Necroptoza este moartea programată a celulelor necrotice însoțită de activarea proteinei kinazei 3 care interacționează cu receptorul ( RIPK3, RIP3 ) . La nivel molecular , necroptoza implică un ansamblu foarte reglat al unui complex intracelular cunoscut sub numele de necrozom, declanșat de receptorii morții (de exemplu, receptorul 1 al factorului de necroză tumorală ( TNFR1 ), receptorii ligand FasL și TRAIL ), Toll de suprafață. precum receptorii și mecanismele care recunosc prezența ARN viral în citoplasmă . Necroptoza indusă de factorul de necroză tumorală (TNF) necesită activarea suplimentară a RIPK1 (RIP1) și RIPK3 . Blocarea acestor kinaze cu necrostatine, cum ar fi necrostatina 1, care inhibă RIPK1, face imposibilă necroptoza. Spre deosebire de apoptoza cauzată de activarea caspazei 8 , necroptoza poate apărea numai atunci când această enzimă este inactivată . În timpul necroptozei, are loc și formarea speciilor reactive de oxigen în mitocondrii , însă, spre deosebire de apoptoză, fragmentarea ADN-ului nu are loc [1] . În plus, spre deosebire de apoptoză, necroptoza este însoțită de un răspuns imun puternic : o celulă pe moarte eliberează fragmente moleculare asociate leziunilor care activează imunitatea. Necroptoza poate fi declanșată în cazurile în care apoptoza este imposibilă dintr-un motiv sau altul. Spre deosebire de căile moleculare ale apoptozei, care au fost studiate de mulți ani, baza moleculară a necroptozei este în prezent puțin înțeleasă [2] .
Din punct de vedere morfologic, necroptoza se caracterizează prin umflarea celulelor, perturbarea mitocondriilor, permeabilitatea crescută a membranei plasmatice și eliberarea conținutului celular în spațiul extracelular [1] .
Semnificația funcțională a necroptozei poate fi aceea de a proteja organismul de infecțiile intracelulare , cu toate acestea, necroptoza joacă, de asemenea, un rol cheie în dezvoltarea multor boli: infarctul miocardic , ateroscleroza , leziunea de ischemie-reperfuzie, pancreatita, boala inflamatorie intestinală , precum precum și într-o serie de alte tulburări comune [ 3] [4] .
În 1998, s-a demonstrat că celulele de fibrosarcom de șoarece L929 mor rapid după tratamentul cu inhibitorul de caspază zVAD-FMK la incubarea cu factor de necroză tumorală ( TNF ) . Aceste date au indicat posibilitatea ca caspazele să fie implicate în protecția celulelor de moartea prin necroză sub acțiunea TNF. Cercetările ulterioare au descris această nouă formă de moarte celulară, care are multe dintre caracteristicile necrozei și apare atunci când receptorii morții sunt activați . Prin introducerea virusului vaccinia serpin [en] și CrmA, un inhibitor al caspazei 8, în celule , s- demonstrat că inhibarea caspazei 8 duce la această formă de moarte celulară, numită necroptoză sau necroză programată. Înainte de aceasta, necroza era considerată o formă aleatorie și nereglementată de moarte celulară, dar până în prezent sunt cunoscute mai multe tipuri de necroză programată [1] [4] .
Necroptoza este indusă de mai mulți receptori de moarte, printre care se numără TNFR1 , TNFR2 și Fas . Când se leagă de agoniştii lor , receptorii morţii, în funcţie de condiţii, direcţionează celula fie spre moarte, fie spre supravieţuire. Inițial, s-a crezut că receptorii morții ar putea induce doar apoptoza, dar apoi s-a demonstrat că pot induce și necroptoză cu participarea RIPK1, atunci când apoptoza este imposibilă. De asemenea, s-a dovedit că agoniştii receptorilor de tip Toll (TLR ) induc necroză independentă de caspază. În plus, s-a dovedit că mai multe gene implicate în căile de semnalizare TLR sunt, de asemenea, implicate în căile de semnalizare a necroptozei, deci este posibil ca calea de semnalizare TLR să fie implicată în necroptoză [2] . Acesta din urmă poate fi declanșat și de stimuli intracelulari, cum ar fi activatorul dependent de ADN al factorilor de reglare a interferonului (DAI ) și protein kinaza R [3] .
Deoarece există mai mulți inițiatori diferiți ai necroptozei, nu este clar dacă aceștia împărtășesc pași comuni în aval în calea de semnalizare a necroptozei. Cea mai bine studiată necroptoză inițiată de TNF-α/TNFR [2] . Mecanismele moleculare ale necroptozei declanșate de TNFR sunt discutate în detaliu mai jos.
