細胞焦亡的研究進展及多糖在細胞焦亡中的潛在作用

范文濤，呂 凱，吳陳顥，金周雨，姜 雨,*，宋 慧,2,*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學生命科學學院，吉林 長春 130118；2.吉林農(nóng)業(yè)大學 教育部食藥用菌工程研究中心，吉林 長春 130118）

焦亡是一種以促炎形式調(diào)節(jié)細胞程序性死亡的方式，與凋亡、壞死以及鐵死亡不同，其特點是依賴炎癥胱天蛋白酶（Caspases），并伴有大量的促炎細胞因子白細胞介素（interleukin，IL）-1β和IL-18的釋放。多種物質(zhì)可以通過刺激模式識別受體，激活焦亡相關(guān)信號通路，產(chǎn)生細胞因子，促使細胞膨脹、爆裂，引發(fā)細胞焦亡。近年來研究表明，細胞焦亡存在于多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程中，如感染性疾病、心臟病、動脈粥樣硬化、癌癥、消化道疾病、糖尿病等。因此，這種新型程序性死亡方式üü細胞焦亡受到學者們廣泛關(guān)注。

多糖是一種由多種單糖通過糖苷鍵連接而成的碳水化合物聚合物，在生物體內(nèi)具有重要的作用。據(jù)報道，多糖具有調(diào)節(jié)免疫、抗氧化、抗腫瘤等多種生物活性，且具有毒性低、副作用小等諸多優(yōu)點。但多糖是否可以通過目前已被研究的相關(guān)信號通路調(diào)節(jié)細胞焦亡鮮見報道，本文通過查閱近年來國內(nèi)外研究報道，試圖闡明細胞焦亡機制、引起焦亡信號的通路與各類疾病的關(guān)系，以及多糖在細胞焦亡相關(guān)信號通路中的作用，探討多糖對細胞焦亡的潛在影響。

1 細胞焦亡

“細胞焦亡”一詞是由Boise等最先使用，采用希臘語“Pyro”用來表示細胞死亡過程中伴隨炎癥產(chǎn)生的特征，與凋亡（Apoptosis）類似，結(jié)合與詞根“ptosis”組合而成，命名為焦亡。在侵襲性致病菌志賀氏菌和沙門氏菌感染巨噬細胞過程中，首次觀察到細胞焦亡的發(fā)生，它們通過分泌的效應蛋白沙門氏菌侵襲蛋白B（invasion protein B，SipB）和細胞核因子（nuclear，factor，NF）-κB抑制蛋白（inhibitor of NF-κB，IκB）激活巨噬細胞表達Caspase-1，從而引發(fā)細胞死亡。起初，此死亡過程被歸類為凋亡，但在后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)感染過程中Caspase-1引起的細胞死亡過程與傳統(tǒng)的凋亡過程有很大差別。此死亡過程迅速，細胞膜的完整性被破壞，并伴隨著明顯的炎癥反應發(fā)生，因此從凋亡中區(qū)分出來，而作為另一種程序性死亡方式。隨著對細胞焦亡研究的不斷深入，2018年細胞死亡命名委員會將細胞焦亡概念修正為：一種依賴于Gasdermin家族蛋白形成質(zhì)膜膜孔的可調(diào)控的細胞死亡，并非完全依賴炎性Caspase的活化而完成。

1.1 細胞焦亡的特征

典型的細胞凋亡特征（內(nèi)在和外在）表現(xiàn)為：細胞核固縮、核染色質(zhì)邊集、細胞膜及各細胞器膜完整、膜可發(fā)泡成芽形成凋亡小體與細胞內(nèi)成分分離、不引起周圍組織炎癥反應和修復再生。因此細胞凋亡是免疫沉默的過程。焦亡不同于凋亡，但也具有相似的特征，如細胞核固縮、染色質(zhì)DNA斷裂等。細胞焦亡也具有其獨特的形態(tài)學特征，包括細胞膜上形成10～15 nm的小孔、細胞內(nèi)離子平衡被破壞、水內(nèi)流、細胞腫脹繼而破裂、細胞發(fā)生滲透性溶解并且引起周圍組織炎癥。

