaktive oxygenarter (ROS) fører til celledød enten ved direkte oxidation af intracellulære substrater eller ved at udløse specielle signalveje, der ender med døden. TNF-α-udløst nekroptose har vist sig at kræve ROS-involvering, selvom den nøjagtige mekanisme, der fører til ROS-dannelse, stadig er dårligt forstået. Mitokondrier er potentielle ROS-producenter i cellen . RIPK3 øger ROS-produktionen i mitokondrier og mitokondriel metabolisme ved at aktivere en række enzymer involveret i disse reaktioner. Derudover fremmes dannelsen af ROS af MLKL [4] . I T293-celler, under TNF-α-induceret nekroptose, øger RIPK3 aktiviteten af glycogenphosphorylase (PYLG), glutaminsyntetase (GLUL) og glutamatdehydrogenase 1 (GLUD1). Alle disse enzymer er nødvendige for dannelsen af ROS. PYLG katalyserer det hastighedsbegrænsende trin i glykogennedbrydning , og glucose-1-phosphaten produceret af PYLG er vigtig for glykolysen . GLUL og GLUD1 leverer substrater til oxidativ phosphorylering . Ved at øge aktiviteten af disse metaboliske enzymer kan RIPK3 desuden også påvirke cellens valg af dødsmekanisme, da dette valg er påvirket af tilstanden af cellens energimetabolisme [2] .
I 2014 blev en anden vej for dannelsen af ROS ved nekroptose beskrevet. RIPK1 phosphorylerer STAT3 -proteinet og inducerer dets interaktion med GRIM19, en underenhed af kompleks I i den mitokondrielle respiratoriske kæde , som et resultat af hvilket STAT3 overføres til mitokondrierne og aktiverer dannelsen af ROS [4] .
NADPH-oxidasefamilien af enzymer spiller en særlig vigtig rolle i dannelsen af ROS . En række oxidaser ( Nox1 , Nox2, Nox3 , Nox4 og p47phox ) har vist sig at være opreguleret i nærvær af TNF-α. Nox1 aktiveres af TNF-α og fører derfor til produktion af superoxid i MEF-celler. Under denne proces danner Nox1 et kompleks med TRADD, RIP1 og Rac1 small GTPase . Således er RIPK1 påkrævet for ROS-dannelse i TNF-α-induceret nekroptose. I HT-29-celler er ROS imidlertid ikke påkrævet for nekroptose forårsaget af TNF-α, Smac-mimics og zVAD.fmk [2] .
NH2 - terminal kinase c-Jun ( JNK ), aktiveret af MLKL [4] , spiller en dobbelt rolle i TNF-a-induceret nekroptose. På den ene side fremmer JNK celleoverlevelse og undertrykker TNF-α-induceret apoptose; på den anden side virker JNK som et pronekrotisk signal og udløser TNF-α-induceret celledød i fibroblaster . I 2010'erne var der rapporter om, at JNK kan fremme autokrin produktion af TNF-α gennem aktivering af aktiverende protein-1 ( AP-1 ) i zVAD.fmk-behandlede L929-celler, hvilket øger nekroptose [2] .
Translokase af adenin-nukleotiderMitokondrier er involveret i nekrotisk celledød ikke kun gennem ROS, men også gennem ADP / ATP - vejen. Syntese af ATP i mitokondrier kræver normal aktivitet af adenin- nukleotidtranslokase , en ADP /ATP-bærer placeret i den indre mitokondriemembran . ANT-aktivitet ændres ved interaktion med VDAC og cyclophilin D (CYPD). CYPD er en vigtig regulator af mitokondriel permeabilitetsovergangspore eller MPTP . Det blev fundet, at RIPK1-afhængig undertrykkelse af ANT forekommer i U937-celler under programmeret nekrose induceret af TNF-α og zVAD.fmk. zVAD.fmk har potentialet til at interferere med ANTs evne til at transportere cytoplasmatisk ADP og derved forårsage et enormt fald i mængden af ATP produceret i mitokondrier. Det er blevet vist, at både TNF-α og RIPK1 er nødvendige for zVAD.fmk-binding til ANT, og CYPD kan beskytte cellen mod død ved at hæmme zVAD.fmk-binding til ANT. Det har vist sig, at vedvarende opregulering af CYPD forekommer i adskillige humane tumorer, heriblandt bryst- , ovarie- og uterintumorer . Imidlertid har andre undersøgelser vist, at CYPD er nødvendig for celledød forårsaget af oxidativ skade [2] .
