Entoza ( în engleză entosis ) este un tip de moarte celulară programată , în care o celulă epitelială este absorbită de o altă celulă epitelială și ulterior moare în vacuola sau lizozomul celulei absorbante. Entoza este adesea observată în tumori, deoarece este declanșată de pierderea contactului dintre celulă și matricea extracelulară , care este cel mai frecvent întâlnită în celulele canceroase [1] . S-a demonstrat, de asemenea, că entoza joacă un rol important în dezvoltarea embrionară a mamiferelor .
Alte tipuri de moarte celulară, care sunt însoțite de interiorizarea unei celule în interiorul unei alte celule, includ fagoptoza (de exemplu, absorbția neuronilor de către celulele gliale ), emperipoleza suicidară (de exemplu, limfocitele T din interior ). hepatocite ), emperitoza ( ucigași naturali în interiorul celulelor tumorale ), canibalism (de exemplu, limfocite în celulele metastazante ale melanomului ), canibalism cu celule homotipice ( celule de adenocarcinom pancreatic ) [2] .
Structurile neobișnuite, care sunt o celulă în interiorul unei alte celule, au fost descrise de Karl Joseph Ebert în 1864. A găsit celule epiteliale care conţin limfocite în interior [3] . Entoza a fost caracterizată pentru prima dată de Michael Overholtzer și colab. în 2007 și descrisă ca o formă de „canibalism celular” în limfoblastele care au fost izolate de la pacienții cu boala Huntington [4] . În 2009, Comitetul de nomenclatură privind moartea celulară a inclus entoza în lista sa [5] . Se propune să se considere ca moarte celulară de tip IV [6] .
Procesul de absorbție a unei celule de către alta poate fi observat în timpul sporulării în bacterii și amibe prădătoare , care sunt astfel salvate de foame. Absorbția unei celule de către o altă celulă nu este neobișnuită la metazoarele adevărate ( Metazoa ). De exemplu, adesea însoțește moartea celulară în timpul dezvoltării nematodului Caenorhabditis elegans și poate fi observată în celulele asistentei . La mamifere , au fost descrise diverse variante de structuri, reprezentând o celulă în interiorul alteia și, de obicei, aceste descrieri au fost făcute de patologi . De exemplu, timocite au fost găsite în interiorul celulelor de îngrijire a timusului , celule imunitare în interiorul megacariocitelor . Astfel de structuri sunt deosebit de frecvente în tumori . Astfel, canibalismul celular este un proces străvechi, conservat de-a lungul evoluției [2] .
Pe baza caracteristicilor morfologice , se disting cinci stadii de entoză. În prima etapă, celula absorbită are o formă rotunjită și își păstrează dimensiunea naturală. Membrana sa plasmatică este în contact strâns cu membrana vacuolei entotice . În a doua etapă, celula absorbită începe să se micșoreze și formează excrescențe scurte îndreptate către membrana vacuolei entotice. Nucleul rămâne rotund, cromatina este difuză, iar nucleolii sunt clar vizibili. În a treia etapă, dimensiunea celulei absorbite continuă să scadă, celula însăși și nucleul său capătă o formă neregulată. Vacuolele se acumulează în citoplasmă , cromatina se condensează, iar nucleolii devin mai puțin vizibili. În a patra etapă, celula absorbită și nucleul ei sunt din ce în ce mai deformate, continuă formarea intensivă a vacuolelor citoplasmatice, iar nucleolii dispar. La ultima, a cincea etapă, în interiorul celulei gazdă rămân doar resturile celulei absorbite. Cel mai adesea, cazurile de entoză în etapa a doua sunt detectate în cultura celulară [5] .
Au fost descrise 2 tipuri de entoză - homo- și heterotip, în care celulele, respectiv, de unul sau mai multe tipuri interacționează [7] [8] . Unii cercetători consideră entoză doar acele cazuri în care celulele de același tip interacționează [9] .
