MLKL在激動(dòng)劑誘導(dǎo)血小板促血栓形成和溶解細(xì)胞死亡研究機(jī)制詳解
瀏覽次數(shù):681 發(fā)布日期:2024-8-26
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前言:血小板是來(lái)源于巨核細(xì)胞的無(wú)核循環(huán)細(xì)胞,以其在止血和血栓形成中的核心作用而聞名。盡管血小板通過(guò)封閉受傷血管內(nèi)皮的缺口有助于防止失血,但它們也可能是缺血性中風(fēng)和心肌梗死等危及生命的血管閉塞性疾病的原因。血小板在誘導(dǎo)劑激活后,經(jīng)歷強(qiáng)烈的代謝重組并執(zhí)行能量密集型活動(dòng),而未被誘導(dǎo)劑激活的血小板的壽命(人類血小板一般為7-14天)是由血小板凋亡機(jī)制所決定的。壞死是一種程序性壞死性凋亡,可被細(xì)胞外信號(hào)(死亡受體-配體結(jié)合)或細(xì)胞內(nèi)誘因(微生物核酸)所誘導(dǎo)。RIPK(受體相互作用絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶)1、RIPK3和MLKL(混合譜系激酶結(jié)構(gòu)域樣蛋白)是參與壞死性凋亡的主要分子。MLKL作為RIPK1和RIPK3下游的效應(yīng)蛋白,是壞死性凋亡的末端效應(yīng)分子。在壞死性凋亡期間,MLKL被RIPK3磷酸化激活,發(fā)生寡聚化,并與磷脂酰肌醇相互作用,誘導(dǎo)膜通透,最終損害細(xì)胞膜的完整性,導(dǎo)致細(xì)胞死亡。盡管有研究表明,使用巨核細(xì)胞(血小板的祖細(xì)胞)特異性敲除MLKL的小鼠,其尾部再出血時(shí)間延長(zhǎng),激動(dòng)劑誘導(dǎo)的血小板活化受損;但MLKL在人類血小板中的調(diào)節(jié)作用在很大程度上仍未被探索。為此,來(lái)自印度貝拿勒斯印度教大學(xué)(Banaras Hindu University, Varanasi, India)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家于2023年在Nature出版集團(tuán)旗下期刊《Cell Death & Differentiation》雜志上發(fā)表題為《Necroptosis executioner MLKL plays pivotal roles in agonist- induced platelet prothrombotic responses and lytic cell death in a temporal order》的研究論文。
摘要:壞死性凋亡是一種主要由RIPK1、RIPK3和MLKL分子執(zhí)行的程序性細(xì)胞死亡形式。血小板是在止血和病理性血栓形成中發(fā)揮核心作用的循環(huán)細(xì)胞。在這項(xiàng)研究中,作者證明了MLKL在激動(dòng)劑刺激血小板活化過(guò)程中分子作用機(jī)制的開創(chuàng)性貢獻(xiàn),最終在時(shí)間尺度上發(fā)展為壞死性凋亡。生理激動(dòng)劑如凝血酶(Thrombin)以RIPK3獨(dú)立但磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/AKT依賴的方式刺激血小板中MLKL磷酸化和隨后的寡聚。抑制MLKL顯著抑制了激動(dòng)劑誘導(dǎo)的血小板止血反應(yīng),包括血小板聚集、整合素(αIIbβ3)激活、顆粒分泌、促凝劑(PS)表面生成、細(xì)胞內(nèi)鈣升高、細(xì)胞外小泡脫落、血小板-白細(xì)胞相互作用和血流剪切力下血栓形成。抑制MLKL也促使受刺激血小板中線粒體氧化磷酸化和有氧糖酵解受損,同時(shí)伴有線粒體跨膜電位的破壞、質(zhì)子泄漏增加、線粒體鈣和ROS下降。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了MLKL在維持氧化磷酸化和有氧糖酵解中的關(guān)鍵作用,這是能量密集型血小板活化反應(yīng)的基礎(chǔ)。長(zhǎng)時(shí)間暴露于凝血酶將引起MLKL寡聚和易位至質(zhì)膜,導(dǎo)致細(xì)胞膜逐漸通透和血小板活力下降,PI3K/MLKL抑制劑可阻止這種情況的發(fā)生?傊,MLKL在激動(dòng)劑誘導(dǎo)的血小板從相對(duì)靜止轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ?代謝活躍的促血栓形成以及隨后發(fā)展為壞死性調(diào)亡方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
