失巢凋亡，继铁死亡之后又一发文热点，了解一下？

众所周知，细胞的死法多种多样，有"自杀"型的凋亡、自噬等，有"他杀"型吞噬、免疫杀伤等，还有"纯属意外"的细胞坏死等。

每种新的细胞死亡机制的出现都会引发一股“追风”热潮，各种文章、研究和项目层出不穷。比如近年的铁死亡、铜死亡，都曾有“风光无限”的时刻。但随着研究深入，文章数量激增，让人眼花缭乱，发创新性高分的机会也越来越少。想必大家也不想被卷得生无可恋。

那么有没有新的“金子”呢？这不是被小P找到“蓝海”了嘛！失巢凋亡了解下！

失巢凋亡(Anoikis，希腊语为"无家可归者")是一种特殊的细胞程序死亡，它是由细胞与细胞外基质(ECM)或相邻细胞脱离接触而诱发的。失巢凋亡也是一种细胞凋亡亚型，而且通过传统的凋亡途径诱导细胞死亡，并在组织的发育和分化、清除受损或有害细胞以及维持稳态等发面发挥重要作用。

当正常细胞失去对细胞外基质(ECM)的粘附时，机体为了阻止了细胞之间的错误接触，就会诱发细胞凋亡。然而，肿瘤细胞具有转移特性，它失去对细胞外基质的粘附后，会产生耐药性，也称为失巢凋亡抗性(anoikisresistance)。在不粘附到ECM的情况下也可以存活，并且可以通过血液和淋巴液流向其他组织和器官进行粘附和转移。

下面，我们通过具体的研究论文，来了解一下失巢凋亡及其与肿瘤的关系。该文献由西南医科大学的研究团队发表在《CellCommunicationandSignaling》，较为全面地揭示了失巢凋亡在乳腺癌中的分子机制。

DOI:10.1186/s12964-023-01183-4

在所有肿瘤类型中，乳腺癌的发病率是全球最高的。无论乳腺癌的类型如何，转移都是预后不良的关键原因。失巢凋亡抗性表型的形成是肿瘤转移的关键第一步。乳腺癌利用一系列基质改变来抑制癌细胞中的失巢凋亡。

失巢凋亡的机制失巢凋亡与细胞凋亡(Apoptosis)密切相关，具有相似的途径和组分。它可由两种凋亡途径触发，即内在凋亡途径(由线粒体扰动触发)或外在凋亡途径(由细胞表面死亡受体介导)。

内在凋亡途径

细胞从ECM分离后，Bim被激活，并异位至线粒体，与Bcl-XL相互作用，中和其抗凋亡作用，同时迅速促进Bax–Bak低聚物在粒体外膜(OMM)内的组装，形成孔状结构。OMM的破坏导致细胞色素c的释放，细胞色素c与Caspase-9、凋亡蛋白酶激活因子(Apaf)形成“凋亡体”，激活Caspase级联反应，导致凋亡的发生。

外在凋亡途径

ECM锚定的丧失导致Fas及其配体Fas-L表达增加，Fas-L或肿瘤坏死因子-α(TNF-α)激活其受体蛋白，导致死亡诱导信号复合物(DISC)的组装。DISC通过Fas相关死亡结构域(FADD)与Caspase-8结合并聚集。

I型外在途径：自激活的Caspase-8激活Caspase-3/7，最终导致底物蛋白水解和细胞死亡。

II型外在途径：Caspase-8切割Bid(BH3相互作用域凋亡激动剂)，失巢凋亡，继铁死亡之后又一发文热点，了解一下？t-Bid(截短的Bid)促进线粒体细胞色素c的释放和凋亡体的组装。

图1失巢凋亡过程

关键蛋白Bcl-2蛋白家族

该家族成员在失巢凋亡途径中扮演着两种关键角色，分为促凋亡和抗凋亡成员。

促凋亡蛋白，包括BH3蛋白Bim和t-Bid、Puma等，可激活Bax(失巢凋亡关键效应因子)并促进失巢凋亡。

抗凋亡蛋白，包括Bcl-2、Bcl-XL和Mcl-1等。Mcl-1能分离线粒体中的BH3蛋白，进而抑制失巢凋亡的发生。BCL-2和BCL-XL则是通过将BH3结构域分子隔离在稳定的线粒体复合物中，阻止Bax和Bak的激活，然后发挥抗凋亡作用。

