1、細胞疊套結構研究進展細胞疊套結構研究進展第十八章匯報提綱匯報提綱O第一節 前言O第二節 細胞疊套結構的命運及機制O第三節 細胞疊套結構的生物學意義O第四節 細胞疊套結構的臨床意義O第五節 細胞疊套結構在低等生物中的研究O第六節 細胞疊套結構的理論模式第一節第一節 前言前言 一一. .細胞疊套結構的定義細胞疊套結構的定義O細胞疊套結構：細胞疊套結構：cell-in-cell structurecell-in-cell structure（圖（圖1 1），指一個或多大個細胞主），指一個或多大個細胞主動動“鉆入鉆入”另一個細胞，形成細胞套細胞的結構，并產生生物效應的過另一個細胞，形成細胞套細胞的結構

2、，并產生生物效應的過程。程。O該結構的特殊之處在于他是一個活細胞進入另外一個活細胞（通常是該結構的特殊之處在于他是一個活細胞進入另外一個活細胞（通常是腫瘤細胞）后形成的結構，不同于以往人們知道的由專職的吞噬細胞腫瘤細胞）后形成的結構，不同于以往人們知道的由專職的吞噬細胞（如巨噬細胞）吞噬死細胞或病原體。（如巨噬細胞）吞噬死細胞或病原體。二二. .細胞疊套結構的分類細胞疊套結構的分類O根據形成疊套結構的細胞種類分類：根據形成疊套結構的細胞種類分類： 同質細胞間結構同質細胞間結構：腫瘤細胞間“互鉆” 異質細胞間結構異質細胞間結構：各類不同細胞間，免疫細胞進入腫瘤或其他細胞O根據靶細胞是否有腫瘤細胞

3、參與分類：根據靶細胞是否有腫瘤細胞參與分類： 腫瘤靶細胞腫瘤靶細胞 非腫瘤靶細胞非腫瘤靶細胞O根據胞內細胞的主要死亡方式分類：根據胞內細胞的主要死亡方式分類： 凋亡通路依賴的細胞內死亡凋亡通路依賴的細胞內死亡 凋亡通路非依賴的細胞內死亡凋亡通路非依賴的細胞內死亡第二節第二節 細胞疊套結構的命運及機制細胞疊套結構的命運及機制O一一. .細胞疊套結構內化細胞的命運細胞疊套結構內化細胞的命運由于在細胞疊套結構形成過程中，被內化的細胞是活細胞，由于在細胞疊套結構形成過程中，被內化的細胞是活細胞，因此細胞疊套結構形成以后被內化細胞的生物學轉歸問題因此細胞疊套結構形成以后被內化細胞的生物學轉歸問題尤為重要

4、，主要表現為：細胞內細胞分裂、細胞逸出、細尤為重要，主要表現為：細胞內細胞分裂、細胞逸出、細胞內細胞死亡和長時間的滯留。胞內細胞死亡和長時間的滯留。細胞疊套結構中，內化細胞死亡發生的比例高達細胞疊套結構中，內化細胞死亡發生的比例高達80%80%，關于，關于細胞內死亡（細胞內死亡（cell-in-cell deathcell-in-cell death）現象也稱為近年研究的熱）現象也稱為近年研究的熱點。點。1.Entosis1.Entosis（疊套死亡）（疊套死亡）在在EntosisEntosis過程中，被內化的細胞需要脫離細胞外基質，然后完成后續步過程中，被內化的細胞需要脫離細胞外基質，然后完

5、成后續步驟。進一步的研究顯示，有兩個關鍵因素對驟。進一步的研究顯示，有兩個關鍵因素對entosisentosis后續過程中疊套結后續過程中疊套結構的形成是必須的：構的形成是必須的：由Cadherin介導的細胞間粘附連接。使用Ca2+、Mg2+的螯合劑EDTA或EGTA，以及Cadherin的封閉性抗體均可以有效阻斷細胞疊套架構的形成。RhoA-ROCK信號通路調節的肌動球蛋白的收縮。該因素提供被卷入細胞進入相鄰細胞的驅動力。OFloreyFlorey等研究發現，宿主細胞自噬通路的標志性分子等研究發現，宿主細胞自噬通路的標志性分子LC3LC3能夠短暫募能夠短暫募集到包裹內化細胞的細胞膜上，隨后宿

