1、细胞叠套结构研究进展细胞叠套结构研究进展第十八章汇报提纲汇报提纲O第一节 前言O第二节 细胞叠套结构的命运及机制O第三节 细胞叠套结构的生物学意义O第四节 细胞叠套结构的临床意义O第五节 细胞叠套结构在低等生物中的研究O第六节 细胞叠套结构的理论模式第一节第一节 前言前言 一一.细胞叠套结构的定义细胞叠套结构的定义O细胞叠套结构：细胞叠套结构：cell-in-cell structurecell-in-cell structure（图（图1 1），指一个或多大个细胞主动），指一个或多大个细胞主动“钻入钻入”另一个细胞，形成细胞套细胞的结构，并产生生物效应的过程。另一个细胞，形成细胞套细胞的结构
2、，并产生生物效应的过程。O该结构的特殊之处在于他是一个活细胞进入另外一个活细胞（通常是肿该结构的特殊之处在于他是一个活细胞进入另外一个活细胞（通常是肿瘤细胞）后形成的结构，不同于以往人们知道的由专职的吞噬细胞（如瘤细胞）后形成的结构，不同于以往人们知道的由专职的吞噬细胞（如巨噬细胞）吞噬死细胞或病原体。巨噬细胞）吞噬死细胞或病原体。二二.细胞叠套结构的分类细胞叠套结构的分类O根据形成叠套结构的细胞种类分类：根据形成叠套结构的细胞种类分类：同质细胞间结构同质细胞间结构：肿瘤细胞间“互钻”异质细胞间结构异质细胞间结构：各类不同细胞间，免疫细胞进入肿瘤或其他细胞O根据靶细胞是否有肿瘤细胞参与分类：根
3、据靶细胞是否有肿瘤细胞参与分类：肿瘤靶细胞肿瘤靶细胞 非肿瘤靶细胞非肿瘤靶细胞O根据胞内细胞的主要死亡方式分类：根据胞内细胞的主要死亡方式分类：凋亡通路依赖的细胞内死亡凋亡通路依赖的细胞内死亡 凋亡通路非依赖的细胞内死亡凋亡通路非依赖的细胞内死亡第二节第二节 细胞叠套结构的命运及机制细胞叠套结构的命运及机制O一一.细胞叠套结构内化细胞的命运细胞叠套结构内化细胞的命运由于在细胞叠套结构形成过程中，被内化的细胞是活细胞，由于在细胞叠套结构形成过程中，被内化的细胞是活细胞，因此细胞叠套结构形成以后被内化细胞的生物学转归问题因此细胞叠套结构形成以后被内化细胞的生物学转归问题尤为重要，主要表现为：细胞内
4、细胞分裂、细胞逸出、细尤为重要，主要表现为：细胞内细胞分裂、细胞逸出、细胞内细胞死亡和长时间的滞留。胞内细胞死亡和长时间的滞留。细胞叠套结构中，内化细胞死亡发生的比例高达细胞叠套结构中，内化细胞死亡发生的比例高达80%80%，关于，关于细胞内死亡（细胞内死亡（cell-in-cell deathcell-in-cell death）现象也称为近年研究的热）现象也称为近年研究的热点。点。1.Entosis1.Entosis（叠套死亡）（叠套死亡）在在EntosisEntosis过程中，被内化的细胞需要脱离细胞外基质，然后完成后续步过程中，被内化的细胞需要脱离细胞外基质，然后完成后续步骤。进一步的
5、研究显示，有两个关键因素对骤。进一步的研究显示，有两个关键因素对entosisentosis后续过程中叠套结后续过程中叠套结构的形成是必须的：构的形成是必须的：由Cadherin介导的细胞间粘附连接。使用Ca2+、Mg2+的螯合剂EDTA或EGTA，以及Cadherin的封闭性抗体均可以有效阻断细胞叠套架构的形成。RhoA-ROCK信号通路调节的肌动球蛋白的收缩。该因素提供被卷入细胞进入相邻细胞的驱动力。OFloreyFlorey等研究发现，宿主细胞自噬通路的标志性分子等研究发现，宿主细胞自噬通路的标志性分子LC3LC3能够短暂募能够短暂募集到包裹内化细胞的细胞膜上，随后宿主细胞的溶酶体与吞噬