1.2 細胞焦亡的分子機制

1.2.1 細胞焦亡的經(jīng)典途徑

細胞內(nèi)外存在多種模式識別受體，當細胞受到損傷相關(guān)模式分子模型（damage-associated molecular patterns，DAMP）或病原相關(guān)模式分子（pathogenassociated molecular patterns，PAMP）刺激時，便會促進炎癥小體相關(guān)蛋白組裝活化（炎癥小體根據(jù)受體蛋白不同分為核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白（NOD-like receptor protein，NLRP）1、NLRP2、NLRP3、黑素瘤缺乏因子2（absent in melanoma 2，AIM2）及核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域（nucleotide-binding oligomerzation domain，NOD）樣受體C4（NOD-like receptor C4，NLRC4）等），被活化的炎癥小體會進一步激活炎性Caspase蛋白，如Caspase-1，活化的Caspase-1通過剪切前體pro-IL-1β和pro-IL-18使其成為有活性的IL-1β、IL-18，活化的Caspase-1也可通過切割Gasdermin家族蛋白，如Gasdeimin D，形成活性N-末端p30片段。16個N-末端片段相互組合形成直經(jīng)10～15 nm的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，并錨定到細胞膜上，促使細胞因子釋放導致炎性細胞死亡。在Caspase-1依賴的焦亡經(jīng)典信號通路中，炎癥小體起著舉足輕重的地位（圖1）。

炎癥小體被激活的過程可分為啟動和激活兩個階段（圖1）。啟動階段：由微生物分子或內(nèi)源性細胞因子刺激，通過激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB導致NLRP3和pro-IL-1β上調(diào)。Caspase-8和FADD通過激活NF-κB途徑參與啟動。Lys63特異性去泛素化酶BRCC36和IRAK1獨立于轉(zhuǎn)錄調(diào)控NLRP3炎癥小體的活化。激活階段：通過多種刺激物如ATP、成孔毒素、病毒RNA和顆粒物等刺激使NLRP3、ASC、Pro-Caspase-1及調(diào)節(jié)蛋白Nek7組裝形成炎癥小體。炎癥小體組裝后，Pro-Caspase-1通過誘導鄰近的自身蛋白溶解被激活，形成有活性的Caspase-1，完成NLRP3炎癥小體激活。NLRP3炎癥小體可以被多種刺激激活，其中K流出是NLRP3炎癥小體激活的充分和必要條件。Ca信號轉(zhuǎn)導可能導致線粒體功能紊亂，并與NLRP3炎癥小體活化有關(guān)。線粒體功能障礙衍生信號，如mtROS、mtDNA或心磷脂外化，也被認為可介導NLRP3的激活。MAVS可介導RNA病毒誘導NLRP3活化。溶酶體破裂引起的K流出和組織蛋白酶的釋放激活NLRP3。

圖1 細胞焦亡經(jīng)典與非經(jīng)典途徑信號通路指示圖[23,26-31]Fig.1 Classical and non-classical signaling pathways of pyroptosis[23,26-31]

作為細胞焦亡經(jīng)典途徑核心的炎癥小體，其活化機制尚未獲得統(tǒng)一認識。其中K外排在NLRP3激活中的作用已被證實，而Ca信號、活性氧（reactive oxygen species，ROS）和線粒體功能障礙的作用仍然沒有統(tǒng)一的結(jié)論。因此，整合各類刺激條件在激活炎癥小體中的作用是未來研究細胞焦亡需要解決的問題。

1.2.2 細胞焦亡非經(jīng)典途徑

細胞焦亡非經(jīng)典途徑是對革蘭氏陰性菌的獨特免疫反應。如圖1所示，在非經(jīng)典途徑中，脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）通過轉(zhuǎn)染或感染進入胞漿，激活Caspase-4、5、11。激活的Caspase-4、5、11通過裂解消皮素D（gasdermin D，GSDMD）形成N端p30結(jié)構(gòu)，進而通過在細胞膜上形成孔來破壞細胞功能，觸發(fā)細胞焦亡。活化的Caspase-4、5、11也通過觸發(fā)Pannexin-1通道的開放，促使K外排，進而誘導NLRP3炎癥小體激活以及IL-1β釋放。從Pannexin-1通道釋放的ATP激活P2X7R，進一步促進K外排，刺激炎癥小體的組裝，引發(fā)細胞焦亡。在非經(jīng)典的焦亡信號通路中，焦亡的過程不需要Caspase-1，但IL-1β和IL-18的分泌需要Caspase-1的介導。目前對細胞焦亡非經(jīng)典途徑的研究尚不全面，與焦亡經(jīng)典途徑之間的關(guān)系還需深入研究。