TNF-α este produs de macrofagele activate și este o proteină homotrimerică , fiecare dintre subunitățile sale conținând 157 de resturi de aminoacizi . Deși TNF-a este în general privit ca un activator de apoptoză, este capabil să inducă necroza celulelor tumorale . La începutul celui de-al doilea deceniu al secolului XXI, s-au obținut dovezi că TNF-α este capabil să induce necroză programată [2] .
TNFR1 sau TNFR2 localizat pe suprafața celulei servesc ca receptori specifici pentru TNF-α. Deoarece TNFR2 nu are un domeniu de moarte , TNFR1 joacă un rol cheie în declanșarea cascadelor de semnalizare induse de TNF-α în interiorul celulei [2] .
În primul rând, TNF-α se leagă de porțiunea extracelulară a TNFR1, provocând alosteric o schimbare conformațională a porțiunii sale intracelulare. TNFR1 conține patru domenii bogate în cisteină ( CRD ) . Primul CRD, cunoscut ca domeniul de asamblare pre - ligand (PLAD ), este necesar pentru asamblarea unui receptor care se poate lega cu afinitate mare la TNF-a . După legarea de TNF-a, amortizorul de zgomot al domeniului morții (SODD) este eliberat din domeniul intracelular al TNFR1 de către diferite enzime și proteine . După aceea, TNFR1 și TNFR2 declanșează etape ulterioare ale căii de semnalizare, formând complexul I cu proteine care conțin domeniul de moarte, de exemplu, TRADD ( domeniul de moarte asociat receptorului TNF ), FADD ( domeniul de moarte asociat Fas ) și de asemenea, câteva ligaze de ubiquitin E3 , cum ar fi TRAF2/5 ( factor asociat receptorului TNF - α 2/5 ) și proteinele inhibitoare de apoptoză (IAP): cIAP1 și cIAP2 . Ubiquitinarea acestor proteine este importantă pentru reglarea activității complexului I [2] .
RIPK1 este un membru al familiei protein kinazei care interacționează cu receptorul (RIPK), care este caracterizată prin prezența unui domeniu kinazei N-terminale omolog . Gradul de ubiquitinare RIPK1 determină dacă va acționa ca o moleculă care promovează supraviețuirea celulelor sau ca o kinază care declanșează moartea celulelor. RIPK1 este mai întâi recrutat la complexul I de TNFR1 și poliubiquitinat de TRAF2/5, cIAP1 și cIAP2 la poziția 63 a lizinei . Ubiquitinarea RIPK1 duce la recrutarea și activarea proteinelor IKK și NEMO și promovează activarea proteinelor. Calea NF-kB și în cele din urmă celula supraviețuiește. Activarea căii NF-kB reglează pozitiv expresia genelor anti-apoptotice, cum ar fi A20 și Flip L . Deubiquitinarea RIPK1 poate suprima calea NF-kB, ducând la activarea căilor de moarte celulară. S-a demonstrat că două proteine sunt implicate în reglarea căii NF-kB prin deubiquitinarea RIPK1. Una dintre ele, proteina CYLD (cilindromatoza), este codificată de gena supresoare a tumorii Cyld . Acesta blochează activarea căii NF-kB prin îndepărtarea lanțurilor de poliubiquitină asociate cu restul de lizină 63 din mai multe proteine țintă. Celulele tumorale cu CYLD inactiv prezintă o proliferare crescută și o rată redusă de apoptoză. O altă proteină, A20, îndepărtează ubiquitina legată de restul de lizină 63, declanșând degradarea proteazomală a ligazelor ubiquitinei E3, cum ar fi proteinele TRAF2 și cIAP, și reglează în jos calea NF-kB printr-un mecanism de feedback negativ (amintim, calea NF-kB activează formarea acestei proteine) [4] . Deși ubiquitinarea RIPK1 este necesară pentru activarea căii NF-kB, activitatea kinazei RIPK1 nu este necesară aici. Prin urmare, un element cheie în reglarea căii NF-κB indusă de TNF este starea de ubiquitinare a RIPK1, indiferent de activitatea kinazei acestei proteine. Complexul I este situat la intersecția căilor de supraviețuire și moarte celulară, comutând între diferite căi de semnalizare ca răspuns la diferiți stimuli [2] .