結(jié)果:盡管血小板是無(wú)核細(xì)胞,但血小板在能量代謝方面很活躍,其能量代謝系統(tǒng)可以通過(guò)有氧糖酵解和線粒體氧化磷酸化供能,使血小板在不同情況下滿足不同功能狀態(tài)的能量需求。由于MLKL在激動(dòng)劑誘導(dǎo)的血小板活化中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,而血小板活化需要消耗大量的能量,那么MLKL對(duì)維持血小板高能量代謝狀況的作用又是如何呢?由于大多數(shù)人類有核細(xì)胞含有數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)線粒體,而無(wú)核細(xì)胞血小板一般僅有5-8個(gè)線粒體,血小板含有的線粒體數(shù)量相對(duì)于常規(guī)含核細(xì)胞不到1%,這就要求進(jìn)行線粒體能量代謝檢測(cè)時(shí),血小板樣品數(shù)量是常規(guī)細(xì)胞數(shù)量的百倍以上,如果線粒體能量代謝檢測(cè)方法中樣品孔檢測(cè)體積較小時(shí)(如只有幾微升檢測(cè)體積),就需要花大量時(shí)間進(jìn)行血小板數(shù)量梯度摸索,而奧地利Oroboros高精度氧化磷酸化功能表征系統(tǒng)具有0.5-3.5ml大樣品檢測(cè)倉(cāng)體積、樣品無(wú)需貼壁處理及快速進(jìn)行線粒體功能差異表征的技術(shù)特點(diǎn),非常適合檢測(cè)含線粒體數(shù)量很少的血小板樣品;通過(guò)奧地利Oroboros高精度氧化磷酸化功能表征系統(tǒng)對(duì)血小板線粒體功能進(jìn)行表征分析,作者發(fā)現(xiàn)用NSA(MLKL抑制劑)預(yù)孵育組和未添加NSA的對(duì)照血小板(DMSO)組相比,耗氧率(Oxygen Consumption rate)幾乎沒(méi)有變化;添加凝血酶(Thrombin)后,發(fā)現(xiàn)NSA處理組耗氧率激增量顯著低于DMSO對(duì)照組,說(shuō)明MLKL促進(jìn)了線粒體電子傳遞的作用;添加寡霉素(Oligomycin,復(fù)合體V抑制劑)后,發(fā)現(xiàn)NSA處理組耗氧率降低量顯著低于DMSO對(duì)照組,表明NSA處理組的氧化磷酸化(OXPHOS)水平顯著低于DMSO對(duì)照組,說(shuō)明在NSA存在的情況下,凝血酶誘導(dǎo)的血小板OXPHOS功能顯著受損;同時(shí)也發(fā)現(xiàn)添加寡霉素后,NSA處理組質(zhì)子泄漏(Proton leak)水平顯著高于DMSO對(duì)照組,由于質(zhì)子泄漏代表不依賴于復(fù)合體V的質(zhì)子驅(qū)動(dòng)的氧氣消耗,表明MLKL對(duì)線粒體內(nèi)膜的穩(wěn)定作用,抑制質(zhì)子泄漏;以上數(shù)據(jù)表明MLKL對(duì)維持血小板線粒體正常功能運(yùn)行具有重要作用。
討論:雖然血小板在防止血管損傷時(shí)意外失血方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,但過(guò)度活躍的血小板與急性心肌梗死和缺血性中風(fēng)等嚴(yán)重血栓形成有關(guān)。因此,必須徹底了解血小板活化的機(jī)制,以設(shè)計(jì)有效的抗血栓性疾病的治療策略。鑒于MLKL在血小板生理學(xué)中的重要作用,它可能是一個(gè)治療血栓性疾病的潛在靶點(diǎn)。
參考文獻(xiàn):Ekhlak, M., Kulkarni, P.P., Singh, V. et al. Necroptosis executioner MLKL plays pivotal roles in agonist-induced platelet prothrombotic responses and lytic cell death in a temporal order. Cell Death Differ 30, 1886–1899 (2023). https://doi.org/10.1038/s41418-023-01181-6.