GSDME介导的细胞焦亡在化疗诱导的血小板过度活化和血栓形成中的作用

2025-01-03 Fri
关于GSDME介导的化疗引发血小板过度活化及血栓形成的研究报告背景介绍化疗长期以来是癌症治疗的重要手段，但随之而来的副作用也不能忽视。在接受铂类化疗药物（如顺铂）的癌症患者中，血栓栓塞事件的发生率显著升高，包括肺栓塞、脑血管意外、心绞痛和心肌梗死等一系列心血管并发症。此外，化疗相关的动静脉血栓形成通常与患者的死亡率直接相关。已有研究表明，顺铂化疗能使静脉血栓栓塞的风险增加6.5倍以上，这在不同癌症类型的患者中均得到证实。然而，对于导致血栓生成的具体机制，学术界仍未完全了解。
血小板在血栓形成中起着核心作用，研究人员发现在化疗患者中血小板的反应性增加。化疗背景下的细胞程序性死亡（如凋亡和焦亡）越来越引起关注。焦亡（pyroptosis）是一种新型的程序性细胞死亡形式，由气孔蛋白家族（Gasdermin, GSDM）执行，GSDME为该家族重要成员之一，在化疗治疗的多个组织中如脾脏、肾脏和小肠发现参与了细胞焦亡。然而，GSDME是否介导血小板的焦亡，以及这种焦亡是否与化疗患者的血栓风险相关，目前尚待解答。
为解决这一问题，本研究旨在探讨GSDME是否通过化疗药物诱导的血小板焦亡，促进血小板的过度活化及血栓形成潜能。
论文概述本研究由Ruyi Xue、Min Li、Ge Zhang等研究团队完成，主要隶属于复旦大学基础医学院生物化学与分子生物学系及附属中山医院。论文发表于《Blood》期刊，论文标题为“GSDME-mediated pyroptosis contributes to chemotherapy-induced platelet hyperactivity and thrombotic potential”。
研究流程与实验设计该论文是基于单个原创研究展开的，其研究流程包括以下几个主要步骤：
1. 探讨GSDME在血小板中的功能表达通过逆转录PCR和免疫印迹技术，对人类及小鼠血小板中GSDME的mRNA和蛋白表达进行了检测，验证其是否在血小板中功能性表达。结果显示，GSDME在血小板和其祖细胞巨核细胞系（Meg-01）中均有表达，且不会因为白细胞污染导致假阳性。
2. 化疗药物诱导GSDME介导的血小板焦亡研究者采用顺铂(cisplatin)和依托泊苷(etoposide)处理血小板，发现GSDME通过caspase-3剪切形成N端碎片（GSDME-N），后者在血小板膜上形成孔洞并引起膜泡的形成，继而引发血小板颗粒释放与活化。此外，巨核细胞和化疗后患者血小板中也检测到类似现象。
3. 研究GSDME对血小板功能和血栓形成的影响通过小鼠实验，对比了野生型（WT）小鼠与GSDME敲除（GSDME−/−）小鼠。实验结果显示，在失去GSDME的条件下，小鼠血小板的聚集能力与颗粒释放显著降低，并且体外及体内血栓形成减弱。
4. 风险机制的分子探索利用共免疫沉淀和质谱分析发现，Flotillin-2这一重要的脂筏标志蛋白能将GSDME-N招募到血小板膜脂筏区域，从而促进焦亡相关膜孔的形成。利用突变与蛋白结构建模分析，研究者进一步明确了GSDME与Flotillin-2的具体结合位点及作用机制。
5. 患者相关研究研究选取了20名接受顺铂化疗的肝胆癌患者的血液样本，分别于化疗前和化疗后24小时取样。结果显示，化疗后患者的血小板聚集和颗粒释放显著增加，伴随GSDME-N的表达水平上调，证实了上述机制在人血小板中的存在。
研究结果本研究主要获得以下重要发现：
GSDME在无核血小板中的表达与功能：
首次证实GSDME在血小板中功能性表达，并在化疗引发的焦亡过程中得以激活。
顺铂通过Caspase-3激活GSDME引发血小板焦亡：
通过体内和体外实验，明确了顺铂及依托泊苷诱导血小板GSDME剪切的剂量与时间依赖关系。
失去GSDME的小鼠血小板活性降低，血栓形成受抑：
GSDME−/−小鼠在颗粒释放、聚集及血小板膜变化等方面的活性明显减弱，血栓生成时间延长，凝血能力降低。
Flotillin-2在GSDME-N膜转运中的重要性：
Flotillin-2充当膜支架蛋白，通过其SPFH结构招募GSDME-N至血小板膜脂筏上，促进膜孔形成和颗粒释放。
临床相关性：
在接受化疗的患者血小板样本中，确认GSDME介导的焦亡增加血小板活化及血栓形成潜能。
研究意义与价值科学意义：
本研究探讨了化疗引发血小板异常活性的分子机制，首次明确了GSDME在血小板中的表达与功能，以及GSDME介导的焦亡是化疗引发血小板过度活化的重要机制。
临床价值：
通过靶向抑制GSDME介导的相关分子通路，有望降低化疗中的血栓风险，为癌症患者提供更具安全性的治疗伴侣策略。
方法创新：
研究采用多种先进技术，包括高通量质谱、三维建模及脂筏干扰研究，揭示了GSDME与脂筏蛋白Flotillin-2的相互作用，为血小板研究提供了新角度。
临床相关性：
研究结合了20例临床患者样本分析，其实验和临床结果具有高度一致性，为转化研究提供了基础。
总结本研究系统性地解析了化疗药物顺铂通过Caspase-3/GSDME轴介导血小板焦亡，从而导致其过度活化和血栓潜能增加的分子机制，指出GSDME是化疗副作用的重要调控因子。通过抑制GSDME焦亡，有望为癌症化疗相关血栓并发症的预防开辟新途径。研究为肿瘤治疗的个体化及安全性优化提供了新的科学依据，并进一步加强了关于焦亡在不同组织和功能中的研究深度。