Când deubiquitinarea este completă, RIPK1 este eliberat din complexul I și intră în citoplasmă , unde este recrutat în complexul IIa. În plus, după deplasarea în celulă (internalizarea) a TNFR1 legat de ligand, TRADD este eliberat din complexul I; TRADD este strict necesar pentru formarea complexului IIa. Internalizarea TNFR1 legată de ligand este necesară pentru formarea complexului IIa: în anii 2010, s-a demonstrat că suprimarea internalizării TNFR1 duce la rezistența celulară la apoptoză. Complexul IIa, cunoscut și sub denumirea de complex de semnalizare care induce moartea sau DISC , constă din TRADD, FADD, RIPK1, FLIP și procaspază 8. Knockdown CYLD suprimă necroptoza indusă de TNF, sugerând că deubiquitinarea RIPK este un pas important în necroptoza indusă de TNF. . Cu toate acestea, nu există dovezi că alte proteine deubiquitinante, cum ar fi A20, sunt necesare pentru necroptoză. Suprimarea proteinelor cIAP accelerează formarea complexului II, deoarece gradul de ubiquitinare a RIPK1 devine mai mic. O altă ubiquitin ligază E3, TRAF2, s-a dovedit a fi necesară pentru necroptoza indusă de TNF-α, deoarece celulele TRAF2 -/- erau insensibile la aceasta. Acest lucru se poate datora faptului că TRAF2 este necesar pentru formarea complexului I. FADD este unul dintre domeniile recrutate în complexul IIa, iar efectul său asupra necroptozei depinde de tipul de celulă. În special, este necesar pentru necroptoza indusă de TNF-α în fibroblastele embrionare de șoarece (MEF), dar nu și în celulele leucemice Jurkat . În celulele T în faza proliferativă, FADD acționează ca un regulator negativ al necroptozei. Mecanismul din spatele diferitelor roluri ale FADD rămâne neclar. Există dovezi că TRADD este necesar pentru toate cazurile de necroptoză, cu excepția celor cauzate de mimetice ale proteinei Smac . Prin urmare, nevoia de TRADD pentru necroptoză depinde de stimulul care a provocat-o. Complexul IIa poate induce două scenarii ulterioare: apoptoză sau necroză. Proteina FLIP L , care este reglată pozitiv de NF-kB, formează un heterodimer cu pro-caspaza 8. FLIP este foarte asemănător din punct de vedere structural cu caspaza 8, dar nu are activitate de protează [3] . Complexul IIa începe să lucreze într-o manieră pro-apoptotică: homodimerii procaspazei 8 suferă o autoproteoliză rapidă , în urma căreia caspaza 8 este activată, se disociază de complexul IIa, activează caspazele 3 și 7 și începe apoptoza [4] . Caspaza 8 taie și inactivează RIPK1, RIPK3 și CYLD, prevenind necroptoza. Tăierea RIPK1 cu caspaza 8 nu numai că contracarează rolul stimulator al RIPK1 în activarea căii NF-κB, dar are și un efect negativ asupra necroptozei, deoarece activitatea kinazei RIPK1 este necesară pentru necroptoză. În plus, sub acțiunea stimulilor care declanșează apoptoza, RIPK3 este scindat de caspaza 8 în poziția Asp 328, inhibând capacitatea lui RIPK3 de a induce moartea celulară independentă de caspază. Când apoptoza este blocată, predomină necroptoza [2] .
Lipsa FADD, FLIP sau caspaza 8 la șoareci duce la moarte după 10,5 zile, dar moartea nu are loc dacă șoarecii au fost privați anterior de RIPK3. Deleția specifică de țesut a FADD sau a caspazei 8 duce, de asemenea, la moarte (în funcție de tipul de țesut ), dar acest efect poate fi prevenit și prin absența RIPK3. Pe baza acestui fapt, se ajunge la concluzia că complexul FADD-caspază 8-FLIP este necesar pentru a preveni necroptoza dependentă de RIPK3. De aceea necroptoza este definită cel mai adesea ca necroză programată dependentă de RIPK3 [3] .
Când proteinele cIAP sunt perturbate (de exemplu, în prezența mimeticilor Smac), are loc o cale de semnalizare a necroptozei ușor diferită. Mimeticele Smac îmbunătățesc activitatea ubiquitin ligazei E3 a cIAP1 și cIAP2 prin legarea la domeniile lor BIR ( baculovirus IAP repeat ), ceea ce duce în cele din urmă la autodegradarea acestor proteine . Când cIAP-urile sunt distruse, calea canonică NF-kB este activată într-o măsură mult mai mică, în timp ce calea necanonică NF-kB, în contrast, devine foarte activă. Complexul I, care conține TNFR1, este convertit pe scară largă în complexul IIb, cunoscut și sub denumirea de ripoptozom, a cărui formare nu depinde de TRADD, ca în cazul complexului IIa, ci de RIPK1. Ca rezultat, calea NF-kB este activată non-canonic, iar moartea celulară este îmbunătățită. Ca și complexul IIa, complexul IIb poate induce atât apoptoza, cât și necroptoza, care este determinată de prezența sau absența caspazei 8 [4] .
