细胞死亡"足迹"（FOOD）形成机制：揭示凋亡细胞通过底物锚定大型胞外囊泡标记死亡位点的新途径

《Nature Communications》：The formation of the ‘footprint of death’ as a mechanism for generating large substrate-bound extracellular vesicles that mark the site of cell death

本研究针对凋亡过程中细胞如何标记死亡位点以引导吞噬细胞清除的关键问题，开展了关于"死亡足迹"（FOOD）形成机制及其功能的研究。团队发现凋亡细胞收缩时会在底物上留下富含F-肌动蛋白的膜结构FOOD，其通过ROCK1依赖的机制囊泡化为大型凋亡胞外囊泡（F-ApoEVs）。这些囊泡暴露磷脂酰丝氨酸（PtdSer）信号，可被吞噬细胞识别并促进病毒传播。该研究揭示了凋亡细胞-吞噬细胞通讯的新模式，对感染性疾病及细胞清除机制研究具有重要意义。

　　

在生物体每日超过2000亿细胞的生理性凋亡过程中，凋亡细胞如何精准标记死亡位置以引导吞噬细胞进行清除（efferocytosis），是维持组织稳态的核心问题。已知凋亡细胞通过释放可溶性"找我"信号（find-me signals）和凋亡细胞来源的胞外囊泡（ApoEVs）介导细胞间通讯，但是否存在锚定于细胞死亡原位的信号机制尚属未知。近日发表于《Nature Communications》的研究首次揭示了凋亡细胞通过形成"死亡足迹"（FOotprint Of Death, FOOD）生成底物锚定型大型囊泡（F-ApoEVs）的新机制，为理解凋亡微环境调控提供了全新视角。

研究团队通过三维延时显微技术发现，多种细胞（如A431上皮细胞、HUVEC、MEF等）在凋亡诱导后会发生细胞收缩，并在底物上留下膜包被的F-肌动蛋白富集结构——FOOD。这些结构仅出现于细胞基底附着面，与已知的凋亡突起（apoptopodia）或迁移体（migrasome）具有明显差异。进一步机制研究表明，FOOD的形成依赖半胱天冬酶（caspase）激活的ROCK1蛋白激酶，其通过调控肌球蛋白轻链磷酸化驱动细胞收缩。值得注意的是，FOOD会逐渐囊泡化为直径约2微米的大型凋亡胞外囊泡（F-ApoEVs），并暴露"吃我"信号PtdSer。

为解析FOOD的生物学功能，研究人员开发了原位富集技术并结合蛋白质组学分析，发现FOOD富含细胞骨架蛋白（如肌动蛋白、微管蛋白）和黏着斑组分（如纽蛋白、整合素）。在甲型流感病毒（IAV）感染模型中，FOOD可携带病毒蛋白（NP、HA）及传染性病毒颗粒，促进病毒向健康细胞传播。通过晶格层光显微镜（LLSM）实时观测，团队证实巨噬细胞可主动吞噬F-ApoEVs，且预先接触FOOD的巨噬细胞对凋亡细胞的清除效率显著提升，提示FOOD可能作为"开胃菜"预激活吞噬细胞。

关键技术方法包括：三维延时共聚焦/晶格层光显微镜动态观测FOOD形成过程、扫描/透射电镜解析超微结构、相关性光电子显微镜（CLEM）精确定位蛋白分布、流式分选结合蛋白质组学定量分析囊泡组分，以及原代巨噬细胞共培养模型评估吞噬功能。

研究结果

凋亡细胞在细胞收缩过程中产生膜性足迹并促进大型ApoEVs形成

通过BH3模拟物（ABT-737/S63845）、紫外线或IAV感染等多种凋亡诱导方式，研究人员在多种细胞类型中均观察到FOOD的形成。FOOD由大量分支状膜结构组成（MEF细胞中位分支数达145条），其形成不依赖于特定底物成分，在胶原/纤连蛋白涂层表面乃至三维细胞外基质中均可发生。

FOOD/F-ApoEVs富含肌动蛋白和黏附蛋白

蛋白质组学鉴定出601种FOOD相关蛋白，其中28种为FOOD特有。基因本体分析显示这些蛋白显著富集于细胞骨架组装、整合素结合等通路。免疫荧光与CLEM证实F-肌动蛋白、微管蛋白及纽蛋白在FOOD中呈特异性分布，但细胞器（如线粒体、高尔基体）含量极低。

通过FOOD形成F-ApoEVs依赖ROCK1激活

在ROCK1不可切割突变（ROCK1^nc）的MEF细胞中，FOOD形态呈扁平片状，F-ApoEVs生成数量显著减少，且F-肌动蛋白滞留量增加，证明ROCK1介导的收缩力是驱动FOOD囊泡化的关键。

F-ApoEVs可被吞噬并运输病毒物质

IAV感染模型中，FOOD可携带病毒蛋白与完整病毒颗粒。将感染细胞来源的F-ApoEVs与健康A549细胞共培养后，病毒核蛋白（NP）阳性细胞比例显著上升，且约半数感染细胞进入凋亡状态，表明F-ApoEVs可作为病毒传播载体。

结论与意义

本研究揭示了凋亡细胞通过ROCK1依赖性收缩机制产生FOOD，进而生成具有PtdSer暴露特性的F-ApoEVs，为"凋亡细胞如何标记死亡位点"这一核心问题提供了创新性答案。相较于通过凋亡泡（ApoBDs）扩散信号的经典途径，F-ApoEVs锚定于死亡原位的特点使其更适于局部微环境调控。在病理情境下，该机制可能被病毒劫持以促进传播，提示靶向FOOD形成通路或为抗感染策略提供新思路。该发现不仅拓展了对凋亡程序多样性认知，也为细胞死亡相关疾病（如自身免疫病、肿瘤转移）的干预研究开辟了新方向。