细胞骨架破坏与质膜损伤决定正常和恶性细胞methuosis的关键机制

本研究针对methuosis（一种以细胞质空泡化为特征的新型细胞死亡方式）中细胞骨架和质膜损伤机制不明的科学问题，通过madurmicin和MOMIPP诱导的心肌H9c2细胞和胶质瘤U251细胞模型，首次揭示RhoA-ROCK1信号通路介导的F-actin/微管蛋白可逆性破坏、ESCRT-III膜修复系统负调控等核心机制，为癌症治疗和药物毒理学提供了新靶点。

　　

在细胞死亡研究领域，methuosis作为一种非凋亡性死亡方式近年来备受关注。这种由过度巨胞饮引发的"饮液死亡"现象，以其独特的细胞质空泡化特征区别于凋亡、坏死性凋亡等经典死亡模式。尽管前期研究已阐明空泡形成过程，但细胞骨架如何响应这种剧烈的形态学改变？质膜最终破裂的分子机制是什么？这些关键科学问题长期悬而未决。更令人困扰的是，methuosis既能杀伤耐药肿瘤细胞，又可能导致心肌等正常组织损伤，这种"双刃剑"特性使得阐明其调控机制具有重要临床意义。

中国农业科学院等机构的研究团队在《Cell》发表的研究中，创新性地采用madurmicin诱导的心肌H9c2细胞和MOMIPP处理的胶质瘤U251细胞双模型系统。通过phalloidin染色发现，药物处理24小时内即出现F-actin纤维增厚和皮质肌动蛋白聚集，48小时后微丝骨架显著简化。免疫荧光显示α/β-tubulin在核周异常聚集，而Western blot检测到filamin A/B选择性下调。值得注意的是，这种细胞骨架破坏具有可逆性——撤药48小时后结构可恢复，且V-ATPase抑制剂bafilomycin A1能完全阻断该过程。

机制研究发现RhoA-ROCK1-p-MLC信号轴被显著抑制，而激动剂calpeptin预处理可挽救微丝紊乱。在质膜损伤方面，研究观察到LDH释放和PI阳性细胞比例随时间递增，但坏死性凋亡关键蛋白p-MLKL和焦亡执行者GSDMD-N均未激活。DAMPs分析显示CRT膜转位和ATP异常释放，这些变化同样可被bafilomycin A1逆转。最后通过siRNA筛选发现ESCRT-III复合物的CHMP3/CHMP5亚基具有显著保护作用，其敲除会加剧药物诱导的死亡。

关键技术包括：phalloidin染色追踪微丝动态、Hoechst 33,342/PI双染评估膜完整性、LDH/ATP检测DAMPs释放、siRNA靶向沉默ESCRT-III亚基等。

研究结论部分指出：

1. 细胞骨架破坏是methuosis早期事件，RhoA-ROCK1抑制导致F-actin/微管蛋白可逆性重组
2. 质膜损伤呈现pore-forming蛋白非依赖性特征，伴随CRT/ATP等DAMPs释放
3. ESCRT-III尤其CHMP3构成重要的膜修复防线

该研究首次系统阐释了methuosis中细胞骨架-质膜损伤的级联反应，不仅为克服肿瘤耐药提供了新思路（如联合ESCRT-III抑制剂），也为预防抗寄生虫药物心脏毒性指明了干预靶点。特别值得注意的是，研究发现细胞骨架损伤的可逆性特征，这为临床时间窗把控提供了重要理论依据。未来研究可进一步探索NINJ1等新型膜损伤蛋白是否参与终末阶段膜破裂，以及不同DAMPs组合引发的免疫微环境变化。