结核分枝杆菌感染的人类巨噬细胞中激活的程序性细胞死亡途径的特征分析

《Cell Death Discovery》：Characterization of programmed cell death pathways activated in Mycobacterium tuberculosis-infected human macrophages

　　

摘要

结核分枝杆菌（Mtb）主要感染人类肺部的巨噬细胞，这些巨噬细胞是其主要的复制场所。Mtb可以通过抑制凋亡和诱导坏死性细胞死亡来操纵宿主巨噬细胞的死亡途径以利于自身生存。然而，Mtb感染后人类巨噬细胞中具体激活的坏死性细胞死亡途径仍不清楚。在本研究中，我们使用THP-1细胞系和原代人单核细胞衍生的巨噬细胞（hMDM）来分析Mtb感染后第1至3天内的多种程序性细胞死亡途径。共聚焦显微镜分析显示，Mtb感染的THP-1细胞或hMDM几乎不表现出凋亡现象。免疫印迹实验表明，Mtb在THP-1细胞中显著激活了CASP3和GSDME，但在hMDM中则没有这种激活。我们发现，Mtb仅在THP-1细胞中诱导GSDMD的切割，这是焦亡的特征。在Mtb感染期间，THP-1细胞和hMDM中均未观察到MLKL的磷酸化，表明没有发生焦亡。也未检测到铁死亡相关标志物（如GPX4表达或脂质过氧化水平）的变化。时间延迟活细胞成像显示，在质膜破裂（PMR）之前没有溶酶体膜通透性的增加。然而，在PMR之后，我们观察到Mtb感染的THP-1细胞和hMDM释放了DNA。从THP-1细胞释放的DNA中检测到低水平的髓过氧化物酶和组蛋白H3的瓜氨酸化。高分辨率共聚焦成像显示Mtb与释放的DNA相关。我们证明，在THP-1细胞中诱导焦亡对于DNA释放和细胞死亡并非必需。总之，我们的研究结果表明，Mtb在hMDM中引发的细胞死亡绕过了凋亡、焦亡、坏死性和铁死亡等经典细胞死亡途径。相反，THP-1细胞和hMDM中的细胞死亡与DNA释放相关，这可能与中性粒细胞中的NETosis（中性粒细胞外陷阱形成）类似。