Entose ( engelsk entosis ) er en type programmeret celledød , hvor en epitelcelle absorberes af en anden epitelcelle og efterfølgende dør i vakuolen eller lysosomet i den absorberende celle. Entose ses ofte i tumorer , fordi den udløses af tab af kontakt mellem cellen og den ekstracellulære matrix , som oftest ses i kræftceller [1] . Entose har også vist sig at spille en vigtig rolle i pattedyrs embryonale udvikling .
Andre typer celledød, som er ledsaget af internalisering af en celle inde i en anden celle, omfatter phagoptosis (for eksempel absorption af neuroner af gliaceller ), selvmords -emperipolese [ (for eksempel T-lymfocytter indeni hepatocytter ), emperitose ( naturlige dræbere inde i tumorceller ), kannibalisme (f.eks. lymfocytter i melanommetastaseceller ), homotypisk cellekannibalisme ( pankreatiske adenokarcinomceller ) [2] .
Usædvanlige strukturer, som er en celle inde i en anden celle, blev beskrevet af Karl Joseph Ebert i 1864. Han fandt epitelceller indeholdende lymfocytter indeni [3] . Entosis blev først karakteriseret af Michael Overholtzer et al i 2007 og beskrevet som en form for "cellulær kannibalisme" i lymfoblaster , der er blevet isoleret fra patienter med Huntingtons sygdom [4] . I 2009 inkluderede Nomenklaturudvalget for Celledød entose på sin liste [5] . Det foreslås at betragte det som type IV celledød [6] .
Processen med absorption af en celle af en anden kan observeres under sporulering i bakterier og rov - amøber , som dermed reddes fra sult. Absorptionen af en celle af en anden celle er ikke ualmindeligt hos ægte metazoer ( Metazoa ). For eksempel ledsager det ofte celledød under udvikling af nematoden Caenorhabditis elegans og kan ses i sygeplejerskeceller . Hos pattedyr er forskellige varianter af strukturer blevet beskrevet, der repræsenterer en celle inde i en anden, og normalt blev disse beskrivelser lavet af patologer . For eksempel er thymocytter blevet fundet inde i thymus- sygeplejerskeceller , immunceller inde i megakaryocytter . Sådanne strukturer er især almindelige i tumorer . Således er cellekannibalisme en ældgammel proces, bevaret gennem hele evolutionen [2] .
Baseret på morfologiske træk skelnes fem stadier af entose. I det første trin har den absorberede celle en afrundet form og bevarer sin naturlige størrelse. Dens plasmamembran er i tæt kontakt med membranen af den entotiske vakuole . På det andet trin begynder den absorberede celle at skrumpe og danner korte udvækster rettet mod membranen af den entotiske vakuole. Kernen forbliver rund, kromatinet er diffust, og nukleolerne er tydeligt synlige. I tredje fase fortsætter størrelsen af den absorberede celle med at falde, cellen selv og dens kerne får en uregelmæssig form. Vakuoler ophobes i cytoplasmaet , kromatin kondenserer, og nukleolerne bliver mindre tydeligt synlige. På det fjerde trin deformeres den absorberede celle og dens kerne i stigende grad, den intensive dannelse af cytoplasmatiske vakuoler fortsætter, og nukleolerne forsvinder. På det sidste, femte trin, forbliver kun resterne af den absorberede celle inde i værtscellen. Oftest påvises tilfælde af entose i anden fase i cellekultur [5] .
2 typer af entose er blevet beskrevet - homo- og heterotypisk, hvor henholdsvis celler af en eller forskellige typer interagerer [7] [8] . Nogle forskere betragter kun entose de tilfælde, hvor celler af samme type interagerer [9] .
Entose udløses af løsrivelse af celler fra den ekstracellulære matrix , som i en anden form for programmeret celledød, anoikis , selvom mekanismerne for disse typer programmeret celledød adskiller sig væsentligt. Af denne grund observeres entose hovedsageligt i kræftceller , da de normalt ikke er knyttet til hverken den ekstracellulære matrix eller til hinanden. Entose blev imidlertid også fundet i fuldt fæstnede epitelceller . Det har vist sig, at mitose og mangel på glukose kan bidrage til det [10] [2] .