6、膜融合，集到包裹内化细胞的细胞膜上，随后宿主细胞的溶酶体与吞噬膜融合，释放溶酶体酶，继而内化的细胞发生死亡。释放溶酶体酶，继而内化的细胞发生死亡。OMarjoleineMarjoleine等在体外培养人小细胞肺癌（等在体外培养人小细胞肺癌（SCCLSCCL）细胞系的过程发现，）细胞系的过程发现，一些一些SCCLSCCL细胞系能够形成典型的细胞叠套结构，用带有细胞系能够形成典型的细胞叠套结构，用带有H3H3的胸腺嘧的胸腺嘧啶可以标记内部的细胞，证明这些细胞是活细胞。血清可以诱导肿瘤啶可以标记内部的细胞，证明这些细胞是活细胞。血清可以诱导肿瘤细胞间形成细胞叠套结构。因此，推测血清中存在某种诱导细胞
7、叠套细胞间形成细胞叠套结构。因此，推测血清中存在某种诱导细胞叠套的因子，或许可以抑制肿瘤生长。的因子，或许可以抑制肿瘤生长。O2.Emperitosis(2.Emperitosis(叠套凋亡）叠套凋亡）免疫细胞进入其他细胞的现象是细胞叠套结构的代表，肿瘤细胞是免疫细胞进入其他细胞的现象是细胞叠套结构的代表，肿瘤细胞是EmperitosisEmperitosis的一个重要靶细胞。的一个重要靶细胞。多种肿瘤细胞都能内化免疫细胞，如黑色素瘤、胃癌、唾液腺导管癌、多种肿瘤细胞都能内化免疫细胞，如黑色素瘤、胃癌、唾液腺导管癌、乳腺癌和肝癌等；同样多种免疫细胞也能进入肿瘤细胞，如中性粒细乳腺癌和肝癌等；同
8、样多种免疫细胞也能进入肿瘤细胞，如中性粒细胞、胞、NKNK细胞、细胞、T T淋巴细胞、淋巴细胞、B B细胞等。细胞等。20 20世纪世纪8080年代，王小宁和李文简率先揭示了免疫细胞在肿瘤细胞内死年代，王小宁和李文简率先揭示了免疫细胞在肿瘤细胞内死亡的现象和特征，并提出亡的现象和特征，并提出“肿瘤反杀免疫细胞，实现免疫逃逸肿瘤反杀免疫细胞，实现免疫逃逸”的学的学术观点。术观点。20052005年，王小宁与姚雪彪研究发现，年，王小宁与姚雪彪研究发现，NKNK细胞可以高比例钻细胞可以高比例钻入瘤细胞，主要的命运是在靶细胞内凋亡。入瘤细胞，主要的命运是在靶细胞内凋亡。O王小宁团队将杀伤细胞在靶细胞内
9、由于颗粒酶回吞导致的王小宁团队将杀伤细胞在靶细胞内由于颗粒酶回吞导致的“自杀自杀”过过程命名为的程命名为的EmperitosisEmperitosis，该团队研究的另一个重要意义是，如果阻断，该团队研究的另一个重要意义是，如果阻断瘤细胞囊泡扩张，钻入与的杀伤细胞内部杀伤的效率大幅度提高，产瘤细胞囊泡扩张，钻入与的杀伤细胞内部杀伤的效率大幅度提高，产生生托洛伊木马效应托洛伊木马效应O3.Cannibalism and HoCC(3.Cannibalism and HoCC(细胞互食和同质细胞互细胞互食和同质细胞互食）食）CannibalismCannibalism是指一些肿瘤在某些状态下，如饥饿