NEJNitrogenoxid (II) (NO) produceres i endotelceller af enzymet endotel nitrogenoxidsyntase ( eNOS ) . Det deltager i mange fysiologiske og patologiske processer, såsom afslapning af blodkarvæggene , betændelse , spredning og celledød. NO interagerer med mitokondrier og påvirker cellebioenergetik såvel som iltforbrug . NO kan forårsage programmeret død af endotelceller, ligesom TNF-α forårsager nekroptose: RIPK1, RIPK3 og ROS er også involveret i denne proces. Men i tilfælde af NO er der ikke behov for receptorer. Da NO-induceret nekrotisk celledød hæmmes af nekrotatin-1 og afhænger af RIPK3 (og muligvis også RIPK1), kan det betragtes som en variant af nekroptose. Mekanismen for denne celledød er imidlertid meget forskellig fra TNF-α-induceret nekroptose og skal studeres i detaljer [2] .
Phospholipase A2 og lipoxygenasePhospholipase A2 (PLA2) er en familie af enzymer, der frigiver og nedbryder frie fedtsyrer og lysophospholipider i sn-2-positionen af glycerophospholipider . cPLA2 ( calciumafhængig cytosolisk form ) er et medlem af PLA2-familien, der primært er nødvendig for de indledende trin af arachidonsyremetabolisme . Fosforylering og calcium er påkrævet til cPLA2-aktivering. cPLA2 spiller en vigtig rolle i TNF-α-induceret nekrotisk celledød i L929- og MEF-celler, såvel som i nyreepitelcelle -nekrose induceret af kemiske forbindelser såsom oxidanter . Lipoxygenase (LOX) er en nedstrøms effektor af PLA2 og aktiveres ved høje calciumkoncentrationer på grund af dannelsen af frie fedtsyrer. LOX forårsager lipidhyperoxidation , hvilket fører til ødelæggelse af cellemembranen og organelmembranerne . Der er rapporter om, at LOX er involveret i både apoptose og nekroptose induceret af TNF-α [2] .
MLKLMLKL pseudokinase spiller en vigtig rolle i effektorstadiet af nekroptose. Efter phosphorylering af RIPK3 oligomeriseres det og overføres til plasmamembranen, hvor det binder sig til phosphatidylinositol phosphater og ændrer strømmen af natrium- eller calciumioner gennem de tilsvarende ionkanaler . Indtrængen af ioner i cellen øger det osmotiske tryk inde i den, hvilket bidrager til krænkelsen af plasmamembranens integritet [5] . Derudover, som nævnt ovenfor, aktiverer MLKL JNK og fremmer dannelsen af ROS. Mus med mangel på MLKL er levedygtige og viser ingen hæmatopoietiske abnormiteter , men de udvikler ikke akut pancreatitis , hvilket indikerer en reduceret sandsynlighed for nekroptose [4] .
I modsætning til apoptose, hvor stærkt immunogene intracellulære proteiner er inde i apoptotiske legemer og ikke går udenfor, ledsages nekroptose af frigivelse af celleindhold i det ydre miljø og forårsager en stærk reaktion fra både medfødt og erhvervet immunitet . Imidlertid har denne immunogene form for celledød visse fysiologiske funktioner [3] .