I modsætning til fagocytose involverer entose epiteladhæsionskontakter , som omfatter den intercellulære adhæsionsreceptor E-cadherin , samt et protein , der binder adhæsionskontakter til cytoskelettet , α-catenin . E-cadherin og α-catetin er nødvendige og tilstrækkelige til entose i brystkræftceller . Celler opslugt af entose, i modsætning til fagocyterede celler, tager aktivt del i absorptionen af sig selv ved hjælp af GTPase RhoA og effektorkinaserne ROCKI og ROCKII [ . Overekspression af RhoA eller ROCKI/II er tilstrækkelig til at udløse optagelse af cadherin- udtrykkende epitelceller , så entose ligner mere invasiv celleaktivitet og celle-i-celle-dannelse end simpel optagelse. Faktisk udviser en celle, der internaliserer langs entosebanen, blebbing , hvilket er karakteristisk for invasive celler, der bevæger sig på en amøbisk måde. Lette og tunge kæder af actin og myosin akkumuleres i internaliserende celler i cellecortex modsat cadherin intercellulære junction, men ikke i absorberende celler, som det sker under fagocytose. Derudover absorberes under fagocytose kun døde eller døende celler, mens levende celler under entose absorberes [11] . Sammen med actin og myosin er RhoA, ROCKI og ROCKII, såvel som den RhoA-afhængige actin-polymeriserende formin mDia1 lokaliseret i cortex af den absorberede celle . Dannelsen af aktin-myosin kontraktionszonen, som polariserer for at sikre penetration af en celle ind i en anden, tilvejebringes af proteiner: det aktiverende protein Rho-GTPase (GAP), som tiltrækkes af cadherin intercellulære kontakter og undertrykker RhoA, såvel som den metaboliske faktor guanin Rho-nukleotider (GEF), som tiltrækkes til den distale ende af cortex af den indtagne celle og aktiverer RhoA [12] .
Celler opslugt af entose har en tendens til at dø, selvom nogle deler sig i vakuoler i værtsceller eller endda efterlader værtscellen intakt og i stand til at reproducere. Det faktum, at en celle opslugt af entose kan forlade værtscellen, indikerer, at dødsprogrammet ikke udløses i de opslugte celler før absorption. Faktisk udviser celler, der gennemgår entose, ikke phosphatidylserin på deres membran , som fungerer som et "spis mig"-signal og er nødvendigt for fagocytose [12] . Den absorberede celle er placeret inde i værtscellens entotiske vakuole. Til sidst smelter de entotiske vakuoler sammen med lysosomer , og cellen inde i vakuolen ødelægges [13] .
Celledød under entose sker i fravær af caspase-3- aktivering , der er karakteristisk for apoptose , og døende celler viser ikke tegn på apoptose, såsom DNA-fragmentering . Sådanne cellers død forhindres ikke ved administration af apoptoseinhibitoren Bcl -2 . Døden af celler absorberet af entose ligner autofagi i nogle egenskaber , da de akkumulerer autophagosomer. Men i dette tilfælde er autofagi nødvendig for celleoverlevelse, da når autofagi er blokeret, dør cellen ved apoptose. Da de opslugte celler er isoleret fra de næringsstoffer og vækstfaktorer, der er til stede i miljøet, er det sandsynligt, at sult inducerer autofagi. Da autofagi er rettet mod overlevelsen af den opslugte celle, virker det mærkeligt, at autofagi-proteiner er nødvendige for den opslugte celles død. I dette tilfælde er autophagy-proteiner ikke involveret i dannelsen af autophagosomer, men styrer lipideringen af let kæde 3 (LC3) af mikrotubuli-associeret protein 1A og dets binding til enkeltmembranvakuoler. Lipidering af LC3 på entotiske vakuoler fremmer fusion med lysosomer, således at celledød under entose sker på grund af autofagi-afhængig lysosomal ødelæggelse af levende opslugte celler [12] .
Næringsstofferne dannet efter destruktion overføres til cytosolen , og vakuolerne gennemgår forarbejdning, hvis mekanisme endnu ikke er fuldt ud forstået. Det er vist, at entotiske vakuoler deler sig i mindre vakuoler, mens indholdet af entotiske vakuoler er fordelt langs det lysosomale netværk. Vakuoledeling reguleres af serin/threoninkinase mTORC1 , som er lokaliseret i vakuolemembranen , der omgiver den opslugte celle [13] .
Mekanismen for entose fremkaldt af mitose er noget anderledes end den, der er beskrevet ovenfor. I mitose opstår entose, når en delende epitelcelle invaderer en nabocelle for at danne en celle-inde-en-celle-struktur. Efterfølgende dør den indre celle og ødelægges. Processen kan begynde på ethvert stadium af mitose. Under mitose kan entose forekomme i en række forskellige konfigurationer: to datterceller internaliseres inde i en eller forskellige celler, nogle gange dannes der endda rugende dukkelignende strukturer: en af dattercellerne internaliseres inde i den anden, og den til gengæld, indføres i nabocellen. I mitose udløses entose i fravær af Cdc42 proteinet , ved Rap1 hæmning , mitotisk standsning på prometafasestadiet (for eksempel efter behandling med nocodazol ) og i nogle cancerceller. Nøgleproteinerne involveret i mitotisk entose er Rho, ROCK, myosin, actin, α-catenin, dvs. i modsætning til entose forårsaget af tab af forbindelse med matrixen, er cadheriner ikke involveret i mitotisk entose [2] .