10、状态下，会是指一些肿瘤在某些状态下，如饥饿状态下，会“吃掉吃掉”同同伴细胞、甚至免疫细胞的现象，所以与肿瘤恶性化或免疫逃逸机制有伴细胞、甚至免疫细胞的现象，所以与肿瘤恶性化或免疫逃逸机制有关。与叠套凋亡不同的是，在关。与叠套凋亡不同的是，在CanniblismCanniblism时，外侧的靶细胞似乎在细时，外侧的靶细胞似乎在细胞叠套结构的形式过程中起主导作用，有些瘤细胞甚至具有吞噬乳胶胞叠套结构的形式过程中起主导作用，有些瘤细胞甚至具有吞噬乳胶颗粒的能力。颗粒的能力。被吞食的细胞既可以表现为溶酶体样死亡，也可表现为凋亡被吞食的细胞既可以表现为溶酶体样死亡，也可表现为凋亡。O 法国马赛的一个研究
11、组在研究组中发现，法国马赛的一个研究组在研究组中发现，Nupr1Nupr1分子在胰腺癌细胞的分子在胰腺癌细胞的互食作用中发挥重要作用。互食作用中发挥重要作用。Nupr1Nupr1是一个染色质结合小分子量蛋白，是一个染色质结合小分子量蛋白，仅仅8Kd8Kd，又名，又名p8p8。该分子是控制细胞互食的一个关键分子，胰腺癌细。该分子是控制细胞互食的一个关键分子，胰腺癌细胞系中胞系中Nur1Nur1的表达水平与其细胞叠套的形成能力成负相关；鉴于该过的表达水平与其细胞叠套的形成能力成负相关；鉴于该过程中互食的细胞为同类细胞，研究者们将其命名为同质细胞互食程中互食的细胞为同类细胞，研究者们将其命名为同质细
12、胞互食（homotypic cell cannibalismhomotypic cell cannibalism，HoCCHoCC）。在异质细胞叠套结构的形）。在异质细胞叠套结构的形成中，成中，Nupr1Nupr1并不起作用。并不起作用。O 在对在对HoCCHoCC过程中的关键调控分子研究的过程中，发现过程中的关键调控分子研究的过程中，发现CD68CD68、CDC24CDC24、CCR1CCR1、CXCL1CXCL1和和CXCL6CXCL6等是调控等是调控HoCCHoCC的关键分子。的关键分子。Nupr1Nupr1可能是通过调控这些分子的转录来参与可能是通过调控这些分子的转录来参与HoCCHo
13、CC的控制，因为的控制，因为Nurp1Nurp1能够能够结合到结合到CDC42CDC42和和CXCL1CXCL1的启动子区域，并抑制这两个分子的表达。的启动子区域，并抑制这两个分子的表达。O二、叠套结构中死亡细胞的清除二、叠套结构中死亡细胞的清除动态追踪显示，内化的细胞死亡后会在宿主细胞中逐渐被溶酶体消化吸动态追踪显示，内化的细胞死亡后会在宿主细胞中逐渐被溶酶体消化吸收，该过程与大部分的吞噬过程十分相似。收，该过程与大部分的吞噬过程十分相似。包裹死亡细胞的囊泡是一个大溶酶体包裹死亡细胞的囊泡是一个大溶酶体 缩小巨型溶酶体缩小巨型溶酶体 小溶酶体网络小溶酶体网络 囊泡出芽囊泡出芽该过程与自噬溶酶
14、体的重构（该过程与自噬溶酶体的重构（ALRALR）不同的是：）不同的是：ALRALR依赖依赖mTORmTOR复合物的复合物的活性和管状微观结构完整；而活性和管状微观结构完整；而entosisentosis和吞噬产生的巨型囊泡重构缩小和吞噬产生的巨型囊泡重构缩小的过程中，管状囊泡的产生不是必需的。的过程中，管状囊泡的产生不是必需的。融合形成第三节第三节 细胞叠套结构的生物学意义细胞叠套结构的生物学意义O一、同质细胞叠套结构的生物学意义一、同质细胞叠套结构的生物学意义目前关于同质细胞叠套结构在肿瘤中的生物学功能存在两种相反观点：目前关于同质细胞叠套结构在肿瘤中的生物学功能存在两种相反观点：（1 1