6、主細胞的溶酶體與吞噬膜融合，集到包裹內化細胞的細胞膜上，隨后宿主細胞的溶酶體與吞噬膜融合，釋放溶酶體酶，繼而內化的細胞發生死亡。釋放溶酶體酶，繼而內化的細胞發生死亡。OMarjoleineMarjoleine等在體外培養人小細胞肺癌（等在體外培養人小細胞肺癌（SCCLSCCL）細胞系的過程發現，）細胞系的過程發現，一些一些SCCLSCCL細胞系能夠形成典型的細胞疊套結構，用帶有細胞系能夠形成典型的細胞疊套結構，用帶有H3H3的胸腺嘧的胸腺嘧啶可以標記內部的細胞，證明這些細胞是活細胞。血清可以誘導腫瘤啶可以標記內部的細胞，證明這些細胞是活細胞。血清可以誘導腫瘤細胞間形成細胞疊套結構。因此，推測血

7、清中存在某種誘導細胞疊套細胞間形成細胞疊套結構。因此，推測血清中存在某種誘導細胞疊套的因子，或許可以抑制腫瘤生長。的因子，或許可以抑制腫瘤生長。O2.Emperitosis(2.Emperitosis(疊套凋亡）疊套凋亡） 免疫細胞進入其他細胞的現象是細胞疊套結構的代表，腫瘤細胞是免疫細胞進入其他細胞的現象是細胞疊套結構的代表，腫瘤細胞是EmperitosisEmperitosis的一個重要靶細胞。的一個重要靶細胞。 多種腫瘤細胞都能內化免疫細胞，如黑色素瘤、胃癌、唾液腺導管癌、多種腫瘤細胞都能內化免疫細胞，如黑色素瘤、胃癌、唾液腺導管癌、乳腺癌和肝癌等；同樣多種免疫細胞也能進入腫瘤細胞，如中

8、性粒細乳腺癌和肝癌等；同樣多種免疫細胞也能進入腫瘤細胞，如中性粒細胞、胞、NKNK細胞、細胞、T T淋巴細胞、淋巴細胞、B B細胞等。細胞等。 20 20世紀世紀8080年代，王小寧和李文簡率先揭示了免疫細胞在腫瘤細胞內死年代，王小寧和李文簡率先揭示了免疫細胞在腫瘤細胞內死亡的現象和特征，并提出亡的現象和特征，并提出“腫瘤反殺免疫細胞，實現免疫逃逸腫瘤反殺免疫細胞，實現免疫逃逸”的學的學術觀點。術觀點。20052005年，王小寧與姚雪彪研究發現，年，王小寧與姚雪彪研究發現，NKNK細胞可以高比例鉆細胞可以高比例鉆入瘤細胞，主要的命運是在靶細胞內凋亡。入瘤細胞，主要的命運是在靶細胞內凋亡。O王小

9、寧團隊將殺傷細胞在靶細胞內由于顆粒酶回吞導致的王小寧團隊將殺傷細胞在靶細胞內由于顆粒酶回吞導致的“自殺自殺”過過程命名為的程命名為的EmperitosisEmperitosis，該團隊研究的另一個重要意義是，如果阻斷，該團隊研究的另一個重要意義是，如果阻斷瘤細胞囊泡擴張，鉆入與的殺傷細胞內部殺傷的效率大幅度提高，產瘤細胞囊泡擴張，鉆入與的殺傷細胞內部殺傷的效率大幅度提高，產生生托洛伊木馬效應托洛伊木馬效應O3. Cannibalism and HoCC(3. Cannibalism and HoCC(細胞互食和同質細胞互細胞互食和同質細胞互食）食）CannibalismCannibalism是

10、指一些腫瘤在某些狀態下，如饑餓狀態下，會是指一些腫瘤在某些狀態下，如饑餓狀態下，會“吃掉吃掉”同同伴細胞、甚至免疫細胞的現象，所以與腫瘤惡性化或免疫逃逸機制有伴細胞、甚至免疫細胞的現象，所以與腫瘤惡性化或免疫逃逸機制有關。與疊套凋亡不同的是，在關。與疊套凋亡不同的是，在CanniblismCanniblism時，外側的靶細胞似乎在細時，外側的靶細胞似乎在細胞疊套結構的形式過程中起主導作用，有些瘤細胞甚至具有吞噬乳膠胞疊套結構的形式過程中起主導作用，有些瘤細胞甚至具有吞噬乳膠顆粒的能力。顆粒的能力。被吞食的細胞既可以表現為溶酶體樣死亡，也可表現為凋亡被吞食的細胞既可以表現為溶酶體樣死亡，也可表現

