厦门杂志期刊论文发表=果蝇肠道组织稳态的一种新型细胞死亡

安德烈亚斯·伯格曼

出版日期： 2022年04月26日

虽然已知有十几种类型的细胞死亡，但在这个领域显然还有更多的发现。在本期PLOS Biology中，erebosis被确定为一种新型细胞死亡，涉及成年果蝇肠的组织稳态。

引文： Bergmann A （2022） Erebosis是一种用于果蝇肠道组织稳态的新型细胞死亡。PLoS Biol 20（4）：e3001614。https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001614

发表： 四月 26， 2022

版权所有： ? 2022 安德烈亚斯·伯格曼。这是一篇根据知识共享署名许可条款分发的开放获取文章，该许可允许在任何媒体上不受限制地使用，分发和复制，前提是注明原始作者和来源。

资金： AB得到了美国国立卫生研究院（NIH）国家普通医学科学研究所（NIGMS）的资助，授权号为R35GM118330。资助者在研究设计，数据收集和分析，出版决定或手稿准备方面没有任何作用。

相互竞争的利益： 提交人宣布不存在相互竞争的利益。

缩写： ANCE，血管紧张素转换酶;冠状动脉疾病，半胱天冬酶激活的DNA酶;EB，肠母细胞;EC，肠细胞;ER，内质网;免疫EM，免疫电子显微镜;ISC，肠干细胞;RNAi， RNA 干扰

成年果蝇肠道，特别是后中肠，已成为干细胞研究的重要模型。细胞谱系非常简单。肠干细胞（ISC）不对称分裂以产生新的ISC和成肠细胞（EB）。EB分化为肠细胞（EC）或肠内分泌细胞[1]。EC是吸收性上皮细胞，构成肠道的大部分细胞。由于ISC活性，旧的EC因细胞死亡而被移除，并被新的EC取代。中肠后部的R4区域具有最高的周转率，每4-7天更新一次[2]。人们普遍认为，旧的EC正在死于细胞凋亡。然而，这从未得到令人信服的证明，并且已发表的数据往往不一致且相反。例如，在2项研究中，细胞凋亡抑制导致ISC分裂减少[2，3]，而在另一项研究中，它对ISC活性没有影响[4]。关键凋亡成分（Reaper，Hid，Grim，Caspase Dronc和凋亡体成分Dark）的遗传失活也不影响ISC活性[4]。凋亡标记不能可靠地染色EC。仅使用非常灵敏的凋亡检测方法才有可能检测EC中的半胱天冬酶活性[5-7]。然而，这种活动在亚致死水平上短暂发生，并且被认为不会导致细胞凋亡。简而言之，细胞凋亡对EC稳态周转的作用尚不清楚，可能存在替代机制。

在本期PLOS Biology中，Ciesielski及其同事为EC细胞死亡的另一种形式的细胞死亡提供了证据[4]。他们将这种类型的细胞死亡称为“erebosis”（来自希腊语?ρ?βο?，意思是“深黑暗”）。当作者用识别血管紧张素转换酶（Ance）的抗体标记成年中肠时，偶然发现了Erebosis。Ance蛋白并非存在于所有EC中，而是在中肠的R1，R2和R4区域中显示出斑片状免疫标记。有趣的是，用各种细胞和不可或缺的蛋白质对Ance进行共标记显示出互补或反向模式，这意味着这些蛋白质的标记在Ance阳性细胞中很低甚至不存在（图1）。这些蛋白质是细胞中必需复合物的组分，例如细胞骨架，隔膜和粘附连接，核膜以及线粒体，内质网（ER）和高尔基体等细胞器（图1A）。Ance阳性EC也会改变它们的外观。它们变得平坦，并在肠道的基底肌层排列。它们的细胞核变平，DNA标记通常很弱，甚至不存在。定义细胞死亡形态的金标准是超微结构分析。免疫电子显微镜（immuno-EM）一致证实，红细胞EC中线粒体数量减少，细胞质含量降低（图1B）。此外，营养吸收所必需的微绒毛在erebotic EC中显着缩短（图1B）。综合起来，这些数据表明，红细胞EC正在代谢上关闭。

