Entóza ( anglicky entosis ) je typ programované buněčné smrti , při které je jedna epiteliální buňka absorbována jinou epiteliální buňkou a následně odumírá ve vakuole nebo lyzozomu absorbující buňky. Entóza je často pozorována u nádorů , protože je spuštěna ztrátou kontaktu mezi buňkou a extracelulární matricí , což je nejčastěji pozorováno u rakovinných buněk [1] . Bylo také prokázáno, že entóza hraje důležitou roli v embryonálním vývoji savců .
Mezi další typy buněčné smrti, které jsou doprovázeny internalizací buňky uvnitř jiné buňky, patří fagoptóza (například absorpce neuronů gliovými buňkami ), sebevražedná emperipoléza (například T-lymfocyty uvnitř hepatocyty ), emperitóza ( přirození zabijáci uvnitř nádorových buněk), kanibalismus (např. lymfocyty v buňkách metastázy melanomu ), kanibalismus homotypických buněk ( buňky adenokarcinomu slinivky břišní ) [2] .
Neobvyklé struktury, které jsou buňkou uvnitř jiné buňky, popsal Karl Joseph Ebert v roce 1864. Uvnitř našel epiteliální buňky obsahující lymfocyty [3] . Entóza byla poprvé charakterizována Michaelem Overholtzerem et al v roce 2007 a popsána jako forma „buněčného kanibalismu“ v lymfoblastech , které byly izolovány od pacientů s Huntingtonovou chorobou [4] . V roce 2009 zařadil Nomenklaturní výbor pro buněčnou smrt entózu na svůj seznam [5] . Navrhuje se to považovat za buněčnou smrt typu IV [6] .
Proces absorpce jedné buňky druhou lze pozorovat během sporulace u bakterií a dravých améb , které jsou tak zachráněny před hladověním. Absorpce jedné buňky jinou buňkou není u pravých metazoanů ( metazoa ) neobvyklá. Například často doprovází buněčnou smrt během vývoje háďátka Caenorhabditis elegans a lze jej pozorovat v buňkách ošetřovatelů . U savců byly popsány různé varianty struktur, které představují jednu buňku uvnitř druhé, a obvykle tyto popisy prováděli patologové . Například thymocyty byly nalezeny uvnitř buněk brzlíku , imunitní buňky uvnitř megakaryocytů . Takové struktury jsou zvláště běžné u nádorů . Buněčný kanibalismus je tedy prastarý proces, konzervovaný po celou dobu evoluce [2] .
Na základě morfologických znaků se rozlišuje pět stádií entózy. V první fázi má absorbovaná buňka zaoblený tvar a zachovává si svou přirozenou velikost. Jeho plazmatická membrána je v těsném kontaktu s membránou entotické vakuoly . Ve druhé fázi se absorbovaná buňka začne zmenšovat a tvoří krátké výrůstky směřující k membráně entotické vakuoly. Jádro zůstává kulaté, chromatin je difúzní a jadérka jsou jasně viditelná. Ve třetí fázi se velikost absorbované buňky dále zmenšuje, samotná buňka a její jádro získávají nepravidelný tvar. Vakuoly se hromadí v cytoplazmě , chromatin kondenzuje a jadérka se stávají méně jasně viditelnými. Ve čtvrté fázi se absorbovaná buňka a její jádro stále více deformují, pokračuje intenzivní tvorba cytoplazmatických vakuol a jadérka mizí. V poslední, páté fázi zůstávají uvnitř hostitelské buňky pouze zbytky absorbované buňky. Nejčastěji jsou případy entózy ve druhém stadiu detekovány v buněčné kultuře [5] .
Byly popsány 2 typy entózy – homo- a heterotypické, ve kterých interagují buňky jednoho nebo různých typů [7] [8] . Někteří vědci zvažují entózu pouze v případech, kdy buňky stejného typu interagují [9] .
Entóza je spouštěna oddělením buněk z extracelulární matrix , jako v jiné formě programované buněčné smrti, anoikis , i když mechanismy těchto typů programované buněčné smrti se významně liší. Z tohoto důvodu je entóza pozorována hlavně u rakovinných buněk, protože obvykle nejsou připojeny ani k extracelulární matrici, ani k sobě navzájem. Entóza však byla nalezena také v plně připojených epiteliálních buňkách. Bylo prokázáno, že k ní může přispět mitóza a nedostatek glukózy [10] [2] .
