程序性細胞死亡指一類由細胞內(nèi)精細生物化學(xué)機制調(diào)控的細胞死亡形式。 其中包括細胞凋亡（Apoptosis），凋亡性壞死(Necroptosis)，炎性死亡（Pyroptosis），和鐵死亡（Ferroptosis）等多種死亡類型。Necroptosis最早發(fā)現(xiàn)能被腫瘤壞死因子（TNF?）通過激活受體結(jié)合激酶RIPK1誘導(dǎo)發(fā)生，隨后發(fā)現(xiàn)RIPK1導(dǎo)致下游激酶RIPK3的激活。激活的RIPK3磷酸化下游假激酶MLKL，由此誘導(dǎo)MLKL寡聚化和膜穿孔，造成細胞爆破性死亡。
隨著年齡的升高，男性生殖系統(tǒng)功能退化，生育能力下降，但是其中的分子機理知之甚少。為了研究雄性衰老相關(guān)的生殖系統(tǒng)退化機理，尋找有潛力的藥物干預(yù)手段，北京生命科學(xué)研究所/清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)交叉研究院王曉東實驗室對老年小鼠的睪丸病變進行了研究。
2017年王曉東實驗室在Elife發(fā)表論文表明，老年小鼠睪丸的精原干細胞中能檢測到磷酸化的MLKL，提示老年小鼠睪丸中存在Necroptosis的發(fā)生。通過Ripk3和Mlkl基因敲除小鼠與同等年齡野生型衰老小鼠對比，Ripk3和Mlkl敲除老鼠睪丸的衰老病變被顯著抑制，證明Necroptosis通路介導(dǎo)衰老雄性小鼠的睪丸病變。給小鼠飼喂含實驗室自主開發(fā)的RIPK1激酶抑制劑的食物，同樣抑制了小鼠睪丸衰老樣病變，提高了衰老雄鼠的生殖能力。因此該研究表明睪丸內(nèi)生精干細胞和其支持細胞（Sertoli細胞）通過Necroptosis死亡為哺乳類動物器官特異的衰老通路。這個衰老通路有助于避免由于衰老而損傷的遺傳物質(zhì)進入種群。
限制哺乳動物衰老相關(guān)的疾病研究最大的阻礙是耗時過長。雖然小鼠壽命短，衰老相對更快，但是要看到顯著的衰老相關(guān)的睪丸病變要到18個月左右的年齡。更快的睪丸衰老動物模型的建立將大大縮短藥物研發(fā)的時間。鑒于實驗室先前研究的提示，如果能篩選到在睪丸中高水平表達的Necroptosis通路負調(diào)控蛋白，那么敲除該蛋白的小鼠睪丸壞死發(fā)生會更早，這樣將大大縮短小鼠睪丸衰老樣病變的動物模型建立所需要的時間。
因此實驗室篩選和鑒定了與RIPK3以及MLKL具有相互作用的蛋白。通過免疫共沉淀技術(shù)結(jié)合質(zhì)譜鑒定，研究人員發(fā)現(xiàn)，一類新的蛋白激酶CSNK家族多個成員均與RIPK3具有相互作用。其中CSNK1D1,CSNK1E和CSNK1G2與RIPK3共表達均能抑制RIPK3的磷酸化激活，并且CSNK1G2在睪丸中高表達并與RIPK3形成復(fù)合體。因此研究人員利用小鼠遺傳學(xué)的方法對CSNK1G2抑制RIPK3和MLKL介導(dǎo)的Necroptosis通路進行了研究。
研究人員首先發(fā)現(xiàn)在睪丸原代細胞中敲除CSNK1G2后Necroptosis發(fā)生更快，表明CSNK1G2是Necroptosis通路的潛在的負調(diào)控蛋白。CSNK1G2通過其激酶活性自磷酸化第211位絲氨酸和第215位蘇氨酸來結(jié)合RIPK3蛋白，CSNK1G2與RIPK3的結(jié)合抑制了RIPK3的磷酸化激活進而抑制Necroptosis。
基于以上結(jié)果，研究人員對小鼠衰老相關(guān)的睪丸壞死過程進行了研究。發(fā)現(xiàn)與同窩的野生型小鼠需要到18個月才能出現(xiàn)顯著的睪丸衰老表型相比，Csnk1g2基因敲除的小鼠在12個月即出現(xiàn)顯著的睪丸衰老癥狀，包括：睪丸重量和體積減少，但是精囊腺腫脹增重，超過30%的生精小管虛空，這些癥狀導(dǎo)致產(chǎn)仔能力喪失。與同等年齡同窩出生的幼仔相比，Csnk1g2基因敲除的小鼠生精小管上出現(xiàn)明顯的磷酸化MLKL累積，表明Necroptosis的發(fā)生。在Csnk1g2基因敲除的背景上進一步敲除Ripk3完全抑制了Csnk1g2敲除導(dǎo)致的12月齡小鼠睪丸衰老的發(fā)生。飼喂含RIPK1激酶抑制劑的食物也同樣抑制了Csnk1g2敲除導(dǎo)致的小鼠睪丸早衰表型。
研究人員同時發(fā)現(xiàn)CSNK1G2蛋白在人的睪丸樣本中也有表達。磷酸化MLKL信號在老年人的睪丸樣本中有明顯的信號但在年輕人的睪丸樣本中缺失，說明這個生殖系統(tǒng)衰老通路在人和鼠中是保守的。

以上研究進一步證實了Necroptosis通路為生殖系統(tǒng)器官程序性衰老的生化程序。對此系統(tǒng)的近一步研究對理解衰老的生理過程與意義都有有益的提示。
王曉東實驗室博士后李典镕與艾有為是本文的共同第一作者。王曉東實驗室博士后沈志榮對該研究有重要貢獻。論文的其他作者還包括王曉東實驗室郭佳，陳涉實驗室李琳，蔡改紅，陳涉，王鳳超實驗室徐丹，王鳳超，上海仁濟醫(yī)院董白俊。王曉東博士為本文通訊作者。艾有為獲全國博士后創(chuàng)新人才支持計劃支持。該研究由科技部和北京市政府資助，在北京生命科學(xué)研究所完成。
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來源：NIBS