颗粒酶存在于细胞毒性颗粒中，是高度同源的丝氨酸蛋白酶家族，由自然杀伤细胞、细胞毒性淋巴细胞合成并释放，在穿孔素的参与下介导多种程序性死亡方式，是免疫细胞发挥抗肿瘤作用的重要介质。文章对颗粒酶介导肿瘤细胞死亡、颗粒酶与各种细胞凋亡方式的关系进行综述，以期为肿瘤治疗提供新的理论依据和治疗策略。
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目前癌症的治疗方法有手术、化疗、放射治疗、激素治疗以及靶向治疗等。近年来，颗粒酶作为免疫细胞释放的效应物质在介导肿瘤细胞死亡中发挥的作用逐渐受到重视，文章将对此进行综述，以期为肿瘤治疗提供新的理论依据。
免疫细胞包括自然杀伤（NK）细胞、细胞毒性淋巴细胞（CTL），既可胞吐释放细胞毒性物质，也可通过细胞表面死亡受体（如Fas/FasL等）诱导细胞死亡，保护机体免受癌细胞侵袭。而颗粒酶则属于上述免疫细胞释放的细胞毒性物质，免疫细胞先合成包含信号序列和N端二肽的无活性前体分子，后由组织蛋白酶C将N端二肽去除，使颗粒酶转变为活性形式，储存在细胞毒性颗粒中[1]。当杀伤细胞受靶细胞激活时，二者间形成免疫突触，随后杀伤细胞膜与细胞毒性颗粒膜融合，将内容物（包括穿孔素和颗粒酶）释放到突触间隙中[2]，颗粒酶即可通过穿孔素形成的孔道进入靶细胞胞质。一旦颗粒酶被输送到胞质，即可通过蛋白水解作用攻击不同的蛋白底物，介导多种程序性死亡。由上述可见，颗粒酶是NK细胞和CTL细胞释放并参与介导肿瘤细胞死亡的重要介质，是免疫细胞得以发挥抗肿瘤作用的关键之一。
颗粒酶是一个丝氨酸蛋白酶家族，存在于NK细胞和CTL的细胞毒性颗粒中，是人体杀死肿瘤细胞的关键因子。人类颗粒酶家族由GzmA、GzmB、GzmH、GzmK和GzmM组成。GzmA是一种诱导半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspase）非依赖性细胞死亡的类胰蛋白酶，其主要靠切割SET复合体诱导细胞死亡，另外GzmA切割高迁移率族框蛋白2（HMGB2）和脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1（Ape1）并使其失活，从而干扰碱基切除修复进而破坏DNA修复；GzmB可激活caspase-3或直接切割其底物BH3相互作用域死亡激动剂（bid）和半胱天冬酶激活脱氧核糖核酸酶抑制剂（ICAD）导致细胞死亡；GzmH具有切割腺病毒蛋白、干扰病毒DNA复制的能力；GzmK为单体结构，同样可靶向SET复合物，并且可通过产生活性氧和细胞色素C，以及切割Bid诱导线粒体损伤；GzmM似乎主要作用于先天免疫[2,3]，且其已被证明能使GzmB抑制剂失活，间接发挥抗肿瘤作用[4]。近年来，针对颗粒酶介导肿瘤细胞死亡的研究日益增多，同时Gzms-caspase-GSDM轴也为肿瘤治疗提供了新的潜在靶点与思路。
细胞凋亡是细胞程序性死亡方式的一种，属于非炎性死亡方式。其途径可分为内源性和外源性，内源性途径由线粒体参与介导，受bcl-2蛋白家族中促增殖（bcl-2等）和促凋亡成员（bax、bak等）调节，切割caspase-9、caspase-3启动凋亡；外源性途径由死亡受体（DRs）介导，它是肿瘤坏死因子受体超家族的成员，包括Fas/CD95、TNFR-1等，它们与各自配体结合，形成死亡诱导信号复合物，导致caspase-8、caspase-3、caspase-6、caspase-7激活，诱导细胞凋亡的发生[5,6,7]。
