MLKL 协调内质网 - 线粒体应激以驱动脓毒症中树突状细胞的焦亡与免疫麻痹

《Free Radical Biology and Medicine》：MLKL Orchestrates ER-Mitochondria Stress to Drive Dendritic Cell Pyroptosis and Immunoparalysis in Sepsis

　　

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  MLKL在脓毒症树突状细胞中选择性诱导，并促进免疫麻痹。
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  MLKL在脓毒症期间通过NLRP3-GSDMD依赖性途径放大树突状细胞的炎性细胞死亡。
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  MLKL抑制TEX264/ATL3介导的内质网自噬，加剧内质网应激。
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  MLKL在内质网-线粒体接触位点处使MFN2不稳定，从而加剧细胞器应激。
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  MLKL基因缺失可保存树突状细胞功能并改善脓毒症小鼠的生存率。

引言

脓毒症是一种由感染诱发的全身性炎症与严重免疫失调共同驱动的危及生命的临床状态，最终导致组织损伤和多器官衰竭。⁽¹⁾ 脓毒症不再被认为是一次简单的、短暂的"过度炎症"爆发，而是一种双相且往往延长的过程，即初始的炎症激增之后，进入一个持续的免疫抑制阶段。2, 3 这种免疫系统持续的再编程可演变为长期的免疫麻痹，使患者易发生复发性或继发性感染，并导致不良预后。4, 5 在受此过程影响的多种白细胞群体中，树突状细胞（DCs）尤为重要。由于树突状细胞具有卓越的抗原加工和呈递能力以及激活初始T淋巴细胞的潜力，它们在早期固有免疫感知与下游适应性免疫应答之间起到了关键的桥梁作用。6, 7 临床观察和实验模型一致显示，脓毒症期间树突状细胞不仅数量减少，且功能受损，而这些缺陷显著加剧了免疫抑制微环境。⁽⁸⁾ 脓毒症相关的分子信号和细胞器扰动究竟如何汇聚并导致树突状细胞生物学功能紊乱，目前尚未完全阐明。

与树突状细胞的耗竭和功能失调并行，受调控的炎症性细胞死亡通路已逐渐被确认为脓毒症免疫失调的重要促成因素。⁽⁹⁾ 在这些通路中，坏死性凋亡和炎性细胞死亡（焦亡）尤为引人注目，因为它们通过膜破坏和释放损伤相关分子模式（DAMPs）来促进炎症信号传导。MLKL是RIPK3激活下游坏死性凋亡的终端执行者，传统上以其诱导膜破坏的能力而为人所知。⁽¹⁰⁾ 焦亡主要由气孔蛋白D（GSDMD）介导，位于炎症小体激活下游。⁽¹¹⁾ 越来越多的证据表明，MLKL依赖性信号通路可通过共享的调控节点与气孔蛋白介导的焦亡相互作用，包括NLRP3炎症小体激活和细胞器来源的应激信号。⁽¹²⁾ 然而，在树突状细胞中，MLKL是否在脓毒症期间超越其在坏死性凋亡中的经典作用，整合细胞器应激信号并调控焦亡反应及免疫功能障碍，目前仍不清楚。

除了作为孔形成执行者的经典作用之外，MLKL近来还被发现参与一系列与细胞器相关的功能。⁽¹³⁾ 因此，一个日益凸显的问题是：MLKL是仅仅作为坏死性凋亡的下游执行者，还是作为一个上游组织者，整合细胞器应激反应并决定炎症性细胞命运。激活的MLKL不仅在细胞表面可被检测到，在细胞内区室（如内质网和线粒体）中亦可被发现。在这些部位，MLKL被报道可扰乱Ca²⁺处理，加剧内质网应激级联反应，并损害线粒体功能，即使在明显的坏死性凋亡细胞崩解有限的情况下也是如此。这些发现，连同MLKL影响细胞器形态和细胞代谢的新兴证据，支持一种模型，即MLKL充当以细胞器为中心的调控枢纽，而非仅仅是质膜上的终端杀手。14, 15, 16 这些MLKL非经典活性是否将内质网和线粒体应激与脓毒症期间树突状细胞的炎症性死亡及免疫功能缺陷联系起来，仍基本未被探索。