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图 1. 埃雷布病的形态。

（A）描绘的是表达细胞质GFP（以绿色示出）以及核GFP和RFP（以黄色示出）的正常EC。它还包含细胞核，细胞器（线粒体，ER和高尔基体），细胞连接和微绒毛。（B）Erebotic EC的特征在于蛋白质，细胞器和核含量的损失以及较短的微绒毛。在早期白细胞增多症期间，细胞质 GFP 降解，而核 GFP 和 RFP 持续存在。相反，erebotic EC通过细胞外摄取积累ANCE（在erebotic细胞中以红色表示）ANCE和GFP显示互补的染色图案。在中度红斑病时，核GFP降解，但核RFP（红色）仍然存在。埃雷波核比正常核大，并且核子是松散的。在埃雷布病晚期，核RFP也会降解。碎片核可以通过TUNEL标记检测。微绒毛明显缩短。ANCE，血管紧张素转换酶;EC，肠细胞;ER，内质网。

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001614.g001

使用转基因蛋白，GFP和核RFP，作者将erebosis分为3个阶段[4]。在早期白细胞增多症期间，细胞质GFP消失，而核GFP和RFP仍然存在（图1B）。在中度红斑病时，所有GFP信号都消失了（图1B），但nRFP仍然存在。在晚期肾上腺皮质病时，所有GFP和RFP都丢失了（图1B）。延时成像显示早期红斑病发生在 5 分钟内。相比之下，中晚期埃雷布病总共需要大约12个小时。这些观察结果提出了一个问题，为什么Ance在erebotic EC中积累，而所有其他蛋白质的丰度都减少。在一个令人惊讶的转折中，作者证明，Ance（一种分泌的蛋白质）的生物合成实际上在erebotic EC中并没有增加。事实上，细胞外Ance被erebotic EC吸收并在那里积累。因此，Ance作为erebotic细胞的方便标记（图1B）。然而，另一方面，Ance并不参与erebosis。Ance功能的丧失不会阻止erebosis，Ance的过度表达不会触发它。

Erebosis不受细胞凋亡，自噬细胞死亡或坏死突变体的影响。这些死亡途径的分子标记也没有标记erebotic细胞，除了TUNEL，它标记了凋亡细胞中的DNA断裂。然而，TUNEL标记仅在一小部分erebotic细胞中观察到，可能代表晚期erebotic细胞，并且靶向半胱天冬酶激活的DNase（CAD）的RNA干扰（RNAi）在细胞凋亡期间介导TUNEL，不会阻断TUNEL信号或erebosis[4]。从果蝇中肠中去除EC的另一种方法是通过上皮脱落（至少在细菌感染期间）[8]。然而，erebotic细胞不显示任何细胞脱落的特征。综合起来，这些数据表明，红斑病代表了一种独特的细胞死亡形式。

尽管有这些令人兴奋的发现，但Ciesielski及其同事工作的局限性在于，他们实际上并没有直接证明erebotic EC正在死亡。他们认为，必需蛋白质，DNA和细胞器的损失几乎与正常的细胞生理学相容[4]，这是事实，但缺乏方便的erebosis标记（Ance除外）使得很难追踪这些细胞并确定它们的最终命运。在这个问题上非常有帮助的还有识别参与erebosis的遗传途径。erebotic基因的功能丧失突变体将允许检查erebosis丧失的表型后果，并揭示erebosis是否发生在其他组织和/或Ance不积聚的肠道区域。因此，红细胞基因的遗传鉴定是未来工作的一项重要任务。

细胞死亡的类型有很多种。其中两种，细胞凋亡和自噬细胞死亡，是在正常生理条件下使用的。坏死是由细胞损伤引发的一种不受控制的细胞死亡类型，但也有一些类型的坏死（坏死）遵循协调的遗传过程。其他类型的细胞死亡（铁凋亡，肝脓毒，aponecrosis，paraptosis，entosis，NETosis，parthanatos等）发生在非生理或病理条件下，并且通常与炎症反应有关。一种新的，潜在的生理细胞死亡途径erebosis的发现代表了细胞死亡社区的一个令人兴奋的进步。在未来的工作中，鉴定erebosis的特定标记物和参与该过程的基因至关重要。最后，在包括人类在内的哺乳动物中，红斑病是否保守，是否有任何与缺陷性红斑相关的疾病？虽然需要做很多工作，但这些问题的答案将开辟令人兴奋的新研究途径。

引用

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