程序性坏死

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程序性坏死 (Necroptosis) 是一种受调控的细胞炎症性死亡形式,其在形态学上表现为典型的坏死特征(如细胞肿胀、细胞器功能障碍和质膜破裂),但在分子机制上却是由高度精确的信号通路驱动的。与细胞凋亡不同,程序性坏死不依赖于 Caspase 的活性;相反,它是在 Caspase-8 功能受阻时,通过 RIPK1RIPK3MLKL 组装成“坏死小体”来启动的。这种死亡方式会释放大量损伤相关分子模式 (DAMPs),从而引发强烈的固有免疫反应和炎症。

程序性坏死
Necroptosis · 详细生化参数
核心分子:RIPK3 与 MLKL
死亡类型 受调控的坏死 (RCD)
关键启动酶 RIPK1, RIPK3
执行蛋白 MLKL (伪激酶)
分子复合物 坏死小体 (Necrosome)
核心抑制因子 Caspase-8
形态学特征 胞吞肿胀、质膜穿孔
免疫后果 促炎性死亡
常用抑制剂 Necrostatin-1 (Nec-1)

分子路径:死亡之轮的组装


程序性坏死的发生是一个从信号识别到物理穿孔的多步级联过程:

  • 诱导与制约: 当死亡受体(如 TNFR1)受到 TNF-α 刺激,且胞内 Caspase-8 被病毒抑制或药物阻断时,RIPK1 不再被切割,从而获得募集 RIPK3 的能力。
  • 坏死小体 (Necrosome) 组装: RIPK1 与 RIPK3 通过其 RHIM 结构域 发生同型相互作用,形成微米级的淀粉样纤维复合物——坏死小体。在此平台上,RIPK3 发生自身磷酸化并募集底物 MLKL
  • MLKL 磷酸化与转位: RIPK3 将 MLKL 磷酸化,导致 MLKL 发生构象改变并从单体聚合成寡聚体。随后,活化的 MLKL 迁移至细胞质膜。
  • 膜穿孔与裂解: MLKL 寡聚体插入磷脂双分子层,直接破坏质膜的完整性,导致细胞内含物及 DAMPs 迅速释放。

细胞凋亡 vs 程序性坏死


特征 细胞凋亡 (Apoptosis) 程序性坏死 (Necroptosis)
Caspase 依赖性 高度依赖 (Casp-3/8/9) 非依赖 (被 Casp-8 抑制)
核心执行分子 Caspases RIPK3, MLKL
质膜状态 保持完整,形成凋亡小体 迅速破裂,内容物释放
炎症反应 通常是非炎症性的 高度促炎性

生理意义与病理临床

程序性坏死在进化上是作为一种“备用死亡方案”而存在的:

  • 抗病毒防御: 许多病毒会产生抑制 Caspase 的蛋白(如痘病毒的 CrmA)以逃避凋亡。程序性坏死能作为一种补救机制消灭受感染细胞并唤醒免疫系统。
  • 缺血再灌注损伤: 在心肌梗死或中风中,细胞大量死于程序性坏死,导致严重的组织炎症和继发性损伤。
  • 肿瘤免疫: 诱导肿瘤细胞发生程序性坏死(而非凋亡)可以作为一种新型免疫疗法,利用其促炎特性将“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”。

关键相关概念

  • 坏死小体 (Necrosome): 包含磷酸化的 RIPK1、RIPK3 和 MLKL 的大型信号转导复合物。
  • Caspase-8 程序性坏死的“安全锁”,通过切割 RIPK1 和 RIPK3 来阻止该路径。
  • RHIM 结构域 蛋白之间发生淀粉样聚合的关键结构基元。
       学术参考文献与权威点评 [Academic Review]
       

[1] Degterev A, et al. (2005). Chemical inhibitor of nonapoptotic cell death with therapeutic potential for ischemic brain injury. Nature Chemical Biology. 1(2):112-9.
[权威点评]:该研究定义了“Necroptosis”并发现了其首个特异性抑制剂 Nec-1,开启了这一领域的研究。

[2] He S, et al. (2009). Receptor interacting protein kinase-3 determines cellular necrosis in response to TNF activation. Cell. 137(6):1100-11.
[学术点评]:王晓东教授团队的突破性发现,确立了 RIPK3 作为程序性坏死关键开关的地位。

[3] Sun L, et al. (2012). Mixed lineage kinase domain-like protein mediates necrosis signaling downstream of RIP3 kinase. Cell.
[学术点评]:首次鉴定出 MLKL 作为程序性坏死最终执行蛋白的里程碑式研究。

           程序性坏死 · 知识图谱
诱导受体 TNFR1FasTLR3TLR4ZBP1
关键激酶 RIPK1 (Ser/Thr 激酶)•RIPK3 (核心控制)
执行机制 MLKL 磷酸化•寡聚化•质膜穿孔