Normalt forekommer nekroptose både under udviklingen af organismen og i voksenalderen. Hos mennesker dør chondrocytter i epifysepladerne under langsgående knoglevækst langs nekroptosevejen. Derudover kan nekroptose være en alternativ form for celledød under forhold, hvor apoptose er umulig. Hos mus, der manglede caspaseaktivatoren Apaf1 , blev interdigitale membranceller og thymocytter vist at dø af nekroptose i stedet for apoptose. Det er vigtigt, at døden af keratinocytter , der mangler caspase 8, foregik ved nekroptose, ikke apoptose. Det er blevet foreslået, at den ældste form for celledød, der lignede nekrose, efterfølgende blev afløst af yngre og mere komplekse processer som autofagi og apoptose, som havde fordele frem for selektion , fordi de var bedre egnet til fjernelse af individuelle celler og organeller. Denne hypotese kan i det mindste delvist forklare, hvorfor den forfædres form for celledød normalt erstattes af andre, nyere, men aktiveres, når nye veje for celledød svigter [1] .
Reguleringen af nekroptose er nøglen til at opretholde immunsystemets homeostase . Faktisk, mens apoptose spiller en klar rolle i elimineringen af autoreaktive T-celler og opretholdelsen af autotolerante T-cellelinjer, er nekroptose impliceret i reguleringen af T-celleproliferation. Undersøgelser har vist, at caspase 8 også har ikke-apoptotiske funktioner, såsom at være nødvendig for T-celleproliferation, som vil opretholde homeostase i periferien af immunsystemet, og T-celleoverlevelse under aktiverende stimuli. Faktisk har deletion af caspase 8 i T-cellelinjer resulteret i immundefekt og forstyrrelse af T-celle-homeostase, T-celle- lymfopeni , proliferation af defekte T-celler efter stimulering med mitogener eller antigener og svækket respons på virusinfektioner . Det er bemærkelsesværdigt, at fraværet af caspase 8 førte til utilstrækkelig proliferation og reduceret levedygtighed af T-celler, men dette var ikke forbundet med apoptose, da DNA-fragmentering ikke blev observeret i T-celler , et karakteristisk tegn på apoptose. Nedsat proliferation af T-celler, der mangler caspase 8, kunne vendes med nekrotatiner eller RIPK1 knockdown. Senere viste det sig, at tabet af RIPK3 har samme effekt. Caspase 8 er således involveret i reguleringen af nekroptose i T-celler. Det er en udbredt opfattelse, at caspase 8 hæmmer nekroptose ved at skære eller permanent hæmme RIPC1 og RIPC3. Dette antydede, at under fysiologiske forhold undertrykker caspase 8 nekroptose i T-celler, men under patologiske forhold, for eksempel under en virusinfektion, kan caspase 8 inaktiveres, hvilket får T-celler til at dø af nekroptose [1] . Parkin proteinet forbundet med Parkinsons sygdom inducerer normalt nekroptose af aktiverede mikrogliaceller , hvilket forhindrer betændelse i nervevævet [6] .
Nekroptose spiller en rolle i kroppens forsvar mod intracellulære patogener . Når et patogen (virus eller bakterie ) binder sig til den passende receptor (værtens første forsvarslinje), udløser nogle af disse receptorer en række reaktioner, der fører til nekroptose gennem aktivering af RIPK1 og/eller RIPK3. Bakterier, hvis patogenese afhænger af RIPK1 og RIPK3, omfatter Salmonella enterica serovar og S. typhimurium [5] . Celler inficeret med virus dør ofte langs nekroptosevejen, så sidstnævnte kan betragtes som en beskyttende reaktion af kroppen, der eliminerer kilden til fare [7] . Nogle gange forårsager vira tværtimod nekroptose. Cytomegalovirus udløser RIPK3-afhængig, men RIPK1-uafhængig nekroptose. Derudover reagerer DAI på tilstedeværelsen af vira i cellen og aktiverer også nekroptose. Især infektion med vacciniavirus, som udtrykker en viral inhibitor af cellulær caspase, har været dødelig hos RIPK3-mangelfulde mus, men ikke hos raske mus. Den inficerede celle dør således som følge af nekroptose i stedet for apoptose og forhindrer dermed yderligere spredning af virussen. Derudover kan både apoptose og nekroptose induceres af type I og II interferoner , som bidrager til død og fjernelse af inficerede celler. Nogle andre vira og intracellulære bakterier udtrykker proteiner, der interfererer med caspase 8-aktivering og dermed gør cellen mere tilbøjelig til nekroptose [3] .