Când caspaza 8 este blocată de inhibitori sau proteine virale, RIPK1 și RIPK3 se leagă unul de celălalt, se autofosforilează , se transfosforilează unul pe celălalt și se adună în structuri speciale asemănătoare microfilamentului amiloid numite necrozomi [4] . Necrozomul este format în principal din RIPK1 și RIPK3. RIPK3 crește recrutarea RIPK1 la necrozom, iar acest proces necesită activitatea kinazei ambelor proteine. Necrostatin-1 (Nec-1) inhibă activitatea kinazei RIPK1 și formarea complexului II, iar recrutarea RIPK1 la complexul II este necesară pentru a induce activitatea kinazei pronecrotice a complexului II. Cu toate acestea, activitatea kinazei RIPK1 nu este necesară pentru formarea complexului I. Există dovezi că RIPK3 este necesar pentru fosforilarea RIPK1 în necroptoza indusă de TNF-α, dar fosforilarea mediată de RIPK3 este foarte slabă și similară ca nivel cu autofosforilarea RIPK1. În plus, doar forma ubiquitinată a RIPK1 se găsește în celulele rezistente la necroptoză cu niveluri scăzute de expresie RIPK3, astfel încât RIPK3 poate îmbunătăți deubiquitinarea RIPK1 [2] .
Ca și alte RIP-uri, RIPK3 are un domeniu N-terminal cu activitate kinazei, cu toate acestea, nu există un domeniu de moarte sau un motiv CARD la capătul său C-terminal . Funcția biologică a RIPK3 este controversată. Există dovezi că RIPK3 poate inhiba capacitatea RIPK1 de a activa calea NF-kB. Cu toate acestea, atunci când este supraexprimat, RIPK3 poate activa el însuși calea NF-kB, în timp ce absența RIPK3 nu suprimă activarea căii NF-kB. Studii recente au confirmat că RIPK3 este necesar pentru necroptoza indusă de diverși stimuli. Există rapoarte că distrugerea RIPK3 a dus la o inhibare marcată a necroptozei în celulele HT-29. În celulele rezistente la necroptoză, a fost detectat un nivel scăzut de expresie a RIPK3, iar transfecția acestor celule cu RIPK3 le-a restabilit capacitatea de a suferi necroptoză atunci când căile de apoptoză au fost blocate. Necroptoza necesită fosforilarea RIPK3, dar mecanismul acestui proces rămâne neclar. Interacțiunea dintre RIPK1 și RIPK3 se datorează prezenței unui motiv de interacțiune homotipic (motivul de interacțiune homotipic RIP, RHIM ) în ambele proteine . Mutațiile în RHIM în RIPK1 sau RIPK3 pot bloca formarea necrozomilor și pot proteja celulele de necroptoză. Mai mult, interacțiunea dintre RIPK1 și RIPK3 necesită activitatea kinazei a RIPK3 [2] .
Deși RIPK1 și RIPK3 au fost necesare pentru necroptoză în majoritatea modelelor experimentale, există unele date care contrazic această schemă. Necroptoza indusă prin receptorii celulelor T în celulele FADD -/- T s-a dovedit a fi dependentă numai de RIPK1. Celulele de șoarece infectate cu citomegalovirus , pe de altă parte, au suferit necroptoză dependentă de RIPK3. În general, RIPK1, RIPK3 și interacțiunea lor între ele sunt necesare pentru inducerea garantată a necroptozei, deși există și alți factori care reglează necroptoza [2] .
Când activitatea caspazei este blocată, CYLD deubiquitinează RIPK1 în necrozom, ceea ce îi crește activitatea kinazei. Fosforilarea RIPK3 umană la Ser227 sau a RIPK3 la șoarece la Ser232 este necesară pentru a recruta pseudokinaza asemănătoare domeniului kinazei de linie mixtă (MLKL ) . MLKL este în continuare fosforilat la Thr 357 și Ser358 al RIPK3 uman sau la Ser345, Ser347, Ser352 și Thr349 al RIPK3 de șoarece și este implicat în evenimentele ulterioare de necroptoză [4] .