15、）细胞叠套结构的形成是一种抑瘤机制）细胞叠套结构的形成是一种抑瘤机制（2 2）细胞叠套结构的形成促进肿瘤的细胞学机制）细胞叠套结构的形成促进肿瘤的细胞学机制我们的研究显示肿瘤细胞间细胞叠套结构形成可能作为一种细胞间竞争我们的研究显示肿瘤细胞间细胞叠套结构形成可能作为一种细胞间竞争的机制，以肿瘤生长为代价促进肿瘤的恶性进化。的机制，以肿瘤生长为代价促进肿瘤的恶性进化。O1 1、肿瘤抑制功能、肿瘤抑制功能O细胞叠套结构的形成被认为是一种细胞死亡机制，可清除脱离细胞外细胞叠套结构的形成被认为是一种细胞死亡机制，可清除脱离细胞外基质的细胞，也可清楚对脱落凋亡有抵抗的恶性转化的细胞，因此，基质的细胞，也
16、可清楚对脱落凋亡有抵抗的恶性转化的细胞，因此，有学者认为与细胞脱落凋亡类似，肿瘤细胞间细胞叠套结构有利于杀有学者认为与细胞脱落凋亡类似，肿瘤细胞间细胞叠套结构有利于杀死肿瘤细胞。死肿瘤细胞。O研究显示，阻断研究显示，阻断MCF7MCF7细胞的叠套形成过程能够显著增加细胞转化生细胞的叠套形成过程能够显著增加细胞转化生长能力；我们的研究表明在肿瘤细胞中诱导长能力；我们的研究表明在肿瘤细胞中诱导entosisentosis能一直能一直80%80%以上的以上的肿瘤生长能力。肿瘤生长能力。O虽然叠套结构多出现在恶性程度较高的肿瘤组织，但是该现象在大部虽然叠套结构多出现在恶性程度较高的肿瘤组织，但是该现象
17、在大部分肿瘤组织中很少见，叠套结构基本处于被关闭的状态，表明肿瘤细分肿瘤组织中很少见，叠套结构基本处于被关闭的状态，表明肿瘤细胞可能选择性的关闭了细胞叠套结构的形成以促进自身的生长。胞可能选择性的关闭了细胞叠套结构的形成以促进自身的生长。O2 2、肿瘤促进功能、肿瘤促进功能O有研究表明，有研究表明，细胞叠套结构在包括乳腺癌在内的多种肿瘤中与肿瘤的恶细胞叠套结构在包括乳腺癌在内的多种肿瘤中与肿瘤的恶性程度呈正相关。此外，研究显示细胞叠套结构的形成至少可通过以下性程度呈正相关。此外，研究显示细胞叠套结构的形成至少可通过以下两种不同的机制促进肿瘤细胞获得生长优势和恶性表现：两种不同的机制促进肿瘤细胞
18、获得生长优势和恶性表现：（1 1）肿瘤细胞可以通过消化被内化的细胞获得其营养物质，进而在营养）肿瘤细胞可以通过消化被内化的细胞获得其营养物质，进而在营养物质有限的环境中获得相对的生存优势。物质有限的环境中获得相对的生存优势。（2 2）细胞叠套结构的形成可以通过干扰宿主细胞的胞质分裂诱导非整倍）细胞叠套结构的形成可以通过干扰宿主细胞的胞质分裂诱导非整倍体细胞的产生。而非整倍体被认为是促进肿瘤发生、发展的重要因素。体细胞的产生。而非整倍体被认为是促进肿瘤发生、发展的重要因素。O3 3、细胞间竞争、细胞间竞争 在以叠套死亡为模型研究时，发现不同种类的肿瘤细胞间能够形在以叠套死亡为模型研究时，发现不同
19、种类的肿瘤细胞间能够形成叠套结构，但是并非是随机产生的，一些肿瘤细胞似乎倾向于成叠套结构，但是并非是随机产生的，一些肿瘤细胞似乎倾向于内化另一种肿瘤细胞。内化另一种肿瘤细胞。最终表明，细胞刚性是细胞身份决定的关键因素，相对较最终表明，细胞刚性是细胞身份决定的关键因素，相对较 硬的细硬的细胞会进入相对较软的细胞。胞会进入相对较软的细胞。Rho GTPaseRho GTPase活性是调控细胞刚性的重活性是调控细胞刚性的重要因素，要因素，Rho GTPaseRho GTPase较高的细胞最终会被内化。较高的细胞最终会被内化。O 内化的细胞和外侧细胞命运完全不同，存在明显竞争，被内化的细内化的细胞和外