Na rozdíl od fagocytózy , entóza zahrnuje epiteliální adhezní kontakty , které zahrnují intercelulární adhezní receptor E-cadherin , stejně jako protein , který váže adhezní kontakty k cytoskeletu , α-catenin . E-cadherin a α-catetin jsou nezbytné a dostatečné pro entózu v buňkách rakoviny prsu . Buňky pohlcené entózou se na rozdíl od fagocytovaných buněk aktivně podílejí na vstřebávání sebe sama pomocí GTPázy RhoA a efektorových kináz ROCKI a ROCKII . Nadměrná exprese RhoA nebo ROCKI/II je dostatečná ke spuštění vychytávání epiteliálních buněk exprimujících kadherin , takže entóza se více podobá invazivní buněčné aktivitě a tvorbě buňky v buňce než jednoduchému vychytávání. Buňka, která se internalizuje podél dráhy entózy, skutečně vykazuje bubliny , které jsou charakteristické pro invazivní buňky, které se pohybují améboidním způsobem. Lehké a těžké řetězce aktinu a myosinu se hromadí v internalizujících buňkách v buněčné kůře naproti kadherinovému mezibuněčnému spojení, ale ne v absorbujících buňkách, jak se to děje během fagocytózy. Při fagocytóze se navíc vstřebávají pouze mrtvé nebo odumírající buňky, zatímco při entóze živé [11] . Spolu s aktinem a myozinem jsou v kortexu absorbované buňky lokalizovány RhoA, ROCKI a ROCKII, stejně jako RhoA-dependentní aktin-polymerizující formin mDia1 . Tvorbu aktin-myosinové kontrakce zóny, která se polarizuje tak, aby zajistila průnik jedné buňky do druhé, zajišťují proteiny: aktivační protein Rho-GTPáza (GAP), který je přitahován kadherinovými mezibuněčnými kontakty a potlačuje RhoA, stejně jako metabolický faktor guanin Rho nukleotidy (GEF), který je přitahován k distálnímu konci kortexu požité buňky a aktivuje RhoA [12] .
Buňky pohlcené entózou mají tendenci odumírat, i když některé se dělí ve vakuolách v hostitelských buňkách nebo dokonce ponechávají hostitelskou buňku neporušenou a schopnou se reprodukovat. Skutečnost, že buňka pohlcená entózou může opustit hostitelskou buňku, naznačuje, že program smrti není spuštěn v pohlcených buňkách před absorpcí. Buňky procházející entózou totiž nevykazují na své membráně fosfatidylserin , který funguje jako signál „sněz mě“ a je nezbytný pro fagocytózu [12] . Absorbovaná buňka se nachází uvnitř entotické vakuoly hostitelské buňky. Nakonec se entotické vakuoly spojí s lysozomy a buňka uvnitř vakuoly je zničena [13] .
Buněčná smrt během entózy nastává v nepřítomnosti aktivace kaspázy-3 charakteristické pro apoptózu a umírající buňky nevykazují známky apoptózy, jako je fragmentace DNA . Smrti takových buněk se nezabrání podáváním inhibitoru apoptózy Bcl-2 . Smrt buněk absorbovaných entózou se v některých vlastnostech podobá autofagii , protože hromadí autofagozomy. V tomto případě je však autofagie nezbytná pro přežití buňky, protože když je autofagie zablokována, buňka umírá apoptózou. Protože pohlcené buňky jsou izolovány od živin a růstových faktorů přítomných v prostředí, je pravděpodobné, že hladovění vyvolává autofagii. Protože autofagie je zaměřena na přežití pohlcené buňky, zdá se zvláštní, že autofagické proteiny jsou potřebné pro smrt pohlcené buňky. V tomto případě se autofagické proteiny nepodílejí na tvorbě autofagozomů, ale řídí lipidaci lehkého řetězce 3 (LC3) proteinu 1A asociovaného s mikrotubuly a jeho připojení k jednomembránovým vakuolám. Lipidace LC3 na entotických vakuolách podporuje fúzi s lysozomy, takže buněčná smrt během entózy nastává v důsledku autofagicky závislé lysozomální destrukce živých pohlcených buněk [12] .
Živiny vytvořené po zničení jsou přeneseny do cytosolu a vakuoly procházejí zpracováním, jehož mechanismus není dosud plně objasněn. Bylo prokázáno, že entotické vakuoly se dělí na menší vakuoly, zatímco obsah entotických vakuol je distribuován podél lysozomální sítě. Dělení vakuoly je regulováno serin/threonin kinázou mTORC1 , která je lokalizována v membráně vakuoly obklopující pohlcenou buňku [13] .
Mechanismus entózy vyvolané mitózou je poněkud odlišný od mechanismu popsaného výše. Při mitóze nastává entóza, když dělící se epiteliální buňka napadne sousední buňku a vytvoří strukturu buňka v buňce. Následně vnitřní buňka odumírá a je zničena. Proces může začít v jakékoli fázi mitózy. Během mitózy se entóza může vyskytovat v různých konfiguracích: dvě dceřiné buňky jsou internalizovány uvnitř jedné nebo různých buněk, někdy se dokonce vytvářejí hnízdící struktury podobné panenkám: jedna z dceřiných buněk je internalizována uvnitř druhé, a to zase, je zaveden do sousední buňky. Při mitóze je entóza spuštěna v nepřítomnosti proteinu Cdc42 , po inhibici Rap1 , mitotické zástavě ve stádiu prometafáze (například po léčbě nokodazolem ) a v některých rakovinných buňkách. Klíčové proteiny podílející se na mitotické entóze jsou Rho, ROCK, myosin, aktin, α-catenin, tj. na rozdíl od entózy způsobené ztrátou spojení s matrix se kadheriny nepodílejí na mitotické entóze [2] .