După cum sa menționat mai sus, blocarea apoptozei poate stimula celulele să utilizeze necroptoza ca o modalitate alternativă de moarte. Unii inhibitori de caspază, cum ar fi zVAD.fmk și BocD.fmk, pot induce necroptoză prin producția de TNF -α . Cu toate acestea, tratamentul celulelor cu un mimetic care imită funcțiile proteinei Smac duce doar la apoptoză, deși induce și producția autocrină de TNF-α. Pentru ca un inhibitor comun de apoptoză să stimuleze necroptoza, este necesară prezența unor cantități mari de TNF-α exogen în mediul extern. S-a demonstrat că doar câteva tipuri de celule ar putea suferi necroptoză ca răspuns la prezența TNF-α atunci când căile apoptotice sunt blocate sau inactive. Aceste celule includ celule de fibrosarcom de șoarece L929, celule de leucemie cu celule T umane celule de leucemie monocite umane U937 , MEF și celule de cancer colorectal uman HT-29 . Există dovezi că necroptoza poate fi controlată la nivel transcripțional , ceea ce poate servi ca o posibilă explicație pentru asocierea necroptozei doar cu anumite tipuri de celule [2] .
Reacțiile ulterioare ale necroptozei sunt mult mai puțin studiate decât căile inițiale de semnalizare. Este puțin probabil ca necrozomii să provoace moartea celulelor prin distrugerea directă a organelelor celulare, deoarece nu au fost detectați fără echivoc necrozomi sau RIPK3 în niciun organel celular. Prin urmare, necrozomul poate juca rolul unui semnal superior care poate declanșa moartea celulelor prin diferite mecanisme. S-a demonstrat că unele dintre evenimentele celulare care apar în necroptoză coincid cu cele din necroză; acestea includ explozia oxidativă , hiperpolarizarea membranei mitocondriale , permeabilitatea crescută a lizozomilor și a membranelor plasmatice, dar căile care conduc la aceste evenimente diferă de cele ale necrozei [2] . Evenimentele intracelulare care apar în timpul necroptozei sunt descrise mai jos.
Specii reactive de oxigenSpeciile reactive de oxigen (ROS) duc la moartea celulelor fie prin oxidarea directă a substraturilor intracelulare, fie prin declanșarea unor căi speciale de semnalizare care se termină cu moartea. S-a demonstrat că necroptoza declanșată de TNF-α necesită implicarea ROS, deși mecanismul exact care duce la formarea ROS rămâne prost înțeles. Mitocondriile sunt potențiali producători de ROS în celulă . RIPK3 îmbunătățește producția de ROS în mitocondrii și metabolismul mitocondrial prin activarea unui număr de enzime implicate în aceste reacții. În plus, formarea ROS este promovată de MLKL [4] . În celulele T293, în timpul necroptozei induse de TNF-α, RIPK3 crește activitatea glicogen fosforilazei (PYLG), glutamin sintetazei (GLUL) și glutamat dehidrogenazei 1 (GLUD1). Toate aceste enzime sunt necesare pentru formarea ROS. PYLG catalizează etapa de limitare a vitezei în descompunerea glicogenului , iar glucoza-1-fosfatul produs de PYLG este important pentru glicoliză . GLUL și GLUD1 furnizează substraturi pentru fosforilarea oxidativă . Mai mult, prin creșterea activității acestor enzime metabolice, RIPK3 poate influența și alegerea mecanismului de moarte a celulei, deoarece această alegere este influențată de starea metabolismului energetic al celulei [2] .
În 2014, a fost descrisă o altă cale de formare a ROS în necroptoză. RIPK1 fosforilează proteina STAT3 și induce interacțiunea acesteia cu GRIM19, o subunitate a complexului I a lanțului respirator mitocondrial , în urma căreia STAT3 este transferat în mitocondrii și activează formarea ROS [4] .
Familia de enzime NADPH oxidaze joacă un rol deosebit de important în formarea ROS . Un număr de oxidaze ( Nox1 , Nox2, Nox3 , Nox4 și p47phox ) s-au dovedit a fi suprareglate în prezența TNF-α. Nox1 este activat de TNF-α și, prin urmare, duce la producerea de superoxid în celulele MEF. În timpul acestui proces, Nox1 formează un complex cu TRADD, RIP1 și GTPază mică Rac1 . Astfel, RIPK1 este necesar pentru formarea ROS în necroptoza indusă de TNF-α. Cu toate acestea, în celulele HT-29, ROS nu sunt necesare pentru necroptoza cauzată de TNF-α, imitații Smac și zVAD.fmk [2] .