11、為凋亡。O 法國馬賽的一個研究組在研究組中發現，法國馬賽的一個研究組在研究組中發現，Nupr1Nupr1分子在胰腺癌細胞的分子在胰腺癌細胞的互食作用中發揮重要作用。互食作用中發揮重要作用。Nupr1Nupr1是一個染色質結合小分子量蛋白，是一個染色質結合小分子量蛋白，僅僅8Kd8Kd，又名，又名p8p8。該分子是控制細胞互食的一個關鍵分子，胰腺癌細。該分子是控制細胞互食的一個關鍵分子，胰腺癌細胞系中胞系中Nur1Nur1的表達水平與其細胞疊套的形成能力成負相關；鑒于該過的表達水平與其細胞疊套的形成能力成負相關；鑒于該過程中互食的細胞為同類細胞，研究者們將其命名為同質細胞互食程中互食的細胞為同類

12、細胞，研究者們將其命名為同質細胞互食（homotypic cell cannibalismhomotypic cell cannibalism，HoCCHoCC）。在異質細胞疊套結構的形）。在異質細胞疊套結構的形成中，成中，Nupr1Nupr1并不起作用。并不起作用。O 在對在對HoCCHoCC過程中的關鍵調控分子研究的過程中，發現過程中的關鍵調控分子研究的過程中，發現CD68CD68、CDC24CDC24、CCR1CCR1、CXCL1CXCL1和和CXCL6CXCL6等是調控等是調控HoCCHoCC的關鍵分子。的關鍵分子。Nupr1Nupr1可能是通過調控這些分子的轉錄來參與可能是通過調控這

13、些分子的轉錄來參與HoCCHoCC的控制，因為的控制，因為Nurp1Nurp1能夠能夠結合到結合到CDC42CDC42和和CXCL1CXCL1的啟動子區域，并抑制這兩個分子的表達。的啟動子區域，并抑制這兩個分子的表達。O二、疊套結構中死亡細胞的清除二、疊套結構中死亡細胞的清除動態追蹤顯示，內化的細胞死亡后會在宿主細胞中逐漸被溶酶體消化吸動態追蹤顯示，內化的細胞死亡后會在宿主細胞中逐漸被溶酶體消化吸收，該過程與大部分的吞噬過程十分相似。收，該過程與大部分的吞噬過程十分相似。包裹死亡細胞的囊泡是一個大溶酶體包裹死亡細胞的囊泡是一個大溶酶體 縮小巨型溶酶體縮小巨型溶酶體 小溶酶體網絡小溶酶體網絡 囊

14、泡出芽囊泡出芽該過程與自噬溶酶體的重構（該過程與自噬溶酶體的重構（ALRALR）不同的是：）不同的是：ALRALR依賴依賴mTORmTOR復合物的復合物的活性和管狀微觀結構完整；而活性和管狀微觀結構完整；而entosisentosis和吞噬產生的巨型囊泡重構縮小和吞噬產生的巨型囊泡重構縮小的過程中，管狀囊泡的產生不是必需的。的過程中，管狀囊泡的產生不是必需的。融合形成第三節第三節 細胞疊套結構的生物學意義細胞疊套結構的生物學意義O一、同質細胞疊套結構的生物學意義一、同質細胞疊套結構的生物學意義目前關于同質細胞疊套結構在腫瘤中的生物學功能存在兩種相反觀點：目前關于同質細胞疊套結構在腫瘤中的生物學

15、功能存在兩種相反觀點：（1 1）細胞疊套結構的形成是一種抑瘤機制）細胞疊套結構的形成是一種抑瘤機制（2 2）細胞疊套結構的形成促進腫瘤的細胞學機制）細胞疊套結構的形成促進腫瘤的細胞學機制我們的研究顯示腫瘤細胞間細胞疊套結構形成可能作為一種細胞間競爭我們的研究顯示腫瘤細胞間細胞疊套結構形成可能作為一種細胞間競爭的機制，以腫瘤生長為代價促進腫瘤的惡性進化。的機制，以腫瘤生長為代價促進腫瘤的惡性進化。O1 1、腫瘤抑制功能、腫瘤抑制功能O細胞疊套結構的形成被認為是一種細胞死亡機制，可清除脫離細胞外細胞疊套結構的形成被認為是一種細胞死亡機制，可清除脫離細胞外基質的細胞，也可清楚對脫落凋亡有抵抗的惡性轉