1.2.3 細胞焦亡的其他途徑

除細胞焦亡經(jīng)典途徑與非經(jīng)典途徑外，還存在由Caspase-3、顆粒酶等誘導的細胞焦亡。因沒有統(tǒng)一的歸類方式，本文現(xiàn)將其歸類為細胞焦亡其他途徑（圖2）。Zhou Zhiwei等發(fā)現(xiàn)細胞毒性淋巴細胞（如細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTLs）、自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）等）中的顆粒酶A（granzyme A，GzmA）可以經(jīng)穿孔素（perforin）進入靶細胞，通過水解消皮素B（gasdermin B，GSDMB）分子Lys229/Lys244位點誘導靶細胞發(fā)生焦亡（圖2左）。有研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)誘導細胞凋亡的關(guān)鍵蛋白Caspase-3也可誘導細胞焦亡的發(fā)生。Caspase-3誘導的細胞焦亡與Caspase-1、4、5/11切割GSDMD誘導的細胞焦亡機制不同。Caspase-3切割Gasdermin家族中另一成員Gasdermin-E（GSDME）生成N-末端片段（GSDME-N），該片段通過在質(zhì)膜上形成孔來執(zhí)行焦亡。在嵌合抗原受體T細胞（chimeric antigen receptor T，CAR-T）免疫療法中，CAR-T細胞釋放的GzmB可以通過穿孔素進入細胞，并活化Caspase-3，活化的Caspase-3通過切割GSDME來激活Caspase非依賴性的焦亡（圖2中）。在高表達GSDME的腫瘤細胞中，用傳統(tǒng)的化療藥物處理細胞，可以使凋亡關(guān)鍵蛋白Caspase-3活化，識別內(nèi)源性GSDME，導致細胞焦亡，進而控制腫瘤細胞生長（圖2右）。由于細胞中存在轉(zhuǎn)運必需內(nèi)體分選復合物（endosomal sorting complex required for transport，ESCRT）介導的孔修復機制，因此GSDME的表達量決定著細胞是凋亡還是焦亡，通常在GSDME低表達的細胞中發(fā)生凋亡，而GSDME高或中等表達的細胞則直接發(fā)生GSDME介導的焦亡。

圖2 細胞焦亡其他途徑信號通路指示圖[45,49-50]Fig.2 Other signaling pathways of pyroptosis[45,49-50]

細胞焦亡其他途徑主要在腫瘤細胞中被發(fā)現(xiàn)，并且在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中占據(jù)重要位置，現(xiàn)已成為一種克服腫瘤耐藥性、提高抗腫瘤藥物治療效果的一種新方法。

2 細胞焦亡與相關(guān)疾病的關(guān)系

細胞焦亡是一種促炎性細胞死亡，也是集促炎與細胞死亡于一身的新型細胞死亡方式，在多種疾病中發(fā)揮著重要作用。NLRP3等炎癥小體活化及下游效應分子的激活存在于焦亡經(jīng)典途徑與非經(jīng)典途徑中，故探究NLRP3炎癥小體及其下游效應分子的表達可間接了解細胞焦亡情況。在焦亡其他途徑中Caspase-3在介導腫瘤殺傷過程中起到至關(guān)重要的作用。