Entoza este declanșată de detașarea celulelor din matricea extracelulară , ca și în altă formă de moarte celulară programată, anoikis , deși mecanismele acestor tipuri de moarte celulară programată diferă semnificativ. Din acest motiv, entoza este observată în principal în celulele canceroase , deoarece acestea nu sunt de obicei atașate nici de matricea extracelulară, nici una de alta. Cu toate acestea, entoza a fost găsită și în celulele epiteliale complet atașate . S-a demonstrat că mitoza și lipsa de glucoză pot contribui la aceasta [10] [2] .
Spre deosebire de fagocitoză , entoza implică contacte epiteliale de adeziune , care includ receptorul de adeziune intercelular E-caderina , precum și o proteină care leagă contactele de adeziune de citoschelet , α-catenina . E-cadherina și α-catetina sunt necesare și suficiente pentru entoză în celulele canceroase de sân . Celulele înghițite de entoză, spre deosebire de celulele fagocitate, participă activ la absorbția lor cu ajutorul GTPazei RhoA și kinazelor efectoare ROCKI și ROCKII . Supraexprimarea RhoA sau ROCKI/II este suficientă pentru a declanșa absorbția celulelor epiteliale care exprimă cadherină , astfel încât entoza seamănă mai mult cu activitatea celulară invazivă și formarea celulelor în celulă decât simpla absorbție. Într-adevăr, o celulă care se internalizează de-a lungul căii de entoză prezintă sângerări , care este caracteristică celulelor invazive care se mișcă într-o manieră amoeboid . Lanțurile ușoare și grele de actină și miozină se acumulează în celulele care se internalizează în cortexul celular opus joncțiunii intercelulare cadherinei, dar nu și în celulele absorbante, așa cum se întâmplă în timpul fagocitozei. În plus, în timpul fagocitozei sunt absorbite doar celulele moarte sau pe moarte, în timp ce în timpul entozei, cele vii [11] . Împreună cu actina și miozină, RhoA, ROCKI și ROCKII, precum și formina de polimerizare a actinei dependentă de RhoA mDia1 sunt localizate în cortexul celulei absorbite . Formarea zonei de contracție actină-miozină, care se polarizează astfel încât să asigure pătrunderea unei celule în alta, este asigurată de proteine: proteina activatoare Rho-GTPaza (GAP), care este atrasă de contactele intercelulare cu cadherină și suprimă RhoA, precum și factorul metabolic guanină Rho nucleotids (GEF), care este atras de capătul distal al cortexului celulei ingerate și activează RhoA [12] .
Celulele înghițite de entoză tind să moară, deși unele se divid în vacuole în interiorul celulelor gazdă sau chiar lasă celula gazdă intactă și capabilă să se reproducă. Faptul că o celulă înghițită de entoză poate părăsi celula gazdă indică faptul că programul de moarte nu este declanșat în celulele înghițite înainte de absorbție. Într-adevăr, celulele care suferă entoză nu prezintă fosfatidilserina pe membrana lor , care funcționează ca un semnal „mănâncă-mă” și este necesar pentru fagocitoză [12] . Celula absorbită este situată în interiorul vacuolei entotice a celulei gazdă. În cele din urmă, vacuolele entotice fuzionează cu lizozomii , iar celula din interiorul vacuolei este distrusă [13] .