NH2 - kinaza terminală c-Jun ( JNK [ ), activată de MLKL [4] , joacă un rol dublu în necroptoza indusă de TNF-α. Pe de o parte, JNK promovează supraviețuirea celulelor și suprimă apoptoza indusă de TNF-α; pe de altă parte, JNK acționează ca un semnal pronecrotic și declanșează moartea celulară indusă de TNF-α în fibroblaste . În anii 2010, au existat rapoarte că JNK poate promova producția autocrină de TNF-α prin activarea proteinei-1 activatoare ( AP-1 ) în celulele L929 tratate cu zVAD.fmk, ceea ce crește necroptoza [2] .
Translocaza nucleotidelor de adeninăMitocondriile sunt implicate în moartea celulelor necrotice nu numai prin ROS, ci și prin calea ADP / ATP . Sinteza ATP în mitocondrii necesită activitatea normală a translocazei adenin nucleotide , un purtător ADP/ATP situat în membrana mitocondrială interioară . Activitatea ANT este alterată prin interacțiunea cu VDAC și ciclofilina D (CYPD). CYPD este un regulator important al porilor de tranziție a permeabilității mitocondriale sau MPTP . S-a descoperit că suprimarea ANT dependentă de RIPK1 are loc în celulele U937 în timpul necrozei programate induse de TNF-α și zVAD.fmk. zVAD.fmk are potențialul de a interfera cu capacitatea ANT de a transporta ADP citoplasmatic, provocând astfel o scădere enormă a cantității de ATP produsă în mitocondrii. S-a demonstrat că atât TNF-a cât și RIPK1 sunt necesare pentru legarea zVAD.fmk la ANT, iar CYPD poate proteja celula de moarte prin inhibarea legării zVAD.fmk la ANT. S-a descoperit că suprareglarea persistentă a CYPD apare în mai multe tumori umane, printre care se numără tumorile mamare , ovariene și uterine . Cu toate acestea, alte studii au arătat că CYPD este necesară pentru moartea celulelor cauzată de deteriorarea oxidativă [2] .
NUOxidul nitric (II) (NO) este produs în celulele endoteliale de enzima endotelial oxid nitric sintetaza ( eNOS ) . Ia parte la multe procese fiziologice și patologice , cum ar fi relaxarea pereților vaselor de sânge , inflamație , proliferare și moarte celulară. NO interacționează cu mitocondriile și afectează bioenergetica celulară , precum și consumul de oxigen . NO poate provoca moartea programată a celulelor endoteliale, la fel ca TNF-α provoacă necroptoză: RIPK1, RIPK3 și ROS sunt, de asemenea, implicate în acest proces. Cu toate acestea, în cazul NO, nu este nevoie de receptori. Deoarece moartea celulelor necrotice indusă de NO este inhibată de necrotatina-1 și depinde de RIPK3 (și posibil și de RIPK1), poate fi considerată o variantă a necroptozei. Cu toate acestea, mecanismul acestei morți celulare este foarte diferit de necroptoza indusă de TNF-α și trebuie studiat în detaliu [2] .
Fosfolipaza A2 și lipoxigenazaFosfolipaza A2 (PLA2) este o familie de enzime care eliberează și degradează acizii grași liberi și lizofosfolipidele în poziția sn-2 a glicerofosfolipidelor . cPLA2 ( forma citosolică dependentă de calciu ) este un membru al familiei PLA2 care este necesar în primul rând pentru etapele inițiale ale metabolismului acidului arahidonic . Fosforilarea și calciul sunt necesare pentru activarea cPLA2. cPLA2 joacă un rol important în moartea celulelor necrotice indusă de TNF-α în celulele L929 și MEF, precum și în necroza celulelor epiteliale renale indusă de compuși chimici, cum ar fi oxidanții . Lipoxigenaza (LOX) este un efector în aval al PLA2 și este activată la concentrații mari de calciu datorită formării acizilor grași liberi. LOX provoacă hiperoxidarea lipidelor , ceea ce duce la distrugerea membranei celulare și a membranelor organelelor . Există rapoarte că LOX este implicat atât în apoptoză, cât și în necroptoză indusă de TNF-α [2] .
MLKLPseudokinaza MLKL joacă un rol important în stadiul efector al necroptozei. După fosforilarea RIPK3, acesta se oligomerizează și este transferat în membrana plasmatică, unde se leagă de fosfații de fosfatidilinozitol și modifică curentul ionilor de sodiu sau calciu prin canalele ionice corespunzătoare . Intrarea ionilor în celulă crește presiunea osmotică în interiorul acesteia, ceea ce contribuie la încălcarea integrității membranei plasmatice [5] . În plus, după cum sa menționat mai sus, MLKL activează JNK și promovează formarea ROS. Șoarecii cu deficit de MLKL sunt viabili și nu prezintă anomalii hematopoietice , dar nu dezvoltă pancreatită acută , indicând o probabilitate redusă de necroptoză [4] .
