在多細胞生物中，細胞凋亡對于生物的發(fā)育和體內(nèi)平衡是必不可少的。在感染過程中，細胞凋亡在清除感染細胞中起主要作用。傳染性疾病控制細胞凋亡，并參與疾病的發(fā)病機制。細胞凋亡的增加可能以兩種不同的方式參與：它可以幫助細胞內(nèi)病原體的傳播或誘導(dǎo)免疫抑制以促進病原體的傳播；另一方面，細胞凋亡有利于從宿主中消滅感染因子。因此，細菌、病毒、真菌和寄生蟲已經(jīng)發(fā)展出通過細胞凋亡抑制宿主細胞死亡的策略，以允許病原體在細胞內(nèi)存活和持續(xù)存在。闡明細胞內(nèi)信號通路、參與的受體和干擾細胞凋亡的病原體因子，可以為阻斷微生物作用于細胞凋亡通路提供新的治療靶點。

1. 細胞凋亡與寄生蟲感染

不同譜系的細胞經(jīng)歷凋亡可能向周圍環(huán)境傳遞不同的信號。目前尚不清楚來自不同細胞譜系的凋亡細胞是否會對巨噬細胞活化產(chǎn)生不同的影響。德國漢堡-埃彭多夫大學(xué)醫(yī)學(xué)中心Lidia Bosurgi團隊發(fā)現(xiàn)在白細胞介素-4(IL-4)富集的環(huán)境中，巨噬細胞對凋亡中性粒細胞的感知觸發(fā)了它們的組織重塑特征^[1]。凋亡性中性粒細胞的攝取誘導(dǎo)巨噬細胞中的組織重塑譜，而凋亡肝細胞的感應(yīng)促進免疫抑制或耐受性表型(圖1)。這些明顯的特征也在從感染曼氏血吸蟲的小鼠中分離的肝髓細胞中被鑒定出來。通過暴露于凋亡的中性粒細胞，巨噬細胞的過繼性轉(zhuǎn)移可以改善曼氏血吸蟲感染的結(jié)果。巨噬細胞吞噬凋亡細胞的能力依賴于吞噬受體的參與。他們發(fā)現(xiàn)吞噬受體AXL和MERTK是攝取凋亡中性粒細胞和T細胞所必需的。因此，依賴AXL和MERTK的吞噬作用控制了宿主對曼氏血吸蟲感染的反應(yīng)，總體上有助于寄生蟲卵的清除。

                                                                                                          圖1 不同凋亡細胞誘導(dǎo)外泌巨噬細胞對IL-4的不同功能反應(yīng)

2. 細胞凋亡與細菌感染

細胞凋亡將細胞轉(zhuǎn)化為凋亡細胞外囊泡(apoEV)，然而，在細菌感染過程中釋放的apoEV是否能產(chǎn)生抗菌反應(yīng)仍然未知。第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院組織工程中心Shiyu Liu團隊開發(fā)了一種源自巨噬細胞的工程化凋亡細胞外囊泡(apoEV)，并研究了它們作為膿毒癥治療多功能藥物的潛力^[2]。在金黃色葡萄球菌誘導(dǎo)的膿毒癥模型中發(fā)現(xiàn)了廣泛的巨噬細胞凋亡，揭示了對宿主的保護作用。從機制上講，保護作用是由凋亡的巨噬細胞釋放的apoEV介導(dǎo)的，apoEV結(jié)合含鐵蛋白質(zhì)，并通過與膜受體的相互作用中和α-毒素。為了進一步提高治療效率，在apoEV中摻入預(yù)載抗炎劑(microRNA-146a)的介孔二氧化硅納米顆粒。這些工程化的apoEV可以捕獲鐵并用其天然膜中和α-毒素，同時通過在吞噬細胞中釋放微小RNA-146a來調(diào)節(jié)炎癥(圖2)。進一步地，紅細胞被用來驅(qū)動工程apoev以擴展微觀運動和旋轉(zhuǎn)能力。紅細胞驅(qū)動的工程化apoEV顯示出高的毒素和鐵捕獲能力，最終提供了與高鐵負荷條件相關(guān)的敗血癥的保護。