2.1 焦亡經(jīng)典途徑與疾病的關(guān)系

NLRP3炎癥小體作為焦亡經(jīng)典途徑的核心，在細胞焦亡中起著至關(guān)重要的作用。依賴NLRP3炎癥小體的細胞焦亡導致的IL-1β水平增加和長時間局部炎癥影響著免疫性疾病及腫瘤相關(guān)疾病。在阿爾茨海默癥中，NLRP3炎癥小體在小膠質(zhì)細胞內(nèi)聚集激活時，導致Caspase-1的裂解和下游IL-1β的活性增加。同時，NLRP3的激活會使Tau激酶和磷酸酶活性降低，進一步抑制Tau高磷酸化和聚集，并進一步促進阿爾茨海默癥的病程進展。人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）對小膠質(zhì)細胞也具有相似的作用，HIV-1殼膜蛋白結(jié)構(gòu)GP120可誘導小膠質(zhì)細胞NLRP3依賴性焦亡和IL-1β的產(chǎn)生。抑制小膠質(zhì)細胞NLRP3炎性體的激活，可以減輕GP120介導的神經(jīng)炎性因子釋放和神經(jīng)元損傷。通過緩慢給藥方式向轉(zhuǎn)基因小鼠注射新型選擇性NLRP3抑制劑MCC950后，不僅可以減輕神經(jīng)炎癥和神經(jīng)元死亡，而且還可以促進神經(jīng)元再生，恢復受損的神經(jīng)認知功能。在艾滋病誘發(fā)的腎病中，HIV會以劑量和時間依賴性的方式通過NLRP3/Caspase-1途徑誘導足細胞的焦亡，加快艾滋病相關(guān)腎病的發(fā)展。除HIV病毒外，結(jié)核分枝桿菌侵入機體后可以通過Caspase-1/NLRP3/GSDMD介導人單核細胞和巨噬細胞的焦亡，此方式是結(jié)核分枝桿菌感染引起細胞毒性的主要方式。川崎?。↘awasaki disease，KD）是一種免疫性的血管炎，有研究發(fā)現(xiàn)，由高遷移率族蛋白B1（（high-mobility group box 1 protein，HMGB1）/晚期糖基化終產(chǎn)物受體（receptor for advanced glycation endproducts，RAGE）/組織蛋白酶B（cathepsin B）信號激活的NLRP3炎癥小體依賴的內(nèi)皮細胞焦亡是導致KD冠狀動脈內(nèi)皮損傷和炎癥反應的重要誘因。痛風性關(guān)節(jié)炎（gout arthritis，GA）是一種持續(xù)性高尿酸血癥期間因尿酸鹽沉積在關(guān)節(jié)而引起的常見炎癥性關(guān)節(jié)炎，其發(fā)生常伴隨著細胞焦亡。尿酸鈉（monosodium urate，MSU）作為GA的主要誘導因子，可以通過溴結(jié)構(gòu)域蛋白4（bromodomain-containing protein 4，BRD4）/NF-κB/NLRP3/GSDMD信號傳導導致大鼠滑膜中巨噬細胞焦亡，BRD4特異性抑制劑（JQ-1）能夠抑制這種細胞焦亡的發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)，在由MSU誘導的GA大鼠和成纖維樣滑膜細胞（fibroblast-like synoviocytes，F(xiàn)LS）模型中，MSU降低了FLS細胞的活力并促進FLS細胞的焦亡，上調(diào)了GA大鼠滑膜組織中NLRP3、ASC、裂解的Caspase-1、裂解的N端GSDM和IL-1β的表達。微小RNA223-3p（miR-223-3p）通過靶向NLRP3抑制MSU誘導的大鼠和FLS細胞的焦亡。

在腫瘤細胞的發(fā)生發(fā)展中，NLRP3炎癥小體介導的細胞焦亡具有雙重作用。一項研究發(fā)現(xiàn)，瀝青顆粒（coal tar pitch extract，CTPE）或LPS聯(lián)合CTPE處理人正常肺細胞（BEAS-2B），可以體外誘導NLRP3小體的激活并伴隨IL-1β的釋放。在裸鼠體內(nèi)成瘤過程中發(fā)現(xiàn)，兩種處理均能導致裸鼠體內(nèi)形成炎癥微環(huán)境，使正常細胞向惡性細胞轉(zhuǎn)化。另一項體外實驗也具有相似的現(xiàn)象，使用LPS聯(lián)合ATP處理A549細胞可以激活NLRP3炎性小體和并誘導細胞因子的釋放，形成炎癥微環(huán)境，促進A549肺癌細胞的增殖和遷移。另外，在先天免疫在癌癥免疫監(jiān)測中，使用C57BL/6脾內(nèi)注射小鼠原發(fā)性結(jié)腸癌細胞（MC38）的荷瘤小鼠模型中，NLRP3炎性小體的激活能夠介導下游IL-18成熟與釋放，促進NK細胞成熟增強其殺瘤活性，抑制結(jié)腸癌MC38細胞肝轉(zhuǎn)移生長。相似的結(jié)果也存在于重樓皂苷VI（polyphyllin VI，PPVI）處理的A549和H1299細胞中，PPVI通過激活A549和H1299細胞中的ROS/NF-κB/NLRP3/GSDMD信號軸，誘導Caspase-1介導的焦亡性細胞死亡。

