JCIGSDMD介导IL1释放新途径
IL-1β是一种经典的促炎细胞因子，在调控机体免疫应答中发挥了重要作用。越来越多的研究表明，非髓样细胞中的炎性小体激活在IL-1β的产生和释放过程中至关重要。实际上，早已有研究证实了上皮来源的IL-1及其家族成员在IBD的发病机理中起主要作用。然而，在炎症反应期间，不同细胞来源的IL-1在时间和空间上的非冗余作用导致特定IL-1β释放的分子机制，特别是在非髓样细胞（如肠上皮细胞）中的机制尚不完全清楚。
目前研究认为，GSDMD被caspase1/11/4/5剪切后，其N-末端片段在细胞膜上寡聚化形成环状结构，最终导致细胞焦亡，而GSDMD介导的IL-1β释放通常被认为是焦亡发生时细胞内容物非选择性释放的副产物。那么焦亡是GSDMD介导IL-1β释放的唯一途径吗？答案显然是否定的。已经有越来越多的研究报道了在多种类型细胞中依赖GSDMD而不依赖焦亡的IL-1β的释放。值得注意的是，在没有发生细胞裂解的情况下，IL-1β也可以通过多种机制释放，包括IL-1β在膜囊泡（外泌体或分泌性自噬）中蓄积并输出到细胞外空间。然而，GSDMD如何参与非焦亡途径中IL-1β的释放尚不清楚。论文首页截图
年6月29日，KatarzynaBulek等研究者在TheJournalofClinicalInvestigation上发表了题“Epithelial-derivedgasderminDmediatesnonlyticIL-1βreleaseduringexperimentalcolitis”的文章，揭示了一种新型的GSDMD非焦亡方式，可调控肠上皮细胞（IECs）响应Caspase-8炎性体激活，释放包含IL-1β的小细胞外囊泡（sEVs）。研究人员首先通过GSDMD基因敲除小鼠（GSDMD-/-）证实了GSDMD缺失减轻了DSS诱导的小鼠结肠炎症。此外，在实验性结肠炎小鼠和IBD患者中均观察到上皮来源的GSDMD的表达增加。GSDMD缺失可预防DSS诱导的实验性结肠炎症
使用GSE数据库系统进行分析，发现溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD）患者的的肠粘膜活检中GSDMD转录显著增加。单细胞测序（scRNA-seq）分析发现IBD患者上皮特异性GSDMD增加，特别是在高表达GSDMD的IECs如分泌性祖细胞、结肠细胞、隐窝顶部结肠细胞和吸收性祖细胞。单细胞测序分析IBD患者结肠IEC的GSDMD的表达和分布
有趣的是，作者进一步研究发现发炎的结肠组织释放的IL-1β与全长GSDMD形成复合体，该复合体以GSDMD依赖性方式进行了高度修饰。免疫沉淀研究结果表明，这些IL-1β分子与多聚泛素链结合。这些数据都证明了GSDMD在促进肠道炎症中起关键作用，并提示结肠上皮中GSDMD依赖性IL-1β释放的独特形式。在来自GSDMD缺失（GSDMD-/-）幼年小鼠结肠（YAMC）上皮细胞中检测到GSDMD依赖性含IL-1β的sEV释放，但GSDMD缺失显著缓解了疾病的严重程度，提示GSDMD介导的sEV的释放与肠道炎症的发病机理有关。先前的研究显示，GSDMD受炎性Caspase活化可以在位Asp进行切割产生活性，触发细胞焦亡。然而，在本研究中，作者惊讶的发现，LPS+ATP刺激后并没有促进YAMC细胞中Caspase-1（p20片段），Caspase-8（p18片段）以及GSDMD（p30片段）的激活。相反，在刺激后，全长GSDMD与Caspase-8而非Caspase-1一起释放到上清液中。WT和GSDMD–/–YAMC细胞
为了进一步探讨GSDMD的非焦亡作用，研究人员通过LC-MS/MS和免疫共沉淀技术分析，在LPS诱导的YAMC细胞中鉴定了一组新型的GSDMD相互作用蛋白，包括NEDD4（一种E3连接酶）和Hsp90伴侣蛋白Cdc37。NEDD4是一种E3连接酶，已知与LC3相互作用并促进货物装载到分泌小泡中，能够催化IL-1β前体的多聚泛素化。在LPS刺激下，为响应炎性Caspase-8的活化，伴有Cdc37/Hsp90的GSDMD募集NEDD4，从而催化IL-1β前体的多聚泛素化，并装载到分泌性囊泡中。GSDMD介导非焦亡途径IL-1β释放所需的分泌复合物的组装
研究人员采用NEDD4和IL-1β突变的YAMC细胞进行研究，发现NEDD调控IL-1β前体的多聚泛素化是介导pro-IL-1β/GSDMD/NEDD4/caspase-8组成型分泌复合物的释放所必需的。使用透射电镜观察，以确定GSDMD，NEDD4和IL-1β的细胞定位，结果表明，LPS+ATP刺激诱导了多囊泡体（MVBs）的生成，包含腔内囊泡（ILVs），当MVBs与质膜融合时释放，形成外泌体。共聚焦分析揭示了GSDMD和CD63（一种MVBs的标志物）以及外泌体之间的高共定位。晶体学研究表明，NEDD4与LC3结合，从而促进NEDD4的活性。有趣的是，LPS+ATP刺激促进了GSDMD向LC3+膜结构的重新分布。总体而言，这些结果都证实了GSDMD介导的IL-1β分泌需要囊泡的生物发生过程，并通过sEV释放GSDMD/NEDD4/IL-1β复合物。GSDMD介导的IL-1β分泌依赖囊泡的生物发生过程
迄今为止，尚无临床试验表明IL-1β抑制剂对于IBD患者有明确的疗效，并且尚无FDA批准的针对IL-1的IBD治疗药物。尽管IL-1β被认为是经典的促炎细胞因子，但IL-1β在肠道损伤和急性结肠炎中的作用仍存在争议。此外，尚不清楚上皮来源的或细胞焦亡途径释放的非裂解形式的IL-1β是如何导致慢性肠道炎症。因此，未来还需要进一步研究IL-1β的裂解与非裂解形式的释放在慢性肠炎期间（如IBD）的贡献。图片来源：TheJournalofClinicalInvestigation
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