Spre deosebire de apoptoză, în care proteinele intracelulare foarte imunogene se află în interiorul corpurilor apoptotice și nu ies în exterior, necroptoza este însoțită de eliberarea conținutului celular în mediul extern și provoacă un răspuns puternic atât din partea imunității înnăscute , cât și din partea dobândită . Cu toate acestea, această formă imunogenă de moarte celulară are anumite funcții fiziologice [3] .
În mod normal, necroptoza apare atât în timpul dezvoltării organismului, cât și la vârsta adultă. La om, în timpul creșterii longitudinale a oaselor , condrocitele din plăcile epifizare mor pe calea necroptozei. În plus, necroptoza poate fi o formă alternativă de moarte celulară în condițiile în care apoptoza este imposibilă. La șoarecii care nu au activatorul de caspază Apaf1 , s-a demonstrat că celulele membranei interdigitale și timocitele mor prin necroptoză în loc de apoptoză. Este important ca moartea keratinocitelor lipsite de caspaza 8 să se producă prin necroptoză, nu prin apoptoză. S-a sugerat că cea mai veche formă de moarte celulară, care semăna cu necroza, a fost ulterior înlocuită de procese mai tinere și mai complexe, cum ar fi autofagia și apoptoza, care aveau avantaje față de selecție , deoarece erau mai potrivite pentru îndepărtarea celulelor și organelelor individuale. Această ipoteză poate explica cel puțin parțial de ce forma ancestrală a morții celulare este de obicei înlocuită cu altele, mai noi, dar este activată atunci când noi căi de moarte celulară eșuează [1] .
Reglarea necroptozei este cheia menținerii homeostaziei sistemului imunitar . Într-adevăr, în timp ce apoptoza joacă un rol clar în eliminarea celulelor T autoreactive și menținerea liniilor de celule T autotolerante, necroptoza este implicată în reglarea proliferării celulelor T. Studiile au arătat că caspaza 8 are, de asemenea, funcții non-apoptotice, cum ar fi necesară pentru proliferarea celulelor T, care va menține homeostazia la periferia sistemului imunitar și supraviețuirea celulelor T sub stimuli activatori. Într-adevăr, ștergerea caspazei 8 din liniile de celule T a dus la imunodeficiența și perturbarea homeostaziei celulelor T, limfopenia celulelor T , proliferarea celulelor T defecte după stimularea cu mitogeni sau antigeni și răspunsul afectat la infecțiile virale . Este de remarcat faptul că absența caspazei 8 a condus la o proliferare insuficientă și la reducerea viabilității celulelor T, dar acest lucru nu a fost asociat cu apoptoza, deoarece fragmentarea ADN-ului nu a fost observată în celulele T , un semn caracteristic al apoptozei. Scăderea proliferării celulelor T lipsite de caspaza 8 ar putea fi inversată cu necrotatine sau cu knockdown RIPK1. Mai târziu s-a dovedit că pierderea RIPK3 are același efect. Astfel, caspaza 8 este implicată în reglarea necroptozei în celulele T. Se crede pe scară largă că caspaza 8 inhibă necroptoza prin tăierea sau inhibarea permanentă a RIPC1 și RIPC3. Acest lucru a sugerat că în condiții fiziologice, caspaza 8 suprimă necroptoza în celulele T, dar în condiții patologice, de exemplu, în timpul unei infecții virale, caspaza 8 poate fi inactivată, determinând moartea celulelor T prin necroptoză [1] . Proteina parkin asociată cu boala Parkinson induce în mod normal necroptoza celulelor microgliale activate , prevenind inflamația țesutului nervos [6] .
Necroptoza joacă un rol în apărarea organismului împotriva agenților patogeni intracelulari . Atunci când un agent patogen (virus sau bacterie ) se leagă de receptorul corespunzător (prima linie de apărare a gazdei), unii dintre acești receptori declanșează o serie de reacții care duc la necroptoză prin activarea RIPK1 și/sau RIPK3. Bacteriile a căror patogeneză depinde de RIPK1 și RIPK3 includ Salmonella enterica serovar și S. typhimurium [5] . Celulele infectate cu virusuri mor adesea pe calea necroptozei, astfel încât aceasta din urmă poate fi considerată ca o reacție de protecție a organismului care elimină sursa pericolului [7] . Uneori, dimpotrivă, virusurile provoacă necroptoză. Citomegalovirusul declanșează necroptoză dependentă de RIPK3, dar independentă de RIPK1. În plus, DAI reacționează la prezența virusurilor în celulă și, de asemenea, activează necroptoza. În special, infecția cu virusul vaccinia, care exprimă un inhibitor viral al caspazei celulare, a fost letală la șoarecii cu deficit de RIPK3, dar nu și la șoarecii sănătoși. Astfel, celula infectată moare ca urmare a necroptozei în loc de apoptoză și astfel previne răspândirea în continuare a virusului. În plus, atât apoptoza, cât și necroptoza pot fi induse de interferonii de tip I și II , care contribuie la moartea și îndepărtarea celulelor infectate. Alți virusuri și bacterii intracelulare exprimă proteine care interferează cu activarea caspazei 8 și astfel fac celula mai predispusă la necroptoză [3] .
