細胞的營養(yǎng)狀況和細胞焦亡的發(fā)生對宿主抵御感染至關(guān)重要。越來越多的證據(jù)表明，宿主細胞的營養(yǎng)狀況變化，如葡萄糖水平變化，對其應(yīng)對病原體感染十分關(guān)鍵。在細菌感染過程中，宿主細胞葡萄糖水平可能會發(fā)生改變。這種變化可能是宿主免疫防御的一部分，因而是有益的；但也可能是感染后難以避免的不良后果。事實上，葡萄糖水平變化因不同的病原體感染而異，或促進或抑制感染。細胞焦亡是一種受調(diào)控的細胞死亡過程，宿主細胞通過焦亡誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，有助于宿主細胞的免疫防御。然而，在微生物感染期間，宿主細胞的營養(yǎng)狀況變化與焦亡之間的分子聯(lián)接尚不清楚。

2024年6月 6日，中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所生物與化學(xué)交叉研究中心許代超團隊在Nature Microbiology在線發(fā)表了題為“Yersinia infection induces glucose depletion and AMPK-dependent inhibition of pyroptosis in mice”的研究論文，揭示了葡萄糖感知和耶爾森氏菌誘導(dǎo)的非經(jīng)典焦亡之間的分子聯(lián)接，以及耶爾森氏菌通過干擾宿主細胞葡萄糖穩(wěn)態(tài)來逃逸宿主細胞焦亡免疫防御作用的分子機制。

AMPK是一種細胞內(nèi)絲氨酸/蘇氨酸激酶，也是一個對代謝應(yīng)激做出反應(yīng)的中央能量傳感器。AMPK除了可以感知細胞內(nèi)下降的能量狀態(tài)而被激活，其還可以通過感知葡萄糖的水平而被激活。在微生物感染期間，宿主細胞被感染后，需要大量的能量來驅(qū)動免疫應(yīng)答。因此，大多數(shù)細胞內(nèi)病原菌感染都涉及激活宿主的AMPK。

在這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)在耶爾森氏菌感染的早期階段，耶爾森氏菌可以通過誘導(dǎo)宿主免疫細胞（如巨噬細胞）內(nèi)糖酵解水平急劇升高，使得巨噬細胞內(nèi)葡萄糖水平和小鼠血糖水平迅速而顯著地下降，最終過度激活宿主體內(nèi)的AMPK（圖1）。

通常情況下，宿主細胞被耶爾森氏菌感染后可以激活RIPK1-caspse-8-GSDMD 介導(dǎo)的非經(jīng)典焦亡通路，以限制耶爾森氏菌感染。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，宿主細胞內(nèi)激活的AMPK可以直接對RIPK1內(nèi)高度保守的S321位點進行抑制型的磷酸化修飾，從而限制其激酶活性和隨后的caspase-8的激活，從而抑制細胞焦亡的發(fā)生（圖1），并促進宿主感染的不良反應(yīng)。

圖1. 耶爾森氏菌通過干擾宿主細胞葡萄糖穩(wěn)態(tài)激活A(yù)MPK逃逸RIPK1介導(dǎo)的細胞焦亡的分子機制

與之相一致的是，研究人員通過使用AMPK激動劑或葡萄糖缺乏等手段來過度激活小鼠體內(nèi)的AMPK時，均會加重小鼠被耶爾森氏菌感染的程度。而在巨噬細胞中敲除AMPK或在耶爾森氏菌感染期間給小鼠補充葡萄糖來抑制AMPK的活性，則可以顯著促進小鼠抵抗耶爾森氏菌的感染。

總之，這項研究探究了在耶爾森氏菌感染過程中，葡萄糖穩(wěn)態(tài)改變引起AMPK激活，進而對宿主RIPK1依賴的細胞焦亡的調(diào)控作用。并且進一步闡明了病原體感染對宿主細胞營養(yǎng)狀態(tài)變化的調(diào)控作用，以及這種變化對宿主細胞免疫防御的調(diào)節(jié)作用。這項研究的發(fā)現(xiàn)提示，臨床上病人營養(yǎng)狀況和血糖水平的維持可能對治療耶爾森氏菌感染具有重要意義。

中國科學(xué)院生物與化學(xué)交叉研究中心許代超研究員為該文通訊作者，中國科學(xué)院生物與化學(xué)交叉研究中心博士生楊元鑫和方鴻文為該文共同第一作者。中國科學(xué)院生物與化學(xué)交叉研究中心朱正江研究員、單冰副研究員等人為該工作提供了寶貴的幫助。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41564-024-01734-6