前两期，小编详细介绍了细胞焦亡的概念和细胞焦亡发生的具体机制，caspase1/4/5/11启动细胞焦亡程序后，底物蛋白GSDMD被切割，释放GSDMD-NT片段，从而造成细胞膜穿孔，诱导细胞焦亡。那么这期这些机制终于要发挥到实处了，邵峰组提出细胞接受化疗药物后caspase3可剪切GSDME，释放GSDME-N片段造成细胞膜穿孔，从而诱导细胞发生焦亡。如题：Chemotherapy drugs induce pyroptosis through caspase-3 cleavage of a Gasdermin（回复170731可下载文献，一周有效）

近日已经证实GSDMD是caspase-1/4/5/11引起细胞焦亡的底物蛋白，保守的GSDMD家族被重新定义焦亡为Gasdermin介导的程序性涨亡。Gasdermin-N在GSDMD和GSDMA3/GSDMA结合的膜脂和在细胞膜穿孔。这个膜孔的形成活性打破了渗透压，引起了细胞膨胀并有大的球从膜上形成。

所有Gasdermin家族的蛋白都有细胞焦亡的N端结构域除了DFNB59。Gasdermin家族与疾病相关。焦亡激活的突变在Gsdma3引起了秃头的疾病。GSDMB的多态性与儿童哮喘相关。DFNA5/GSDME和DFNB59是耳聋的基因。失去GSDME，一个候选的肿瘤应答因子，在某些黑色素瘤细胞中能够引起抵抗依托泊苷的药效。

而且也有文章指出，在体外GSDME被caspase-3所切割，而且能够引起细胞凋亡后的二次死亡。GSDME能够转换肿瘤坏死因子或者化疗药物诱导的以及caspase3介导的凋亡和焦亡这两种细胞死亡方式。GSDME能够特殊的被caspas3切割，产生GSDME-N片段。

Caspase-1/4/5/11切割GSDMD在一个FLTD位点上。在GSDMD都敲除的细胞中能够使肿瘤坏死因子TNFα加上环己酰亚胺诱导细胞凋亡转变成细胞焦亡，而且焦亡的速度比凋亡要快。

GSDMA3却没有这种活性，但是GSDME类似GSDMD ^DEVD可以使细胞凋亡像细胞焦亡转化；细胞膜涨大并且形成小孔。当对照组HELA细胞是Annexin-V单染，而GSDME表达组是进行Annexin-V+PI双染。细胞的生存能力，会在GSDME减少后以及刺激下下降，知道乳酸脱氢酶LDH的释放，进一步证明了凋亡像焦亡的转变。而且在GSDME家族中，GSDME1可以促进TNFα诱导的细胞凋亡像细胞焦亡转化。

为了比较caspase3激活的途径GSDME所导致的细胞凋亡向细胞焦亡转变的特异性，课题组同时检测了caspase-3和7的激活通道。

第一，与GSDMD^DEVD类似的是，GSDME在TNFαc诱导下被切割成2个片段，并且同时被 caspase-3/7所激活。而且GSDME所致的焦亡与药物抑制和敲除caspase-3相关。

然而在CASP3 ^-/- 都敲除的细胞中虽然还存在着由caspase-7诱导的细胞凋亡，但是GSDME却没有被切割。课题组验证了以下几个caspase-3可能的切割位点， 人GSDME 267 DMPD 270，  小鼠GSDME267 DMLD 270以及斑马鱼GSDME1 253 SEVD 256， 其中GSDME D267A 、D270A、GSDME1 D256A 没有被肿瘤坏死因子诱导切割，而且没有发生凋亡向细胞焦亡的转化。

至此我们可以总结为GSDME可以诱导细胞焦亡，当被caspase-3生理性切割的时候，仅有肿瘤坏死因子诱导是不会发生细胞焦亡。

第二，验证GSDME只能被caspase-3所切割，1, 4, 6, 7, 8, 和9切割不了，突变型不能切割GSDME。而且其切割位点在Asp-270。这就验证了肿瘤坏死因子诱导细胞凋亡向细胞焦亡的转变，需要Caspase-3切割GSDME。

第三，课题组分析了caspase-3切割GSDME所造成的膜孔形成的活性。课题组利用了脂质小体沉淀到了GSDME-N，而没有富集到GSDME全长和GSDME-C片段。电子显微镜显示了在脂质体上膜孔形成的规则的形状和大小。