内质网的选择性自噬，即内质网自噬，近来被确定为维持内质网大小、组成和蛋白质稳态的关键质量控制通路。17, 18 在哺乳动物细胞中，内质网自噬由一组内质网驻留受体介导，包括序列相似性134家族（FAM134）家族蛋白、网状素3长亚型（RTN3L）、SEC62同源物/前蛋白转运因子（SEC62）、细胞周期进展基因1（CCPG1）、atlastin GTP酶3（ATL3）以及睾丸表达264（TEX264），这些受体含有微管相关蛋白1轻链3（LC3）/γ-氨基丁酸受体相关蛋白（GABARAP）相互作用基序，将特定的内质网区域连接到自噬机制。(19) TEX264已成为一种广泛表达的内质网自噬受体，在营养应激下介导内质网小管和三元支点的自噬性清除，(20) 而ATL3则作为管状内质网自噬受体发挥作用，通过与GABARAP结合来支持管状内质网网络的周转。⁽²¹⁾ 通过选择性地清除受损或过剩的内质网区域，内质网自噬限制了不良的内质网应激信号传导并维持内质网稳态；相反，FAM134B、TEX264或ATL3等受体的基因缺陷或病原体驱动的抑制会加剧内质网应激，并参与炎症性和感染性疾病病理过程。⁽²²⁾ 这些观察结果突显了TEX264和ATL3作为候选分子的重要性，可用于探索内质网自噬如何与脓毒症期间树突状细胞中MLKL依赖性细胞器应激和炎症性细胞死亡相交。

与此同时，线粒体动力学在炎症应激下提供了细胞器稳态的第二层必要保障。线粒体的结构和质量由分裂与融合的平衡所控制。在关键的融合蛋白中，线粒体融合蛋白2（MFN2）——位于线粒体外膜的adyneamin样GTP酶——对于线粒体融合所需的稳固相互作用、连通性线粒体网络的维持以及线粒体相关内质网膜（MAMs）的形成至关重要。⁽²³⁾ 通过调控内质网-线粒体接触，MFN2控制这些细胞器之间的Ca²⁺转运、代谢偶联和应激信号传导。⁽²⁴⁾ MFN2的缺失或下调会促进线粒体碎片化，损害氧化磷酸化并破坏MAMs结构，从而增强内质网应激信号传导和未折叠蛋白反应（UPR）的激活。25, 26 因此，MFN2在战略上处于线粒体动力学和内质网稳态的界面位置。然而，坏死性凋亡信号组分与MAMs相关调控因子之间是否存在直接的分子联系，目前仍知之甚少。

综上所述，这些观察结果提出了一个核心问题：MLKL如何将内质网-线粒体应激与选择性自噬通路整合，从而决定脓毒症期间树突状细胞的命运？本研究结合盲肠结扎穿孔（CLP）脓毒症模型和树突状细胞的机制研究，定义了一条MLKL-MFN2-内质网自噬信号轴，该轴将细胞器应激与脓毒症期间树突状细胞的焦亡功能障碍和免疫麻痹联系起来。

章节摘要

脓毒症相关转录重塑揭示MLKL在树突状细胞中的激活

对接受假手术或CLP手术的野生型小鼠脾脏中分离的树突状细胞进行RNA测序分析，以表征脓毒症相关的转录变化。比较分析揭示脓毒症组与对照组树突状细胞之间基因表达模式发生了显著重塑，通过热图和火山图分析得以验证（图1A和1B）。对鉴定到的差异表达基因（DEGs）进行基于KEGG数据库的通路富集分析，结果显示在……

讨论

脓毒症现已广泛被认为是对感染的宿主反应失调，而非单纯由细菌侵袭和压倒性过度炎症综合征驱动的血液动力学紊乱。⁽²⁷⁾ 越来越多的证据表明，失调的固有免疫激活和炎症信号传导是脓毒症相关急性肾损伤及其他器官衰竭的主要驱动因素，涉及固有免疫和适应性免疫区室之间复杂而动态的相互作用。⁽²⁸⁾ 在固有免疫细胞中……

CRediT作者贡献声明

曹英平： 资金获取。孙冰： 论文撰写——审阅与编辑。王怡梦： 论文撰写——原稿。罗洁伟： 正式分析。陈华勇： 方法学

伦理声明

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究已获福建医科大学动物实验伦理委员会批准。（批准号：IACUC FJMU 2023-0804）

数据可用性

当前研究期间生成和/或分析的数据集可向通讯作者合理索取。RNA-seq数据将在发表前存入GEO数据库。

伦理批准与参与同意

所有动物实验均已获福建医科大学动物实验伦理委员会批准（IACUC FJMU 2023-0804），并按照机构指南和国家关于实验动物护理和使用的法规进行。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

资金

本研究受福建省自然科学基金资助（资助号：2025J01134、2026J001222）。

竞争利益声明

作者声明不存在竞争利益关系。

王怡梦|孙冰|陈华勇|罗洁伟|曹英平