                                                                                                          圖2 負載miR-146a的工程化apoEV減輕了細菌誘導(dǎo)的炎癥

3. 細胞凋亡與病毒感染

線粒體對感染的反應(yīng)是凋亡途徑中的亞致死信號。線粒體信號可能是炎癥性的，但其機制僅部分了解。德國弗萊堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院Georg H?cker團隊發(fā)現(xiàn)，胱天蛋白酶激活的DNase(CAD)介導(dǎo)線粒體促炎功能，并對宿主防御病毒感染做出了重大貢獻^[3]。在缺乏CAD的細胞中，亞致死信號的促炎活性降低。CAD的實驗性激活導(dǎo)致短暫的DNA損傷和明顯的DNA損傷反應(yīng)，涉及主要的激酶信號通路NF-κB和cGAS/STING，驅(qū)動干擾素、細胞因子/趨化因子的產(chǎn)生并吸引中性粒細胞。CAD缺陷細胞對病毒感染的反應(yīng)減弱。流感病毒感染的CAD缺陷小鼠表現(xiàn)出肺組織炎癥減少、病毒滴度升高和體重減輕加劇(圖3)。因此，CAD將線粒體凋亡系統(tǒng)和細胞死亡半胱天冬酶與宿主防御聯(lián)系起來，其驅(qū)動的DNA損傷是感染炎癥反應(yīng)的生理因素。

                                                                                                     圖3 CAD有助于小鼠感染甲型流感病毒期間的炎癥和免疫防御

云克隆不僅可提供膿毒癥、牙周炎等感染性疾病動物模型，還具有多個物種淋巴內(nèi)皮細胞、淋巴單核細胞等原代細胞產(chǎn)品和各類感染免疫、細胞凋亡相關(guān)指標(biāo)檢測產(chǎn)品，以及上述IL-4、NF-κB、STING等相關(guān)產(chǎn)品，可助力廣大科研工作者進行細胞凋亡與病原微生物感染疾病相關(guān)研究。

相關(guān)原代細胞產(chǎn)品

小鼠真皮淋巴內(nèi)皮細胞(DLEC)原代細胞·CSI078Mu01

小鼠淋巴單核細胞(LMC)原代細胞·CSI166Mu01

相關(guān)動物模型

牙周炎大鼠模型

建模方法：

1. 大鼠經(jīng)腹腔注射麻醉。

2. 用牙科探針分離第一、二磨牙牙間間隙，采用直徑為0.2mm的正畸不銹鋼絲結(jié)扎大鼠雙側(cè)上頜第一磨牙牙頸部，用持針器夾持結(jié)扎絲從大鼠上頜雙側(cè)第一磨牙遠中腭側(cè)進入，環(huán)繞上頜第一磨牙一周后，在腭側(cè)偏近中處結(jié)扎固定，結(jié)扎絲末端保留3mm回彎置于齦下，防止結(jié)扎絲劃傷口腔內(nèi)軟組織，且不損傷牙齦的結(jié)合上皮。

3. 術(shù)后嚴密觀察大鼠的狀態(tài)，從實驗當(dāng)天起喂食糖水，12小時后進食，每天高糖飲食喂養(yǎng)( 飲用水為 10% 葡萄糖水，飼料為 10%葡萄糖水浸泡變軟的常規(guī)飼料) 。術(shù)后每周檢查牙周結(jié)扎情況，并觀察牙周組織的狀況。

膿毒血癥大鼠模型

建模方法：

1. 稱量大鼠，麻醉，腹部正中剃毛后用碘酒及酒精擦拭手術(shù)區(qū)域。

2. 沿腹白線切開腹腔約2cm，找出盲腸，用5-0縫線結(jié)扎約1/3盲腸，以21G針頭貫通穿刺結(jié)扎的盲腸2次。輕輕擠壓使少量腸內(nèi)容物從穿刺孔溢出確保通暢；將處理好的盲腸回納入腹腔，用5-0縫線縫合內(nèi)層，3-0縫線縫合外層，將大鼠置于加熱墊維持肛溫在37±0.5℃。

3. 待大鼠蘇醒后自由飲水，正常飼養(yǎng)。

4. 2d后，麻醉大鼠，于腹主動脈取血5ml，室溫靜止2h， 4℃離心機3000r/min離心10min，分離出上層血清，置-80℃冰箱保存?zhèn)溆?。處死大鼠，取出心臟、肝臟、腎臟、肺、小腸，4％多聚甲醛固定，石蠟包埋切片(厚4um)，HE染色，觀察病理改變，其余組織置于-80℃冰箱備用。

參考文獻

[1]Liebold I, Al Jawazneh A, Casar C, et al. Apoptotic cell identity induces distinct functional responses to IL-4 in efferocytic macrophages. Science. 2024;384(6691):eabo7027. (IF=44.7)

[2]Li Y, Qu G, Dou G, et al. Engineered Extracellular Vesicles Driven by Erythrocytes Ameliorate Bacterial Sepsis by Iron Recycling, Toxin Clearing and Inflammation Regulation. Adv Sci (Weinh). 2024;11(13):e2306884. (IF=14.3)

[3]Moeed A, Thilmany N, Beck F, et al. The Caspase-Activated DNase drives inflammation and contributes to defense against viral infection. Cell Death Differ. 2024;31(7):924-937. (IF=13.7)