Moartea celulară în timpul entozei are loc în absența activării caspazei-3 caracteristică apoptozei , iar celulele moarte nu prezintă semne de apoptoză, cum ar fi fragmentarea ADN-ului . Moartea unor astfel de celule nu este prevenită prin administrarea inhibitorului de apoptoză Bcl-2 . Moartea celulelor absorbite de entoză seamănă cu autofagia în unele proprietăți , deoarece acumulează autofagozomi. Cu toate acestea, în acest caz, autofagia este necesară pentru supraviețuirea celulei, deoarece atunci când autofagia este blocată, celula moare prin apoptoză. Deoarece celulele înghițite sunt izolate de nutrienții și factorii de creștere prezenți în mediu, este probabil ca înfometarea să inducă autofagie. Deoarece autofagia are ca scop supraviețuirea celulei înghițite, pare ciudat că proteinele autofagiei sunt necesare pentru moartea celulei înghițite. În acest caz, proteinele autofagie nu sunt implicate în formarea autofagozomilor, dar direcționează lipidarea lanțului ușor 3 (LC3) al proteinei 1A asociate cu microtubuli și atașarea acesteia la vacuolele cu o singură membrană. Lipidarea LC3 pe vacuolele entotice promovează fuziunea cu lizozomii, astfel încât moartea celulelor în timpul entozei are loc datorită distrugerii lizozomale dependente de autofagie a celulelor vii înghițite [12] .
Nutrienții formați după distrugere sunt transferați în citosol , iar vacuolele sunt supuse procesării, al cărei mecanism nu este încă pe deplin înțeles. S-a demonstrat că vacuolele entotice se împart în vacuole mai mici, în timp ce conținutul vacuolelor entotice este distribuit de-a lungul rețelei lizozomale. Diviziunea vacuolelor este reglată de serină/treonin kinaza mTORC1 , care este localizată în membrana vacuolei din jurul celulei înghițite [13] .
Mecanismul de entoză provocat de mitoză este oarecum diferit de cel descris mai sus. În mitoză, entoza are loc atunci când o celulă epitelială în diviziune invadează o celulă învecinată pentru a forma o structură celulă în interiorul unei celule. Ulterior, celula interioară moare și este distrusă. Procesul poate începe în orice stadiu al mitozei. În timpul mitozei, entoza poate apărea într-o varietate de configurații: două celule fiice sunt interiorizate în interiorul uneia sau celule diferite, uneori se formează chiar structuri asemănătoare păpușilor: una dintre celulele fiice este interiorizată în interiorul celeilalte și, la rândul său, se introduce în celula vecină. În mitoză, entoza este declanșată în absența proteinei Cdc42 , la inhibarea Rap1 , la oprirea mitotică în stadiul de prometafază (de exemplu, după tratamentul cu nocodazol ) și în unele celule canceroase. Proteinele cheie implicate în entoza mitotică sunt Rho, ROCK, miozina, actina, α-catenina, adică, spre deosebire de entoza cauzată de pierderea conexiunii cu matricea, cadherinele nu sunt implicate în entoza mitotică [2] .
Entoza poate fi declanșată în condiții de deficit de glucoză. Astfel, în celulele canceroase de sân aderente ale liniei MCF7, în absența glucozei timp de 72 de ore, mai mult de 30% din celule s-au interiorizat în vecinii lor. Celula înghițită servește ca o sursă suplimentară de nutrienți pentru celula gazdă, contribuind astfel la supraviețuirea și chiar la proliferarea acesteia. Lipsa de glucoză, în plus, accelerează foarte mult entoza. Dacă în condiții normale aceasta din urmă durează aproximativ o zi, atunci cu lipsă de glucoză, aproximativ 60% din celule sunt moarte la 5 ore după absorbție [2] . Trebuie remarcat faptul că, în condiții de deficit de glucoză, celulele mor și pe calea apoptozei și necrozei [14] . S-a demonstrat că atunci când glucoza este deficitară, celulele absorbante („învingătoare”) sunt celule în care nivelul de exprimare al protein kinazei activate de AMP (AMPK) este mai scăzut. AMPK acționează ca un senzor al stării energetice a celulei. Astfel, se poate concluziona că entoza este o formă de răspuns complex al unei populații celulare la înfometarea de glucoză [15] .