Entose kan udløses under tilstande med glukosemangel. I adhærente brystcancerceller af MCF7-linjen, i fravær af glucose i 72 timer, internaliserede mere end 30 % af cellerne sig i deres naboer. Den opslugte celle tjener som en ekstra kilde til næringsstoffer for værtscellen og bidrager således til dens overlevelse og endda spredning. Mangel på glukose fremskynder desuden i høj grad entose. Hvis sidstnævnte under normale forhold varer omkring et døgn, så er omkring 60 % af cellerne døde ved mangel på glukose 5 timer efter absorption [2] . Det skal bemærkes, at under forhold med glucosemangel dør celler også langs vejen for apoptose og nekrose [14] . Det har vist sig, at når glukose er mangelfuld, er absorberende celler ("vindere") celler, hvor ekspressionsniveauet af AMP-aktiveret proteinkinase (AMPK) er lavere. AMPK fungerer som en sensor for cellens energitilstand. Det kan således konkluderes, at entose er en form for en kompleks reaktion fra en cellepopulation på glukosesult [15] .
Hos mus, ved implantation af embryonet , skal epitelcellerne i livmoderen fjernes, så embryoet kan fæstne sig til dets væg. Epitelceller har vist sig at gennemgå entose i trophectoderm af blastocysten for at tillade implantation at finde sted. Hos dyr med undertrykte ROCK-kinaser forekom implantation ikke. Immunfarvning viste, at β-catenin er placeret på grænsen mellem absorberede og absorberende celler . Døden af internaliserede epitelceller skete i fravær af caspase 3, så døden skete ikke ifølge apoptoseprogrammet. Der er således det første bevis på, at entose er involveret i pattedyrs embryonale udvikling [12] [11] . I 2017 blev det vist , at Sertoli-celler under dvaletilstand i den fjerne østlige skildpadde ( Pelodiscus sinensis ) absorberer spermatozoer langs entosebanen [16] .
Entose har vist sig at øge den genomiske ustabilitet af den opslugende celle (værtscelle), da den forringer dens cytokinese og dermed fører til aneuploidi af dattercellerne. Mange entotiske brystkræftceller har flere kerner , så det er muligt, at den høje forekomst af multinukleerede celler i skyldes den høje frekvens af entose. Værtscellen formår ofte ikke at dele sig normalt efter entose på grund af defekter i kontraktil ringdannelse [6] .
Cellulære strukturer, der ligner entose, er blevet beskrevet for mange typer kræft, såsom kræft i bryst, tyktarm , lever , bugspytkirtel , nyre [17] og andre organer. Det har vist sig, at entose kan stimuleres af onkogener , for eksempel Kras [8] . Når det blev dyrket i kultur af kliniske prøver af brystkræft, blev det vist, at β-catenin-proteinet er placeret på grænsen af de absorberende og absorberede celler, og myosin lette kæder phosphoryleret af ROCK I/II er placeret i cortex af de absorberede celler. celle. Nogle gange findes komplekse strukturer af tre celler placeret inden i den anden i tumorer. Entose kan modstå væksten af tumorceller. Undertrykkelse af entose ved knockdown af autophagy-proteiner øger den ondartede vækst af tumorceller. Da entose udløses af celleløsning fra den ekstracellulære matrix, hvilket også udløser processen med anoikis død, som undertrykkes under metastasering , kan det konkluderes, at entose virker som en mekanisme, der bremser væksten af tumorceller. Det har dog vist sig, at entose kan forårsage aneuploidi, som fremmer tumorudvikling [17] . Ved entose forstyrres opslugende celledeling på grund af blokering af furedannelse, hvilket ofte resulterer i nedsat cytokinese . Det er også blevet vist, at absorberende celler optager næringsstoffer fra absorberede celler, der gennemgår entose, hvilket fremmer væksten af tumorceller under sultforhold [12] .
Entoses modsatte virkninger på cellevækst kan fremme konkurrence mellem to tilstødende celler, hvor den opslugte celle dør og "taber", mens den opslugende celle modtager næringsstoffer og "vinder". Denne konkurrence er baseret på forskellen i aktiviteten af Rho-banen og actomyosinkomplekset af naboceller [12] . I konkurrencen mellem en normal celle og en celle, der har gennemgået ondartet transformation, "vinder" sidstnævnte altid, hvilket bekræfter, at aktiveringen af onkogener er forbundet med evnen til at "vinde". Derudover har det vist sig, at celler, der undergår mekanisk deformation lettere end normale, er mere i stand til at "vinde", hvilket også er karakteristisk for tumorceller [8] . Mekanisk deformation styres af RhoA og actomyosinkomplekset. Celleoptagelsen reguleres af Kras og Rac , som påvirker myosin [18] .
| Typer af celledød | |
|---|---|
| ikke-programmerbar | Nekrose |
| Programmerbar |
|