Entóza může být spuštěna v podmínkách nedostatku glukózy. V adherentních buňkách rakoviny prsu linie MCF7 se tedy v nepřítomnosti glukózy po dobu 72 hodin více než 30 % buněk internalizovalo do svých sousedů. Pohlcená buňka slouží jako další zdroj živin pro hostitelskou buňku, čímž přispívá k jejímu přežití a dokonce i proliferaci. Nedostatek glukózy navíc značně urychluje entózu. Pokud za normálních podmínek ta druhá trvá asi den, pak při nedostatku glukózy je asi 60 % buněk mrtvých 5 hodin po absorpci [2] . Je třeba poznamenat, že za podmínek nedostatku glukózy buňky také umírají podél cesty apoptózy a nekrózy [14] . Bylo prokázáno, že při nedostatku glukózy jsou absorbující buňky („vítězové“) buňky, ve kterých je úroveň exprese AMP-aktivované proteinkinázy (AMPK) nižší. AMPK funguje jako senzor energetického stavu buňky. Lze tedy učinit závěr, že entóza je formou komplexní reakce buněčné populace na glukózové hladovění [15] .
U myší musí být po implantaci embrya epiteliální buňky dělohy , aby se embryo mohlo připojit k její stěně. Bylo prokázáno, že epiteliální buňky podléhají entóze v trofektodermu blastocysty , aby se umožnila implantace. U zvířat s potlačenými ROCK kinázami k implantaci nedošlo. Imunobarvení ukázalo, že β-catenin se nachází na hranici absorbovaných a absorbujících buněk . Smrt internalizovaných epiteliálních buněk nastala v nepřítomnosti kaspázy 3, takže smrt nenastala podle programu apoptózy. Existuje tedy první důkaz, že se entóza podílí na embryonálním vývoji savců [12] [11] . V roce 2017 bylo prokázáno, že během hibernace u želvy z Dálného východu ( Pelodiscus sinensis ) Sertoliho buňky absorbují spermie podél dráhy entózy [16] .
Ukázalo se, že entóza zvyšuje genomovou nestabilitu pohlcující buňky (hostitelské buňky), protože zhoršuje její cytokinezi a vede tedy k aneuploidii dceřiných buněk. Mnoho entotických buněk rakoviny prsu má více jader , takže je možné, že vysoký výskyt mnohojaderných buněk v buněčných liniích je způsoben vysokou frekvencí entózy. Hostitelská buňka se po entóze často nedokáže normálně dělit v důsledku defektů při tvorbě kontraktilního prstence [6] .
Buněčné struktury připomínající entózu byly popsány u mnoha typů rakoviny, jako je rakovina prsu, tlustého střeva , jater , slinivky břišní , ledvin [17] a dalších orgánů. Bylo prokázáno, že entózu mohou stimulovat onkogeny , například Kras [8] . Při kultivaci v kultuře klinických vzorků rakoviny prsu se ukázalo, že protein β-kateninu se nachází na hranici absorbujících a absorbovaných buněk a lehké řetězce myosinu fosforylované pomocí ROCK I/II jsou umístěny v kůře absorbovaných buněk. buňka. Někdy se v nádorech nacházejí složité struktury tří buněk umístěných jedna v druhé. Entóza může bránit růstu nádorových buněk. Potlačení entózy knockdownem autofagických proteinů zvyšuje maligní růst nádorových buněk. Vzhledem k tomu, že entóza je spouštěna oddělením buněk z extracelulární matrice, což také spouští proces smrti anoikis, který je potlačován během metastáz , lze usuzovat, že entóza působí jako mechanismus, který zpomaluje růst nádorových buněk. Bylo však prokázáno, že entóza může způsobit aneuploidii, která podporuje vývoj nádoru [17] . Při entóze je pohlcující buněčné dělení narušeno v důsledku zablokování tvorby brázdy, což často vede k narušení cytokineze . Bylo také prokázáno, že absorbující buňky přijímají živiny z absorbovaných buněk procházejících entózou, která podporuje růst nádorových buněk za podmínek hladovění [12] .
Opačné účinky entózy na buněčný růst mohou podporovat konkurenci mezi dvěma sousedními buňkami, při které pohlcená buňka odumírá a „prohrává“, zatímco pohlcující buňka přijímá živiny a „vítězí“. Tato kompetice je založena na rozdílu v aktivitě Rho dráhy a aktomyosinového komplexu sousedních buněk [12] . V soutěži mezi normální buňkou a buňkou, která prošla maligní transformací, tato vždy „vyhrává“, čímž se potvrzuje, že aktivace onkogenů je spojena se schopností „vítězit“. Navíc se ukázalo, že buňky, které podléhají mechanické deformaci snadněji než ty normální, jsou schopnější „vítězit“, což je charakteristické i pro nádorové buňky [8] . Mechanická deformace je řízena RhoA a aktomyosinovým komplexem. Vychytávání buněk je regulováno Kras a Rac , které ovlivňují myosin [18] .
| Typy buněčné smrti | |
|---|---|
| neprogramovatelné | Nekróza |
| Programovatelné |
|