20、侧细胞命运完全不同，存在明显竞争，被内化的细胞最终被杀死，外侧细胞存活成为混合细胞群中的优势克隆；外侧细胞最终被杀死，外侧细胞存活成为混合细胞群中的优势克隆；外侧细胞会通过胞质分裂失败的机制形成双核，继而成为非整倍体细胞而突胞会通过胞质分裂失败的机制形成双核，继而成为非整倍体细胞而突变。因此，肿瘤细胞可以通过细胞叠套进行克隆筛选和进化。变。因此，肿瘤细胞可以通过细胞叠套进行克隆筛选和进化。O在小鼠备胎研究中已经证实哺乳动物细胞中存在细胞竞争行为，但是在小鼠备胎研究中已经证实哺乳动物细胞中存在细胞竞争行为，但是仍缺乏细胞竞争参与人肿瘤发生的有力证据。仍缺乏细胞竞争参与人肿瘤发生的有力证据。O最终
21、整合了关于细胞叠套抑癌和促癌的观点：最终整合了关于细胞叠套抑癌和促癌的观点：细胞叠套的形成可通细胞叠套的形成可通过清除部分肿瘤细胞抑制肿瘤生长，过清除部分肿瘤细胞抑制肿瘤生长，细胞叠套过程中恶性细胞克隆细胞叠套过程中恶性细胞克隆得以筛选，长期来看促进肿瘤恶性发展。得以筛选，长期来看促进肿瘤恶性发展。O一、异质性细胞叠套结构的生物学意义一、异质性细胞叠套结构的生物学意义免疫细胞进入正常细胞的现象被报道以来，存在不同假说，归纳如下：免疫细胞进入正常细胞的现象被报道以来，存在不同假说，归纳如下：给宿主提高营养。（与肿瘤细胞中的叠套研究类似）给宿主提高营养。（与肿瘤细胞中的叠套研究类似）为免疫细胞提供
22、合适的生长空间。为免疫细胞提供合适的生长空间。意外钻入。免疫细胞可能在追踪病原体过程中意外钻入宿主细胞。意外钻入。免疫细胞可能在追踪病原体过程中意外钻入宿主细胞。参与免疫系统发育参与免疫系统发育 维持免疫自稳维持免疫自稳O1 1、免疫细胞分化成熟的保育作用、免疫细胞分化成熟的保育作用O胸腺哺育细胞是动物胸腺中的上皮细胞，特性是能够内化包裹多达胸腺哺育细胞是动物胸腺中的上皮细胞，特性是能够内化包裹多达200200个以上的个以上的T T细胞，这种细胞叠套结构在细胞，这种细胞叠套结构在T T细胞成熟过程中发挥保育细胞成熟过程中发挥保育作用。作用。O2 2、免疫自稳机制、免疫自稳机制OVolkerVo
23、lker等将能引起自身免疫疾病的自身反应性等将能引起自身免疫疾病的自身反应性T T细胞（细胞（Des CD8+T Des CD8+T cellcell）注射到老鼠体内，未发现有任何免疫性病理反应。继而利用透）注射到老鼠体内，未发现有任何免疫性病理反应。继而利用透射电镜和工具组显微镜发现，肝细胞内包裹了射电镜和工具组显微镜发现，肝细胞内包裹了Des CD8+TDes CD8+T细胞形成典细胞形成典型细胞叠套结构，并随时间推移而减少，证明被清除了。这也是胸腺型细胞叠套结构，并随时间推移而减少，证明被清除了。这也是胸腺外外T T细胞自稳维持的新机制。细胞自稳维持的新机制。第四节第四节 细胞叠套结构的