La șoareci, la implantarea embrionului , celulele epiteliale ale uterului trebuie îndepărtate, astfel încât embrionul să se poată atașa de peretele său. S-a demonstrat că celulele epiteliale suferă entoză în trofectodermul blastocistului pentru a permite implantarea. La animalele cu kinaze ROCK suprimate, implantarea nu a avut loc. Imunocolorarea a arătat că β-catenina este situată la granița celulelor absorbite și absorbante . Moartea celulelor epiteliale internalizate a avut loc în absența caspazei 3, astfel încât moartea nu a avut loc conform programului de apoptoză. Astfel, există primele dovezi că entoza este implicată în dezvoltarea embrionară a mamiferelor [12] [11] . În 2017, s-a demonstrat că în timpul hibernării la țestoasa din Orientul Îndepărtat ( Pelodiscus sinensis ) , celulele Sertoli absorb spermatozoizii de-a lungul căii entozei [16] .
S-a demonstrat că entoza crește instabilitatea genomică a celulei înghițitoare (celula gazdă), deoarece îi afectează citokineza și, prin urmare, duce la aneuploidia celulelor fiice. Multe celule canceroase de sân entotice au nuclei multipli , astfel încât este posibil ca incidența mare a celulelor multinucleate în liniile de celule să se datoreze frecvenței ridicate a entozei. Celula gazdă adesea nu reușește să se dividă normal după entoză din cauza defectelor de formare a inelului contractil [6] .
Structurile celulare asemănătoare entozei au fost descrise pentru multe tipuri de cancer, cum ar fi cancerul de sân, colon , ficat , pancreas , rinichi [17] și alte organe. S-a demonstrat că entoza poate fi stimulată de oncogene , de exemplu, Kras [8] . Când este crescută în cultură de probe clinice de cancer de sân, s-a demonstrat că proteina β-catenină este situată la granița celulelor absorbante și absorbite, iar lanțurile uşoare de miozină fosforilate de ROCK I/II sunt localizate în cortexul celulelor absorbite . celulă. Uneori, în tumori se găsesc structuri complexe a trei celule situate una în cealaltă. Entoza poate rezista la creșterea celulelor tumorale. Suprimarea entozei prin distrugerea proteinelor autofagie îmbunătățește creșterea malignă a celulelor tumorale. Deoarece entoza este declanșată de detașarea celulelor din matricea extracelulară, care declanșează și procesul de moarte anoikis, care este suprimat în timpul metastazelor , se poate concluziona că entoza acționează ca un mecanism care încetinește creșterea celulelor tumorale. Cu toate acestea, s-a demonstrat că entoza poate provoca aneuploidie, care favorizează dezvoltarea tumorii [17] . În entoză, diviziunea celulară înghițitoare este perturbată din cauza blocării formării brazdelor, ducând adesea la citokineza afectată . De asemenea, s-a demonstrat că celulele absorbante preiau nutrienți din celulele absorbite care suferă entoză, ceea ce favorizează creșterea celulelor tumorale în condiții de foame [12] .
Efectele opuse ale entozei asupra creșterii celulare pot promova competiția între două celule adiacente, în care celula înghițită moare și „pierde”, în timp ce celula care înghite primește nutrienți și „câștigă”. Această competiție se bazează pe diferența de activitate a căii Rho și a complexului de actomiozină al celulelor învecinate [12] . În competiția dintre o celulă normală și o celulă care a suferit o transformare malignă, aceasta din urmă „învinge” întotdeauna, confirmând astfel că activarea oncogenelor este asociată cu capacitatea de a „învinge”. În plus, s-a demonstrat că celulele care suferă deformarea mecanică mai ușor decât cele normale sunt mai capabile de „învins”, ceea ce este caracteristic și celulelor tumorale [8] . Deformarea mecanică este controlată de RhoA și complexul de actomiozină. Absorbția celulară este reglată de Kras și Rac , care afectează miozina [18] .
| Tipuri de moarte celulară | |
|---|---|
| neprogramabile | Necroză |
| Programabil |
|