Caspases

首先，细胞色素c在与procaspase-9、凋亡酶激活因子-1(Apaf-1)和dATP复合后，形成凋亡体。接着，部分Apaf-1结合游离的Caspase-9，在与之维持稳态平衡的同时激活Caspase-9。最后，效应Caspase(在哺乳动物中是Caspase-3/6/7)的激活进一步水解特定的底物，并促进细胞分解，诱发凋亡。

图2Caspase级联反应通路(点击查看大图，可联系文末客服获取完整版)

钙黏蛋白

钙黏蛋白(Cadherins)负责细胞间的粘附，包括I型、II型和III型/非典型钙粘蛋白，所有这些钙粘蛋白均在乳腺中表达。

E-钙粘蛋白是最重要的I型钙粘蛋白，它是一种位于细胞粘附连接处的膜糖蛋白，可将上皮细胞相互锚定，对相邻上皮细胞的粘附至关重要。E-钙黏蛋白的丢失触发了EMT，并伴随细胞的迁移和侵袭能力的增强，同时增加了细胞对失巢凋亡的抵抗力。

在正常乳房中，顶芽的单层上皮帽细胞也表达P-钙粘蛋白，这对乳腺导管的分支过程很重要。P-钙黏蛋白过表达可导致FAK、AKT和Src激酶的激活。

相关信号通路整合素通路

整合素(Integrin)是跨膜αβ异源二聚体，这些细胞表面糖蛋白介导细胞与ECM的相互作用和动态粘附。响应ECM粘附的整合素信号通路激活FAK、MAPK-ERK及PI3K-AKT通路。

EGFR通路

EGFR和整合素在功能上偶联，整合素-ECM粘附的丧失导致EGFR表达下调和下游EGFR分子(如PI3K、JAK、Ras等)的抑制，从而协同诱导失巢凋亡。

PI3K-AKT通路

FAK、钙粘蛋白和EGFR都是PI3K的上游激活条件，PI3K磷酸化PIP2形成PIP3。然后PIP3通过PH结构域将AKT和PDK1募集到膜上，分别在Ser和Thr处磷酸化AKT和PDK1。活化的AKT磷酸化细胞膜上的靶蛋白，然后这些蛋白失去与细胞膜的附着，进入细胞质。它进一步牵连Bcl-2蛋白家族的下游反应，该家族通过控制线粒体通透性来调节巢失凋亡。

MAPK-ERK通路

又称Ras-Raf-MEK-ERK通路，是一个级联磷酸化的过程。ECM-细胞连接通过整合素提升细胞内ROS水平，随后激活酪氨酸激酶Src。激活的Src引发EGFR下游信号(AKT和ERK)传导，导致Bim下调。一方面Ras与Raf结合，Raf进一步磷酸化以激活ERK1/2，后者靶向线粒体，增强ATP合成酶活性，维持线粒体膜电位，灭活Bad，减少细胞色素c的释放。另一方面，Ras效应因子PI3K进一步增强亲失巢凋亡效应。

NF-κB通路

AKT可在蛋白酶介导下降解，并通过IkB激酶(IKK)磷酸化和抑制IκB释放NF-κB。IKK通过磷酸化IκB-α来支持NF-κB向细胞核异位，并通过磷酸化relA激活结构域来增强relA转录激活，最终上调NF-κB靶基因Bcl2和Bcl-xl的表达，进而触发失巢凋亡。

TGF-β通路

该通路包含多种多功能细胞因子，调节细胞生长、增殖、分化、迁移和凋亡等。

Wnt/β-catenin通路

Wnt是分泌性糖蛋白，受外源刺激后分泌到细胞外，与膜上的受体结合并启动通路。β-catenin作为核心蛋白，受Wnt信号诱导入核并参与下游信号转导，发挥调节细胞间黏附的作用。

