感染與毒素如何發動細胞的自我毀滅與警告系統？

How do infections and toxins launch a cell's self-destruct and alarm system?
http://www.physorg.com/news124388471.html

March 10, 2008

細胞為了自我毀滅而有數種程式的編碼。許多細胞會平靜的死去。其他則在它們的出路上引發騷動。

Washington 大學（UW）一個研究細胞毀滅機制的團隊注意到，某些已程式化的細胞死亡路徑能簡單且安靜地移除不需要的細胞。

此外，這裡有一種潛在危險細胞（例如被沙門氏桿菌傳染的細胞）的死亡警告鈴聲，他們補充道。這些即將死亡的細胞會湧出化學訊號，並獲得一種保護性的回應。所產生的發炎，這是身體在自我防禦中所發起的，有時會逆火（backfire），並危急極其重要的組織。

一個由 Dr. Brad T. Cookson（微生物學與實驗醫學副教授）所領導的團隊，將這類細胞死亡命名為「pyro ptosis（跳火坑）」，希臘文的意思是走入火舌中（going down in flames）。不會引起發炎的細胞死亡稱為「apoptosis（細胞自毀、凋零，譯註：還有一種稱為壞死(necrosis)）」，向樹葉落地般安靜地終止。

細胞內的一種酵素，稱為 caspase-1，在有害的發炎與抵抗傳染中都扮演一種關鍵的角色，Cookson 等人提到。它不只負責細胞死亡，也負責發炎蛋白質的產生，這種蛋白自瀕死的細胞釋出。caspase-1 有缺陷的老鼠容易產生發炎，然而能抵抗毒素的衝擊、來自於缺氧的組織損害，與發炎性腸道疾病（inflammatory bowel disease）。

Cookson 的實驗室已完成許多 caspase-1 的研究，以及它如何調停促發炎（pro-inflammatory）程式化細胞死亡的路徑。該實驗室最近的研究將發表於 3/10 - 3/14，PNAS 的 Early Edition 上。該研究觀察二種不同的有毒刺激：炭疽毒素（anthrax toxin）與沙門氏桿菌傳染，如何觸發 caspase-1 所斡旋的細胞死亡路徑。UW 畢業生 Susan Fink 與 Tessa Bergsbaken 完成這項研究。

研究者發現，每種刺激分別採取一種獨立路徑來活化 caspase-1；然而，這二種截然不同的活化機制終將會合到同一種細胞死亡的路徑。這種共同路徑以劈開細胞的 DNA、活化發炎的化學訊息為其特徵，且最終會拋棄（jettison）細胞的內容物。這種湧出在奈米尺度的毛孔於細胞膜中形成後發生，很像穿刺一顆水球。

根據 Cookson 表示，這些發現有助於創造出研究模型，以研究促發炎程式化細胞死亡一條明顯的重要路徑。這些發現亦支持這個概念：不同的疾病媒介能使用不同機制以誘出這種路徑。

"檢查此系統，為有益的與病態的這二種細胞死亡機制，以及傳染性疾病媒介操縱身體的回應，提供了深刻的理解，" Cookson 說。他小組先前對 Yersinia（鼠疫(黑死病)的病原體）的研究揭露細胞死亡機制能從一條被動的、非發炎的路徑重新導向更有利病原體的發炎路徑。這項發現指出透過調整細胞死亡路徑來治療疾病的可能性。

"除了它在對抗感染的防護性角色之外，" Cookson 補充道，"caspase-1 亦在許多由細胞死亡與發炎所描繪的醫療狀態中扮演一種角色。" 這些狀態包括心、腦、肺、神經與腎臟中的器官損害。了解促發炎細胞死亡路徑或許能導致新療法產生以對抗致命的或使人傷殘的疾病，諸如嚴重傳染病、心臟病癌症與中風。（後略譯）

※ 相關報導：

＊ Anthrax lethal toxin and Salmonella elicit the common cell death pathway of caspase-1-dependent pyroptosis via distinct mechanisms
http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/105/11/4312

Susan L. Fink, Tessa Bergsbaken, and Brad T. Cookson
PNAS - March 18, 2008 - vol. 105 - no. 11 - 4312-4317
doi: 10.1073/pnas.0707370105

＊ Study in 7,000 men and women ties obesity, inflammatory proteins to heart failure risk
http://www.physorg.com/news128877471.html

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