NLRP3依賴的細胞焦亡在各類疾病中發(fā)揮著不同的作用，NLRP3炎癥小體活化與細胞焦亡發(fā)生之間的關(guān)系仍然不明確，以及NLRP3炎癥小體激活引發(fā)各類疾病是否均引起細胞焦亡仍不明朗。需要進一步的研究來闡明在各類疾病中NLRP3炎癥小體活化與細胞焦亡的具體機制，以及在疾病中所起的作用。

2.2 焦亡非經(jīng)典途徑與疾病的關(guān)系

焦亡非經(jīng)典途徑主要由胞內(nèi)LPS感受器Caspase-4/5/11與革蘭氏陰性細菌的相互作用所觸發(fā)。因此非經(jīng)典焦亡多發(fā)生在由細菌感染引發(fā)的疾病中。來自革蘭氏陰性細菌（包括大腸桿菌、鼠傷寒沙門氏菌、志賀氏菌）的LPS會激活小鼠Caspase-11，導致細胞焦亡，引發(fā)致死性敗血性休克。在此過程中，HMGB1發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在膿毒血癥發(fā)生的過程中，肝細胞釋放的HMGB1將體內(nèi)循環(huán)中的LPS轉(zhuǎn)運至血管內(nèi)皮細胞和巨噬細胞的胞漿內(nèi)，并啟動Caspase-11介導的細胞焦亡，進而引發(fā)敗血癥的發(fā)生。膿毒血癥是各種臨床急危重疾病常見并發(fā)癥之一，嚴重時可引起多器官功能障礙。已有研究發(fā)現(xiàn)在膿毒血癥模型小鼠中，會存在Caspase-11/GSDMD途徑觸發(fā)的細胞焦亡并介導鐵蛋白的分泌，引起強烈的感染性損傷。除細菌感染外，非經(jīng)典焦亡途徑也存在于過敏性氣道炎中，有研究發(fā)現(xiàn)，Caspase-4/11參與過敏性氣道炎的發(fā)生發(fā)展，并且前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）可以負調(diào)控由Caspase-11介導的細胞焦亡。

2.3 焦亡其他途徑與疾病的關(guān)系

焦亡其他途徑中的信號轉(zhuǎn)導途徑均在腫瘤細胞中發(fā)現(xiàn)，因此，針對細胞焦亡其他途徑，本文重點探討其與腫瘤的關(guān)系，Caspase-3及免疫細胞釋放的顆粒酶是該途徑的關(guān)鍵分子，其中Caspase-3依賴的細胞焦亡在焦亡其他途徑中發(fā)揮重要的作用。Caspase-3依賴的細胞焦亡途徑作為抗腫瘤耐藥性的熱點途徑已經(jīng)備受關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn)，冷空氣等離子體可以通過刺激腫瘤細胞產(chǎn)生ROS誘導Caspase-3/GSDME依賴性的細胞焦亡信號通路，進而抑制腫瘤的生長。二甲雙胍可作為增敏劑放大AMP活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）/凋亡相關(guān)蛋白沉默信息調(diào)節(jié)子1（silent informa tion regulator protein 1，SIRT1）/NF-κB信號，造成線粒體功能紊亂，ROS水平升高，誘導Caspase-3/GSDME介導的癌細胞焦亡?；熕幬锫灏豌K、紫杉醇和順鉑均可以介導ROS/Jun氨基末端激酶（Jun N-terminal kinase，JNK）/Bax線粒體凋亡途徑，Caspase-3/GSDME依賴性的細胞焦亡對癌癥起到治療作用，順鉑比紫杉醇更能誘導A549細胞焦亡。在黑色素瘤細胞中，鐵可以顯著增加化療引發(fā)的ROS水平，促進線粒體外膜蛋白Tom20的氧化和寡聚化，活化的Tom20招募Bax到線粒體，誘導細胞色素c的分泌，激活Caspase-3，最終裂解GSDME誘導黑色素瘤細胞焦亡。GSDME表達水平調(diào)控凋亡-焦亡之間的轉(zhuǎn)換，在肺癌、胃癌和黑色素瘤等多種腫瘤治療過程中發(fā)揮重要作用。細胞焦亡在抗腫瘤中發(fā)揮的作用仍不清楚，何種條件能夠引起腫瘤細胞的焦亡仍在積極的探索中，但隨著對細胞焦亡研究的不斷深入，相信會有更加明確的機制被闡述。