24、临床意义细胞叠套结构的临床意义O（1 1）与肿瘤临床转归的关系）与肿瘤临床转归的关系 细胞叠套结构的出现比例与一些肿瘤的恶性分级存在正相关。提示了细细胞叠套结构的出现比例与一些肿瘤的恶性分级存在正相关。提示了细胞叠套结构与肿瘤的发生、发展有关。胞叠套结构与肿瘤的发生、发展有关。乳腺肿瘤是最常见的报道有细胞叠套的肿瘤之一。乳腺肿瘤是最常见的报道有细胞叠套的肿瘤之一。NgNg对对1515例乳腺标本研例乳腺标本研究发现，究发现，5 5例恶性标本全部有细胞叠套结构，剩下的例恶性标本全部有细胞叠套结构，剩下的1010例良性标本没有。例良性标本没有。（2 2）在炎症中的作用（异倍体形成）在炎症中的作用（异
25、倍体形成）在对各种炎症组织进行分析后发现，细胞叠套结构几乎出现在所有筛在对各种炎症组织进行分析后发现，细胞叠套结构几乎出现在所有筛查的炎性组织中。查的炎性组织中。第五节第五节 细胞叠套结构在低等生物中的研究细胞叠套结构在低等生物中的研究O一、阿米巴生殖循环中的细胞叠套结构一、阿米巴生殖循环中的细胞叠套结构阿米巴原虫属于黏菌门，其生活史有一段是动物性的，有一段是植物性阿米巴原虫属于黏菌门，其生活史有一段是动物性的，有一段是植物性的，因此被认为是介于动植物之间的一类生物。的，因此被认为是介于动植物之间的一类生物。盘基网柄菌是阿米巴原虫中的一支，由于独特的细胞生物学特性，被认盘基网柄菌是阿米巴原虫中
26、的一支，由于独特的细胞生物学特性，被认为是一类模式生物。在该生物中发现有细胞叠套结构的形成。在对阿米为是一类模式生物。在该生物中发现有细胞叠套结构的形成。在对阿米巴细胞进行悬浮培养时发现，一些细胞不能形成细胞聚集体，而容易被巴细胞进行悬浮培养时发现，一些细胞不能形成细胞聚集体，而容易被分离，且细胞内部含有很多吞噬体。同时，细胞间互食对于盘基网柄菌分离，且细胞内部含有很多吞噬体。同时，细胞间互食对于盘基网柄菌的有性生殖是必须的。的有性生殖是必须的。细胞互食在低等生物中的出现，提示细胞叠套的形成是一种进化上较早细胞互食在低等生物中的出现，提示细胞叠套的形成是一种进化上较早出现的保守生物学现象，也为
27、人们的研究提供了另一种细胞模型。出现的保守生物学现象，也为人们的研究提供了另一种细胞模型。O二、线性生殖系统发育中的细胞叠套结构二、线性生殖系统发育中的细胞叠套结构 线虫是应用最为广泛的模式生物之一，其发育过程中的线虫是应用最为广泛的模式生物之一，其发育过程中的每个细胞的产生和转归已经研究清楚，雄性线虫性腺的发每个细胞的产生和转归已经研究清楚，雄性线虫性腺的发育过程中连接细胞的死亡是一种细胞叠套结构参与的过程。育过程中连接细胞的死亡是一种细胞叠套结构参与的过程。第六节第六节 细胞叠套结构的理论模式细胞叠套结构的理论模式O为了更好进行细胞叠套结构的研究，探索其在生命过程中的为了更好进行细胞叠套结
28、构的研究，探索其在生命过程中的确切作用，我们提出了细胞叠套结构的互作模式：确切作用，我们提出了细胞叠套结构的互作模式：1.1.细胞叠套结构的细胞叠套结构的“进化工具论进化工具论”细胞叠套结构不仅存在于哺乳动物，也存在于低等动物甚至单细胞生物细胞叠套结构不仅存在于哺乳动物，也存在于低等动物甚至单细胞生物中，而且过程和命运非常多元化。中，而且过程和命运非常多元化。“进化工具论进化工具论”的提出有助于从生命的提出有助于从生命进化和个体进化的整体观点审视细胞叠套结构。进化和个体进化的整体观点审视细胞叠套结构。2.2.细胞叠套结构互作的细胞选择模式和细胞压力模式细胞叠套结构互作的细胞选择模式和细胞压力模式
