2022年1月21日，中國科學院上海營養與健康研究所章海兵研究組在國際學術期刊Cell Death and Differentiation在線發表了題為“Caspase-8 auto-cleavage regulates programmed cell death and collaborates with RIPK3/MLKL to prevent lymphopenia”的研究成果。該研究揭示了細胞凋亡起始蛋白caspase-8的自我剪切抑制細胞程序性壞死并協同壞死關鍵蛋白RIPK3/MLKL抑制淋巴細胞減少的免疫缺陷性疾病的發生。
細胞程序性壞死（Necroptosis）是一種由激酶RIPK1/RIPK3的級聯磷酸化調控的促炎細胞死亡形式。細胞程序性壞死通過MLKL蛋白聚合在膜上打孔裂解細胞膜,執行細胞死亡并釋放損傷相關分子模式（DAMPs）觸發炎癥反應。已知細胞程序性壞死參與調控系統性炎癥反應綜合征（SIRS）、系統性紅斑狼瘡及自身免疫性的淋巴增生綜合征（ALPS）等多種疾病。因此，對于細胞程序性壞死機制及其生物學意義的研究對于相關疾病的防治具有重要意義。
Caspase-8是天冬氨酸特異的半胱氨酸蛋白酶，最初被鑒定為細胞凋亡途徑的起始蛋白。近幾年的研究表明，caspase-8通過剪切RIPK1來抑制細胞程序性壞死。除此之外，caspase-8還參與細胞免疫穩態調控。臨床上Caspase-8基因突變的病人會出現免疫缺陷疾病，并伴有免疫系統紊亂，表現為多器官的免疫細胞浸潤并出現肉芽腫。研究發現Caspase-8通過其催化活性發揮功能，并且caspase-8的完全激活需要進行自我剪切。因此，探究caspase-8的自我剪切在調控免疫穩態中的作用機制，對于深入了解caspase-8的作用機制及相關臨床疾病的治療具有重要意義。
在本研究中，研究人員首先發現在細胞程序性壞死刺激條件下，caspase-8的自我剪切出現誘導性增強，因此推斷caspase-8的自我剪切可能參與程序性壞死的調控。通過構建caspase-8自我剪切突變小鼠（Casp8ΔE385/ΔE385）發現，該小鼠可以抵抗細胞凋亡誘導的急性肝損傷，但高度敏感于程序性壞死誘導的全身炎癥反應綜合征（SIRS），該結果在動物水平證明caspase-8自我剪切可以促進細胞凋亡并抑制程序性壞死。同時，研究人員進一步通過分離原代細胞實驗證明caspase-8自我剪切負調控死亡復合體II的形成和穩定，從而抑制細胞程序性壞死的發生。此外，研究人員發現Casp8ΔE385/ΔE385小鼠患有輕微的脾臟腫大及CD8+T淋巴細胞減少性疾病（T cell lymphopenia）。在Casp8ΔE385/ΔE385小鼠中同時敲除壞死關鍵蛋白RIPK3/MLKL時，Casp8ΔE385/ΔE385Ripk3-/-和Casp8ΔE385/ΔE385Mlkl-/-小鼠出現更為嚴重的脾臟腫大及淋巴結腫大，其脾臟、淋巴結、外周血以及骨髓中的B細胞和T細胞及其各亞群均出現明顯減少，鑒定為淋巴細胞減少的免疫缺陷性疾病（lymphopenia）。研究人員通過減少Casp8ΔE385/ΔE385Ripk3-/-和Casp8ΔE385/ΔE385Mlkl-/-小鼠中另一壞死調控蛋白RIPK1的表達劑量可以逆轉上述表型，證明RIPK1在調控淋巴細胞減少疾病中的劑量調控效應。
綜上所述，該研究發現caspase-8通過自我剪切破壞死亡復合體II的穩定性，進而抑制細胞程序性壞死的發生。同時證明了caspase-8通過自我剪切協同壞死調控蛋白RIPK1/RIPK3/MLKL抑制淋巴細胞減少的免疫缺陷性疾病的發生，為免疫系統穩態調控的研究及淋巴細胞減少為特征的免疫缺陷性疾病的治療提供新的思路。
中國科學院上海營養與健康研究所章海兵研究員為該論文的通訊作者，博士研究生李曉明、聯合培養博士后李芳為該論文共同第一作者。該項工作得到了中科院、科技部、國家自然科學基金委員會等經費資助，同時也得到了中國科學院上海營養與健康研究所公共技術平臺和動物平臺的支持。
文章鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35064213/
圖：Caspase-8蛋白通過自我剪切調控細胞死亡及促進免疫缺陷疾病的作用模式圖
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