3 多糖在細胞焦亡中的潛在作用

細胞焦亡受多種因素直接或間接調(diào)控，存在多條途徑，其中NF-κB/NLRP3/Caspase-1/GSDMD信號軸是細胞焦亡最經(jīng)典的途徑，ROS/Caspase-3/GSDME信號軸是腫瘤細胞焦亡的主要信號通路。已證實多糖可調(diào)節(jié)機體免疫、抗氧化以及誘導細胞的自噬與凋亡，在抗腫瘤中起到直接或間接的作用。多糖對細胞焦亡的作用仍沒有詳細、全面報道，現(xiàn)多集中在對焦亡信號通路中關(guān)鍵靶蛋白的調(diào)節(jié)作用，如對NF-κB、NLRP3炎癥小體及細胞中ROS的調(diào)節(jié)作用。

3.1 多糖對細胞焦亡經(jīng)典途徑的作用

如前所述，細胞焦亡經(jīng)典通路的激活主要分為兩個階段：啟動階段和激活階段。在啟動階段涉及NF-κB信號通路激活，激活階段主要是炎癥小體的活化以及下游蛋白的活化。而許多研究發(fā)現(xiàn)，多糖分別對NF-κB及NLRP3炎癥小體具有調(diào)節(jié)作用。有關(guān)多糖影響焦亡經(jīng)典途徑相關(guān)文獻總結(jié)見表1。

表1 多糖影響焦亡經(jīng)典途徑關(guān)鍵靶點及其調(diào)控效果Table 1 Polysaccharide affect the key targets of the classical signaling pathway of pyroptosis and their regulatory effects

3.1.1 多糖對細胞經(jīng)典焦亡途徑啟動階段的調(diào)節(jié)

細胞焦亡經(jīng)典途徑的激活主要分為啟動階段與激活階段，其中啟動階段是為激活階段準備所需要的“物質(zhì)條件”。在啟動階段NF-κB信號通路起著至關(guān)重要。NF-κB信號通路的作用已被證明與促炎細胞因子生成有關(guān)。已有研究表明多糖可以通過調(diào)節(jié)NF-κB信號通路調(diào)節(jié)細胞的免疫應答。黃精多糖可以減輕LPS誘導的急性肺損傷大鼠肺病理變化，抑制了LPS誘導的中性粒細胞比例增加，并降低支氣管肺泡灌洗液中的炎癥因子水平。此外，在體外，黃精多糖降低了LPS誘導的炎癥因子水平增加，黃精多糖還通過抑制TLR4/NF-κB途徑抑制炎癥，從而減少了LPS誘導的BEAS-2B細胞死亡。紫錐菊多糖與黃精多糖作用類似，也可通過抑制炎癥反應和細胞死亡來減輕LPS誘導的小鼠肺損傷，并且抑制LPS誘導的RAW264.7細胞炎癥因子表達，作用與TLR4/NF-κB信號通路有關(guān)。兩種杏鮑菇多糖（WPEP、NPEP）在LPS刺激的RAW264.7巨噬細胞中表現(xiàn)出良好的抗炎作用。WPEP和NPEP可通過調(diào)節(jié)NO、PGE2、IL-1β、TNF-α和IL-6的產(chǎn)生來顯著抑制LPS誘導的炎癥反應。兩種多糖組分抑制RAW 264.7巨噬細胞p38磷酸化，通過調(diào)節(jié)NF-κB相關(guān)的DNA表達來調(diào)節(jié)炎癥因子的分泌。相似的結(jié)論也出現(xiàn)在不易消化的水溶性多糖處理的LPS誘導的RAW264.7細胞炎癥模型中，NF-κB的活化也被顯著抑制，從而降低了巨噬細胞的炎癥反應。麥冬多糖能夠通過抑制NF-κB途徑中p65和p-IκB活化，增強葡萄糖刺激胰島素分泌效應，降低了MIN6 細胞中IL-1β的分泌。牛肝菌菌傘中提取的多糖（SLPC-1S）可以通過調(diào)節(jié)Nrf2介導的氧化應激和NF-κB介導的炎癥反應而預防和治療鏈球菌素誘發(fā)的糖尿病。有研究發(fā)現(xiàn)，黃芩多糖（SP1-1）能夠改善葡聚糖硫酸鈉（dextran sulfate sodium，DSS）誘導的結(jié)腸病理損傷，并降低髓過氧化物酶活性。SP1-1能明顯抑制DSS誘導的結(jié)腸炎小鼠血清和結(jié)腸中的促炎細胞因子水平，包括IL-1β、IL-18和TNF-α。此外，在SP1-1飼喂的小鼠結(jié)腸中檢測到CD11b巨噬細胞浸潤的減少和腹膜巨噬細胞中Caspase-1的失活。SP1-1具有這些作用的機制歸因于其對NF-κB信號傳導和NLRP3炎性小體激活的抑制。多糖可以通過調(diào)控NF-κB信號通路減輕機體或細胞中的炎癥反應，但多糖調(diào)節(jié)細胞焦亡及炎癥反應的研究較少。