Necroptoza este asociată cu o serie de afecțiuni patologice, cum ar fi accidentul vascular cerebral și infarctul miocardic, infecții, boli neurodegenerative , pancreatită, pierderea celulelor fotoreceptoare , leziuni de ischemie-reperfuzie. Necroptoza celulelor epiteliale intestinale este implicată în dezvoltarea bolii inflamatorii intestinale. Prevenirea necroptozei mediate de RIPK3 a celulelor epiteliale s-a dovedit a fi necesară pentru a menține homeostazia intestinală. S-a demonstrat că pacienții care suferă de boala Crohn au niveluri ridicate de RIPK3 și necroptoză crescută în ileon , indicând un rol pentru acesta din urmă în dezvoltarea acestei boli [1] . Necroptoza poate fi, de asemenea, asociată cu dezvoltarea unui număr de boli de piele . Moartea neuronilor motori atât în scleroza laterală amiotrofică sporadică, cât și în cea ereditară are loc prin necroptoză [8] . Acesta din urmă este responsabil de moartea hepatocitelor în unele boli hepatice , cum ar fi steatohepatita [9] . Blocarea necroptozei cu necrostatine, cum ar fi necrostatina 1, poate fi eficientă în combaterea unor astfel de boli, precum și a unor tulburări traumatice (în special, leziuni ale măduvei spinării ) [3] [10] . Suprimarea RIPK3 contracarează afectarea creierului în hemoragia subarahnoidiană [11] .
Necroptoza este implicată în dezvoltarea multor boli cardiovasculare , precum ateroscleroza , leziunea de reperfuzie , infarctul miocardic , restructurarea cardiacă [12] .
În tromboza venoasă , în vene se formează cheaguri , care constau din celule sanguine și trombocite „blocate” într-o rețea de proteine plasmatice și cromatină . Cromatina provine din neutrofile moarte . S-a demonstrat că în timpul acestui proces neutrofilele mor prin necroptoză, care este declanșată de trombocitele activate [13] .
Există tot mai multe dovezi ale implicării necroptozei în dezvoltarea anumitor tipuri de cancer . Mai multe componente ale sistemului de reglare a necroptozei, inclusiv deubiquitinarea RIPK3 și CYLD , s-au dovedit a fi defecte în celulele leucemiei limfocitare cronice . Mutațiile CYLD au fost identificate și în celulele canceroase epidermice . În cazul limfomului non-Hodgkin , există o asociere între polimorfismele din gena RIPK3 și un risc crescut de a dezvolta tumori. Necroptoza este un mecanism important de creștere a sensibilității celulelor tumorale la medicamentele anticanceroase , iar îmbunătățirea acesteia poate reprezenta un instrument terapeutic important pentru combaterea celulelor tumorale, în special a celor rezistente la apoptoză: rezistența la apoptoză apare adesea în celulele canceroase pe fondul chimioterapiei anticanceroase . 1] . De exemplu, medicamentul antitumoral shikonin are un efect antitumoral în osteosarcom prin declanșarea necroptozei dependente de RIPK1 și RIPK3 [14] . Medicamentul rezibufogenin declanșează necroptoza mediată de RIP3 în celulele canceroase de colon , prevenind creșterea tumorii [15] . Metabolitul secundar al Talaromyces sp. cunoscut sub numele de rasfonină declanșează apoptoza, autofagia și necroptoza în celulele canceroase de rinichi [16] . Medicamentul anticancer dasatinib , care este utilizat în anumite tipuri de leucemie , are un efect negativ puternic asupra inimii și anume declanșează necroptoza cardiomiocitelor mediată de proteina HMGB1 [17] .
Deoarece necroptoza provoacă un răspuns imun puternic atât din partea imunității înnăscute, cât și din partea adaptivă, blocarea necroptozei poate facilita foarte mult supraviețuirea transplantului de organe [3] .
| Tipuri de moarte celulară | |
|---|---|
| neprogramabile | Necroză |
| Programabil |
|