第一，为探索细胞焦亡是由内源性GSDME所引起的，课题组在各种人类细胞中筛查表达水平高的细胞系，结果发现其高度表达在SH-sy5y神经胶质瘤细胞和MeWo皮肤黑色素瘤细胞两种细胞系中。因为化疗药物能够激活caspase-3从而引起细胞毒性的发生。

为此课题组提出了一个问题便是，是否在使用各种各样的化疗药物的情况下GSDME在这两种细胞系中也能够致使细胞焦亡。焦亡形态学也显示化疗药物处理的MeWo细胞发生细胞焦亡的死亡形式，并且用流式双染和LDH释放来佐证。

第二，课题组选择了caspase-3的抑制剂zVAD做敏感性检测，结果显示在SH-SY5Y和MeWo两种细胞系中，焦亡受到了阻止，而浦肯野细胞中的凋亡也受到了阻止。

在SH-SY5Y细胞中敲除GSDME，阻止了化疗药物诱导的的细胞焦亡，但是GSDME表达野生型的细胞焦亡就会重新发生，而在D270A突变型GSDME就不可以。这些表明内源性GSDME的高表达能够引起广泛的细胞焦亡。

第三，在caspase-3和GSDME共同参与下，化疗药物致使细胞从凋亡向焦亡形式的转变。

在HELA细胞中过表达GSDME之后，能够将阿霉素或者5-氟尿嘧啶诱导的凋亡向焦亡转化以一种casp3依赖的方式。GSDME的D267A或者D270A突变却没有这个活性。

在TNF刺激下，GSDME表达低的和GSDME过表达的细胞分别发生了细胞凋亡和细胞焦亡。至此表明，casp3激活的细胞凋亡是需要GSDME的参与。

第一，GSDME在癌细胞中广泛表达，在人类正常的组织内也表达广泛。课题组在正常的组织细胞内分别进行了GSDME的敲减和过表达，结果显示GSDME敲减的细胞发生凋亡，而过表达的细胞发生细胞焦亡。

第二，课题组选择了表皮角质细胞，该角质细胞在用Mitoxantrone 或者 Actinomycin-D处理时也发生焦亡，而且会有GSDME的切割， zVAD 可以阻止这种切割方式和焦亡的发生。在表皮角质细胞和胎盘上皮细胞中敲减GSDME之后使化疗药物诱导的细胞焦亡向凋亡转化。

至此可以总结出，化疗药物能够杀死某些人类正常的细胞是通过GSDME调节的细胞焦亡。

第三，为验证是否GSDME导致了化疗药物带来的副作用，课题组设计了Gsdme敲除的小鼠。在注射化疗药物  顺铂以后，Gsdme敲除的小鼠反而更加健康和精力充沛。原因是在野生小鼠中顺铂则大量破坏了免疫细胞，野生小鼠了脾脏和肺部的发育受到了影响而且体重也下降了许多，而在Gsdme敲除的小鼠中却影响少，甚至被抵消和中和。

接着课题组为进一步证明这一观点，在两种小鼠的腹腔中分别注射了5氟嘧啶和博来霉素，5氟嘧啶致使小肠绒毛减少，出血炎性细胞浸润；博来霉素能够诱导肺部损伤和肺炎的发生，而这些仅发生在野生型小鼠中，Gsdme敲除的小鼠却没有这些症状发生。这些症状表明化疗药物所产生的副作用与Gsdme诱导的细胞焦亡的机制息息相关。

GSDME被切割并被Caspase-3激活引起细胞焦亡。这改变了以往的观念：引起程序性细胞死亡的caspase-3长时间的被认为是细胞凋亡的标志。事实是，GSDME的分布和表达水平决定了Caspase-3激活细胞死亡的方式。GSDME表达水平高的细胞承受的是细胞焦亡依赖于凋亡刺激比如化疗药物所引起的细胞凋亡。

GSDME表达水平低的细胞会经过二次涨亡在首次发生细胞凋亡之后。最终课题组总结的是caspase-3激活的GSDME介导的细胞焦亡在正常组织中会导致化疗药物副作用的发生。

以上便是此次文章的分析，谢谢大家的赏析。