3.1.2 多糖對細胞經(jīng)典焦亡途徑激活階段的調(diào)節(jié)

炎性小體是一種蛋白復合物，在多種炎癥疾病中起重要作用。炎性小體是先天免疫系統(tǒng)的一部分，可觸發(fā)炎癥細胞因子IL-1、IL-18的激活。炎性小體處于經(jīng)典焦亡途徑激活階段的核心地位，對于經(jīng)典焦亡途徑的激活起著至關(guān)重要的作用。在眾多炎癥小體中，NLRP3炎性小體是的研究是最多也是最透徹的。很多研究顯示多糖能夠通過調(diào)節(jié)NLRP3炎癥小體活化改善機體炎癥的發(fā)生。石斛多糖可以明顯抑制潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）小鼠中NLRP3炎癥小體的激活，改善DSS誘導的急性UC小鼠的臨床癥狀和體征，降低死亡率，減輕結(jié)腸病理損傷，重建炎癥因子和抗炎因子的平衡。枸杞多糖預處理可以通過抑制TXNIP的表達減少乙醇孵化后大鼠正常肝細胞系BRL-3A的細胞焦亡、氧化應激和NLRP3炎癥介導的炎癥反應，另一項研究表明，枸杞多糖也可以通過抑制NLRP3/6炎癥途徑和NF-κB的活化顯著改善非酒精性脂肪性肝炎所致的肝損傷，使血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶（glutamate-pyruvate transaminase，ALT）和谷草轉(zhuǎn)氨酶（aspartate transaminase，AST）水平升高，改善肝臟氧化應激、纖維化、炎癥和焦亡。靈芝多糖與枸杞多糖在肝功能的改善與治療中具有相似的作用。在小鼠高氧誘導的急性肺損傷治療中，枸杞多糖可以通過SIRT1依賴性抑制NLRP3炎癥小體的激活，改善急性肺損傷，降低小鼠的死亡率。樟腦多糖可以使帕金森病（Parkinson’s disease，PD）小鼠紋狀體多巴胺水平升高，NLRP3炎癥細胞紋狀體表達降低，明顯改善小鼠的神經(jīng)行為學。金銀花多糖同樣可以抑制NLRP3炎癥小體的活化，降低IL-1β、Caspase-1的表達，對抑郁小鼠起到保護作用。金銀花多糖與樟腦多糖在改善小鼠神經(jīng)行為學中具有相似的作用。黃芪多糖能夠通過抑制NLRP3炎癥小體的激活，從而降低Caspase-1、IL-18和IL-1β的表達，對DSS誘導的結(jié)腸炎起治療作用。對于多糖對NLRP3炎癥小體的調(diào)節(jié)作用大多停留在調(diào)節(jié)炎癥方面，均未深入研究對細胞焦亡的作用，因此對于多糖通過調(diào)節(jié)NLRP3炎癥小體進而影響細胞焦亡仍需要進一步研究。

3.2 多糖對細胞焦亡其他途徑的作用

在細胞焦亡其他途徑中，Caspase-3起著至關(guān)重要的作用，Caspase-3作為細胞凋亡信號途徑中的關(guān)鍵蛋白其活化機制已經(jīng)被闡明。其中線粒體損傷誘導ROS過量產(chǎn)生是Caspase-3活化的途徑之一，也是關(guān)鍵一環(huán)。因此下文通過探討多糖對ROS的作用間接探討多糖對焦亡其他途徑的作用。