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亚细胞结构的改变细胞膜的改变

细胞表达的各种细胞粘附分子(CAM)，可以介导细胞-细胞或细胞-ECM之间的接触。细胞-ECM连接是一种局部粘附，依赖于整体蛋白-肌动蛋白相互作用。粘附带负责细胞间的接触，而参与粘附带连接的蛋白质就是钙粘蛋白和肌动蛋白。

CAMs通常是由3个结构域组成的跨膜蛋白：负责配体结合的细胞外结构域、跨膜结构域，和通过蛋白质复合物(如酶或激酶)连接到肌动蛋白细胞骨架的细胞质尾部。许多跨膜蛋白，如生长因子受体(GFR)，也存在于细胞膜中，并受细胞ECM或细胞-细胞接触状态变化的影响。另外，部分膜受体，如TβRI/II和EGFR，在细胞失去粘附时，可通过一系列反应对失巢凋亡的过程产生影响。

图3细胞膜的改变

细胞质的改变

组织上皮细胞ECM的脱离改变了细胞膜上CAMs和蛋白受体的表达，进而导致细胞内EGFR、PI3K-AKT和MAPK-ERK信号减弱，信号的级联反应最后传递到线粒体并影响细胞的存活。线粒体膜间隙(IMS)含有多种关键的促凋亡因子，如细胞色素c。当传入线粒体的存活信号减少时，促凋亡因子被释放到细胞质中，最终诱发失巢凋亡。

细胞骨架的改变

正常乳腺细胞与其天然环境的分离会触发细胞膜上粘附介质的激活，抑制存活途径(如PI3K-AKT、MEK-ERK)，同时改变细胞骨架结构，触发BCL2家族蛋白反应，激活细胞凋亡的线粒体途径，最终释放caspases，触发失巢凋亡。

失巢凋亡抗性的产生当乳腺癌细胞从肿瘤组织中分离出来时，只有克服失巢凋亡，细胞才能够转移并继续在其他地方生长。通过多种机制，包括生存途径的选择性激活、细胞骨架重塑、细胞变形和线粒体凋亡途径抑制等等，细胞能产生失巢凋亡抗性(anoikisresistance)。(如下图所示：红色表示乳腺癌内高表达的分子，蓝色表示乳腺癌中低表达的分子)

图4抗失巢凋亡表型

失巢凋亡抵抗中一系列因子发挥作用：包括细胞外因子、细胞质因子、细胞内因子。

细胞外因子，包括ECM的降解和重塑、ECM和TGF-β的显著表达。

细胞膜因子，包括整合素、钙调蛋白的持续改变，以及EGFR和ERBB2表达谱的改变。

细胞内因子，涉及胞浆内组分的改变(如FAK、Src、连接蛋白)、通路的异常激活(如PI3K-AKT、MAPK-ERK、NF-κB)以及失巢凋亡相关蛋白(Bcl-2家族、P53、过氧化锌酶、铁蛋白)表达谱的改变。此外，细胞骨架、miRNA和活性氧(ROS)的不断变化对肿瘤细胞抵抗失巢凋亡也至关重要(见下图)。

图5失巢凋亡抗性研究进展

对失巢凋亡抗性机制的全面研究可为预防和治疗转移性乳腺癌提供新的策略。同时，精确地靶向失巢凋亡抗性发生的关键时期，即肿瘤上皮细胞-ECM相互作用被破坏后和转移性扩散之前，是改善包括乳腺癌在内的癌症预后的重要方法。

小结总的来说，失巢凋亡本质上是一种特定形式的细胞凋亡。

不同的途径皆可诱导失巢凋亡的发生，这些途径最终引起Caspases激活、核酸内切酶激活和DNA片段化，随后导致细胞死亡。癌细胞在转移之前必须产生失巢凋亡抗性才能在体循环中存活，因而失巢凋亡抗性是癌症转移的重要标志。同时，对失巢凋亡的深入研究只有数十年，还是“蓝海”哦！小P期待更多失巢凋亡相关探索！

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参考文献

[1]DOI:10.1016/j.drup.2024.101099

[2]DOI:10.1002/path.3000

[3]DOI:10.1080/15384101.2015.1130576