Nekroptose er forbundet med en række patologiske tilstande såsom slagtilfælde og myokardieinfarkt, infektioner, neurodegenerative sygdomme , pancreatitis, tab af fotoreceptorceller , iskæmi-reperfusionsskade. Nekroptose af tarmepitelceller er involveret i udviklingen af inflammatorisk tarmsygdom. Forebyggelse af RIPK3-medieret nekroptose af epitelceller har vist sig at være nødvendig for at opretholde tarmhomeostase. Patienter, der lider af Crohns sygdom, har vist sig at have høje niveauer af RIPK3 og øget nekroptose i ileum , hvilket indikerer en rolle for sidstnævnte i udviklingen af denne sygdom [1] . Nekroptose kan også være forbundet med udviklingen af en række hudsygdomme . Motorneuroners død i både sporadisk og arvelig amyotrofisk lateral sklerose sker ved nekroptose [8] . Sidstnævnte er ansvarlig for døden af hepatocytter i nogle leversygdomme , såsom steatohepatitis [9] . Blokering af nekroptose med nekrostatiner, såsom nekrostatin 1, kan være effektiv til at bekæmpe sådanne sygdomme, såvel som nogle traumatiske lidelser (især rygmarvsskader ) [3] [10] . Undertrykkelse af RIPK3 modvirker hjerneskade ved subaraknoidal blødning [11] .
Necroptosis er involveret i udviklingen af mange hjerte- kar-sygdomme , såsom åreforkalkning , reperfusionsskade , myokardieinfarkt , hjerteomstrukturering [12] .
Ved venetrombose dannes der blodpropper i venerne , som består af blodceller og blodplader "låst" i et netværk af plasmaproteiner og kromatin . Kromatin kommer fra døde neutrofiler . Det har vist sig, at neutrofiler under denne proces dør af nekroptose, som udløses af aktiverede blodplader [13] .
Der er stigende beviser for involvering af nekroptose i udviklingen af visse kræftformer . Adskillige komponenter i nekroptosereguleringssystemet, herunder RIPK3- og CYLD-deubiquitinering , har vist sig at være defekte i kroniske lymfatiske leukæmiceller . CYLD-mutationer er også blevet identificeret i epidermale cancerceller. I tilfælde af non-Hodgkins lymfom er der en sammenhæng mellem polymorfismer i RIPK3-genet og en øget risiko for at udvikle tumorer. Nekroptose er en vigtig mekanisme til at øge følsomheden af tumorceller over for lægemidler mod kræft , og dens forbedring kan repræsentere et vigtigt terapeutisk værktøj til bekæmpelse af tumorceller, især dem, der er resistente over for apoptose: apoptoseresistens forekommer ofte i kræftceller på baggrund af kemoterapi mod kræft [ 1] . For eksempel har antitumorlægemidlet shikonin en antitumoreffekt ved osteosarkom ved at udløse RIPK1- og RIPK3-afhængig nekroptose [14] . Lægemidlet rezibufogenin udløser RIP3-medieret nekroptose i tyktarmskræftceller , hvilket forhindrer tumorvækst [15] . Den sekundære metabolit af Talaromyces sp. kendt som rasfonin udløser apoptose, autofagi og nekroptose i nyrekræftceller [16] . Kræftlægemidlet dasatinib , som bruges ved visse typer leukæmi , har en stærk negativ effekt på hjertet , nemlig det udløser nekroptose af kardiomyocytter medieret af HMGB1 -proteinet [17] .
Da nekroptose fremkalder et stærkt immunrespons fra både medfødt og adaptiv immunitet, kan blokering af nekroptose i høj grad lette overlevelse af organtransplantationer [3] .
| Typer af celledød | |
|---|---|
| ikke-programmerbar | Nekrose |
| Programmerbar |
|