16、化的細胞，因此，基質的細胞，也可清楚對脫落凋亡有抵抗的惡性轉化的細胞，因此，有學者認為與細胞脫落凋亡類似，腫瘤細胞間細胞疊套結構有利于殺有學者認為與細胞脫落凋亡類似，腫瘤細胞間細胞疊套結構有利于殺死腫瘤細胞。死腫瘤細胞。O研究顯示，阻斷研究顯示，阻斷MCF7MCF7細胞的疊套形成過程能夠顯著增加細胞轉化生細胞的疊套形成過程能夠顯著增加細胞轉化生長能力；我們的研究表明在腫瘤細胞中誘導長能力；我們的研究表明在腫瘤細胞中誘導entosisentosis能一直能一直80%80%以上的以上的腫瘤生長能力。腫瘤生長能力。O雖然疊套結構多出現在惡性程度較高的腫瘤組織，但是該現象在大部雖然疊套結構多出現在惡性

17、程度較高的腫瘤組織，但是該現象在大部分腫瘤組織中很少見，疊套結構基本處于被關閉的狀態，表明腫瘤細分腫瘤組織中很少見，疊套結構基本處于被關閉的狀態，表明腫瘤細胞可能選擇性的關閉了細胞疊套結構的形成以促進自身的生長。胞可能選擇性的關閉了細胞疊套結構的形成以促進自身的生長。O2 2、腫腫瘤瘤促促進進功功能能O有有研研究究表表明，明， 細細胞胞疊疊套套結結構構在在包包括括乳乳腺腺癌癌在在內內的的多多種種腫腫瘤瘤中中與與腫腫瘤瘤的的惡惡性性程程度度呈呈正正相相關。關。此此外，外，研研究究顯顯示示細細胞胞疊疊套套結結構構的的形形成成至至少少可可通通過過以以下下兩兩種種不不同同的的機機制制促促進進腫腫瘤瘤細

18、細胞胞獲獲得得生生長長優優勢勢和和惡惡性性表表現：現：（1 1）腫腫瘤瘤細細胞胞可可以以通通過過消消化化被被內內化化的的細細胞胞獲獲得得其其營營養養物物質，質，進進而而在在營營養養物物質質有有限限的的環環境境中中獲獲得得相相對對的的生生存存優優勢。勢。（2 2）細細胞胞疊疊套套結結構構的的形形成成可可以以通通過過干干擾擾宿宿主主細細胞胞的的胞胞質質分分裂裂誘誘導導非非整整倍倍體體細細胞胞的的產產生。生。而而非非整整倍倍體體被被認認為為是是促促進進腫腫瘤瘤發發生、生、發發展展的的重重要要因因素。素。O3 3、細胞間競爭、細胞間競爭 在以疊套死亡為模型研究時，發現不同種類的腫瘤細胞間能夠形在以疊套

19、死亡為模型研究時，發現不同種類的腫瘤細胞間能夠形成疊套結構，但是并非是隨機產生的，一些腫瘤細胞似乎傾向于成疊套結構，但是并非是隨機產生的，一些腫瘤細胞似乎傾向于內化另一種腫瘤細胞。內化另一種腫瘤細胞。 最終表明，細胞剛性是細胞身份決定的關鍵因素，相對較最終表明，細胞剛性是細胞身份決定的關鍵因素，相對較 硬的細硬的細胞會進入相對較軟的細胞。胞會進入相對較軟的細胞。Rho GTPaseRho GTPase活性是調控細胞剛性的重活性是調控細胞剛性的重要因素，要因素，Rho GTPaseRho GTPase較高的細胞最終會被內化。較高的細胞最終會被內化。 O 內化的細胞和外側細胞命運完全不同，存在明顯

20、競爭，被內化的細內化的細胞和外側細胞命運完全不同，存在明顯競爭，被內化的細胞最終被殺死，外側細胞存活成為混合細胞群中的優勢克隆；外側細胞最終被殺死，外側細胞存活成為混合細胞群中的優勢克隆；外側細胞會通過胞質分裂失敗的機制形成雙核，繼而成為非整倍體細胞而突胞會通過胞質分裂失敗的機制形成雙核，繼而成為非整倍體細胞而突變。因此，腫瘤細胞可以通過細胞疊套進行克隆篩選和進化。變。因此，腫瘤細胞可以通過細胞疊套進行克隆篩選和進化。O在小鼠備胎研究中已經證實哺乳動物細胞中存在細胞競爭行為，但是在小鼠備胎研究中已經證實哺乳動物細胞中存在細胞競爭行為，但是仍缺乏細胞競爭參與人腫瘤發生的有力證據。仍缺乏細胞競爭參