細胞內(nèi)ROS水平與多種疾病的癥狀和表現(xiàn)密切相關(guān)。值得注意的是，線粒體受損會促進線粒體ROS的產(chǎn)生，從而導致總細胞內(nèi)ROS的水平升高。而腫瘤細胞的代謝方式變化也會使得腫瘤細胞中ROS水平維持在高水平狀態(tài)，因此通過調(diào)節(jié)ROS水平達到抑制腫瘤的效果成為可能。多糖可以提高腫瘤細胞中ROS水平，造成線粒體損傷，進一步誘導Caspase-3的活化，激活線粒體凋亡途徑，進而起到抑制腫瘤生長作用。巖藻多糖通過促進ROS的產(chǎn)生，增加線粒體膜的通透性，降低Caco-2細胞的增殖能力，促進Caco-2細胞的凋亡。樹舌子實體多糖通過MAPK/細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular signal-regulated protein kinases，ERk）信號通路激活線粒體信號途徑，增加ROS的含量，激活MCF-7細胞凋亡途徑，產(chǎn)生抗腫瘤作用。另一項實驗同樣采用樹舌子實體多糖作用MCF-7細胞并得出同樣的結(jié)論，進一步驗證了樹舌子實體多糖可以通過增加MCF-7細胞中的ROS水平，激活細胞自噬，表現(xiàn)出較好的抗腫瘤活性。

4 結(jié) 語

細胞焦亡是機體與生俱來的自我保護和應對有害物質(zhì)入侵的應答反應。適度的焦亡有助于巨噬細胞清除病原體、維持機體穩(wěn)態(tài)。但是，持續(xù)的細胞焦亡會持續(xù)產(chǎn)生促炎細胞因子，使得組織長時間處于炎癥狀態(tài)，誘發(fā)多種疾病。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)細胞焦亡參與多種疾病的發(fā)生與發(fā)展，因此，通過調(diào)節(jié)細胞焦亡治療各類疾病已經(jīng)成為研究熱點。在腫瘤治療過程中，通過誘導細胞焦亡的發(fā)生可以明顯抑制腫瘤細胞的生長。已有研究發(fā)現(xiàn)，小分子物質(zhì)可以通過激活細胞焦亡經(jīng)典途徑以及焦亡其他途徑起到抑制腫瘤的目的。雖然天然產(chǎn)物多糖在細胞焦亡抗腫瘤方面仍鮮報道，但在以往多糖抗腫瘤的研究中發(fā)現(xiàn)存在Caspase-3介導的細胞凋亡，并且Caspase-3也可以激活焦亡蛋白GSDME，誘導細胞焦亡。因此可以推測出，多糖在焦亡抗腫瘤方面有一定作用。細胞焦亡因其促炎的特性而成為引發(fā)各類疾病的主要誘因。因此通過抑制或減弱細胞焦亡也是控制疾病的潛在方法。炎癥小體作為細胞焦亡過程中炎癥因子釋放的主要承擔者，也是細胞焦亡過程的關(guān)鍵核心。多糖可以通過調(diào)節(jié)NLRP3炎癥小體的活化起到調(diào)節(jié)炎癥的作用，但是多糖是否可以進一步影響細胞焦亡仍需要進一步探究。

從相關(guān)報道中發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)細胞焦亡的靶點主要集中在NF-κB/NLRP3/Caspase-1/GSDMD、Caspase-4/5/11、ROS/Caspase-3/GSDME等信號通路以及其他Gasdermin家族蛋白。細胞焦亡各途徑的關(guān)聯(lián)仍不十分清楚，需要更多的研究加以闡明。而細胞焦亡與細胞凋亡以及細胞壞死之間存在著相互的串擾，三者在細胞死亡過程中的關(guān)聯(lián)仍需要探討。多糖能否與細胞表面某一特定受體結(jié)合，影響NF-κB/NLRP3/Caspase-1/GSDMD、Caspase-4/5/11、ROS/Caspase-3/GSDME上游的某一蛋白，從而激活焦亡相關(guān)通路有待進一步研究。因此，多糖對細胞焦亡的調(diào)控作用有待于更深入的研究。