21、與人腫瘤發生的有力證據。O最終整合了關于細胞疊套抑癌和促癌的觀點：最終整合了關于細胞疊套抑癌和促癌的觀點：細胞疊套的形成可通細胞疊套的形成可通過清除部分腫瘤細胞抑制腫瘤生長，過清除部分腫瘤細胞抑制腫瘤生長，細胞疊套過程中惡性細胞克隆細胞疊套過程中惡性細胞克隆得以篩選，長期來看促進腫瘤惡性發展。得以篩選，長期來看促進腫瘤惡性發展。O一、一、異異質質性性細細胞胞疊疊套套結結構構的的生生物物學學意意義義免免疫疫細細胞胞進進入入正正常常細細胞胞的的現現象象被被報報道道以以來，來，存存在在不不同同假假說，說，歸歸納納如如下：下： 給給宿宿主主提提高高營營養。養。（與與腫腫瘤瘤細細胞胞中中的的疊疊套套研研

22、究究類類似）似） 為為免免疫疫細細胞胞提提供供合合適適的的生生長長空空間。間。 意意外外鉆鉆入。入。免免疫疫細細胞胞可可能能在在追追蹤蹤病病原原體體過過程程中中意意外外鉆鉆入入宿宿主主細細胞。胞。 參參與與免免疫疫系系統統發發育育 維維持持免免疫疫自自穩穩O1 1、免疫細胞分化成熟的保育作用、免疫細胞分化成熟的保育作用O胸腺哺育細胞是動物胸腺中的上皮細胞，特性是能夠內化包裹多達胸腺哺育細胞是動物胸腺中的上皮細胞，特性是能夠內化包裹多達200200個以上的個以上的T T細胞，這種細胞疊套結構在細胞，這種細胞疊套結構在T T細胞成熟過程中發揮保育細胞成熟過程中發揮保育作用。作用。O2 2、免疫自穩

23、機制、免疫自穩機制OVolkerVolker等將能引起自身免疫疾病的自身反應性等將能引起自身免疫疾病的自身反應性T T細胞（細胞（Des CD8+ T Des CD8+ T cellcell）注射到老鼠體內，未發現有任何免疫性病理反應。繼而利用透）注射到老鼠體內，未發現有任何免疫性病理反應。繼而利用透射電鏡和工具組顯微鏡發現，肝細胞內包裹了射電鏡和工具組顯微鏡發現，肝細胞內包裹了Des CD8+TDes CD8+T細胞形成典細胞形成典型細胞疊套結構，并隨時間推移而減少，證明被清除了。這也是胸腺型細胞疊套結構，并隨時間推移而減少，證明被清除了。這也是胸腺外外T T細胞自穩維持的新機制。細胞自穩維

24、持的新機制。第四節第四節 細胞疊套結構的臨床意義細胞疊套結構的臨床意義O（1 1）與與腫腫瘤瘤臨臨床床轉轉歸歸的的關關系系 細細胞胞疊疊套套結結構構的的出出現現比比例例與與一一些些腫腫瘤瘤的的惡惡性性分分級級存存在在正正相相關。關。提提示示了了細細胞胞疊疊套套結結構構與與腫腫瘤瘤的的發發生、生、發發展展有有關。關。 乳乳腺腺腫腫瘤瘤是是最最常常見見的的報報道道有有細細胞胞疊疊套套的的腫腫瘤瘤之之一。一。NNg g對對1 15 5例例乳乳腺腺標標本本研研究究發發現，現，5 5例例惡惡性性標標本本全全部部有有細細胞胞疊疊套套結結構，構，剩剩下下的的1 10 0例例良良性性標標本本沒沒有。有。 （2

25、 2）在在炎炎癥癥中中的的作作用用（異異倍倍體體形形成）成） 在在對對各各種種炎炎癥癥組組織織進進行行分分析析后后發發現，現，細細胞胞疊疊套套結結構構幾幾乎乎出出現現在在所所有有篩篩查查的的炎炎性性組組織織中。中。第五節第五節 細胞疊套結構在低等生物中的研究細胞疊套結構在低等生物中的研究O一、一、阿阿米米巴巴生生殖殖循循環環中中的的細細胞胞疊疊套套結結構構阿阿米米巴巴原原蟲蟲屬屬于于黏黏菌菌門，門，其其生生活活史史有有一一段段是是動動物物性性的，的，有有一一段段是是植植物物性性的，的，因因此此被被認認為為是是介介于于動動植植物物之之間間的的一一類類生生物。物。盤盤基基網網柄柄菌菌是是阿阿米米巴巴原原蟲蟲中中的的一一支，支，由由于于獨獨特特的的細細胞胞生生物物學學特特性，性，被被認認為為是是一一類類模模式式生生物。物。在在該該生生物物中中發發現現有有細細胞胞疊疊套套結結構構的的形形成