研究人员发现颗粒酶也可通过多种方式诱导细胞凋亡。GzmA能改变线粒体内膜电位，破坏线粒体形态，释放活性氧，促进SET复合物向胞核转移并对其进行切割，释放DNA损伤相关核酸酶，如NM23-H1，导致核DNA链断裂；同时，还可切割HMGB2和Ape1，干扰细胞损伤修复，诱导凋亡[1,4]；GzmB可直接或间接通过线粒体靶向caspase-3和caspase-7，激活caspase级联反应，导致DNA断裂诱导凋亡[8]。在缺乏caspase的前提下，GzmB还可对促凋亡分子bid进行切割，活化bax/bak，促进其寡聚物的生成，形成凋亡小体，激活内在线粒体凋亡途径[9]。GzmH可激活caspase，也可直接作用于bid导致细胞色素C释放，诱导细胞凋亡，同时也有研究称其独立于caspase发挥作用，诱导非凋亡形式的细胞死亡。GzmK可启动活性氧的产生和细胞色素C的释放，GzmM也有引发DNA断裂，参与细胞凋亡的作用[10]。
有研究表示颗粒酶能介导肿瘤细胞凋亡，参与机体抗肿瘤效应。有研究提出使用LCMVgp33抗原模型证明GzmB诱导的细胞凋亡在肿瘤免疫治疗中发挥重要作用，GzmB对细胞外基质的降解和促炎作用可以增强免疫系统的抗肿瘤反应[11]。Paydarnia等[12]发现GzmB-天青蛋白融合蛋白能上调三阴性乳腺癌细胞MCF7和SK-BR-3中的促凋亡Fas和DR5细胞表面受体，从而诱导p53非依赖性途径凋亡。Ray等[13]发现过表达GzmB特异性抑制剂PI-9，前列腺癌细胞株LNCaP可以免受NK92细胞介导的凋亡。Jiang等[14]也发现雌激素可诱导PI-9抑制细胞凋亡，从而增加患乳腺癌、子宫颈癌和肝癌的风险。Ko等[15]研究表明GzmB在NK/T细胞淋巴瘤中的表达水平与肿瘤细胞凋亡率、活性caspase-3以及肿瘤组织的坏死程度显著相关，肿瘤坏死因子α（TNF-α）、干扰素γ（IFN-γ）等可激活NK/T细胞淋巴瘤导致GzmB释放，启动肿瘤细胞凋亡程序。综上，颗粒酶可通过多种途径参与诱导肿瘤细胞凋亡，这也是其参与抗肿瘤机制的重要一环。
细胞焦亡是一种比凋亡更加快速的炎症性死亡方式。细胞焦亡包括caspase-1介导的经典途径和caspase-4、caspase-5、caspase-11介导的非经典途径。GSDM家族包括GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD、GSDME和DFNB59。GSDMD包括N端效应结构域和C端抑制结构域，经caspase切割，释放具有成孔活性的N端结构域，在细胞膜上形成孔，导致膜破裂、细胞通透性破坏和细胞内容物如白细胞介素1β（IL-1β）和IL-18等释放[16]，引起细胞焦亡的发生。另外Wang等[17]研究发现在化疗药物或TNF-α的刺激下，GSDME可将caspase-3介导的细胞凋亡转化为细胞焦亡。许多研究表明细胞焦亡可抑制肿瘤的发生、发展，诱导肿瘤细胞焦亡也是一种潜在的癌症治疗策略。
最新研究表明颗粒酶可以不依赖caspase家族的方式介导肿瘤细胞焦亡。Zhou等[18]研究发现，GzmA在Lys244位点切割GSDMB引起焦亡，而抑制穿孔素和GzmA可阻断GSDMB诱导的HEK293T细胞焦亡；同时又发现GzmA能诱导表达GSDMB的食管癌OE19、直肠腺癌SW837、结直肠癌SKCO1细胞株发生焦亡。同年，Liu等[19]提出将嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）与CD19+ Raji细胞共培养时发现，CAR-T释放的GzmB能激活caspase-3，进而激活GSDME导致细胞焦亡。但焦亡也伴随细胞因子大量分泌，激活巨噬细胞中caspase-1和GSDMD，导致细胞因子释放综合征（CRS），一定程度上降低了CAR-T疗法的有效性。Zhang等[20]研究表明采用穿孔素和GzmB处理GSDME阳性的神经母细胞瘤SH-SY5Y，可使caspase-3和GSDME裂解，导致细胞焦亡的发生。Xi等[21]研究也发现肺腺癌、肺鳞状细胞癌、黑色素瘤等肿瘤中GSDMD的表达和CD8+ T细胞标志物呈正相关，推测GSDMD参与了CTL的攻击过程，并观察到GzmB和GSDMD的共定位。总之，颗粒酶可以直接或间接切割GSDM家族成员，不依赖caspase家族诱导肿瘤细胞焦亡。
近年来有研究显示，颗粒酶也可导致细胞坏死，Kuijper等[22]指出CD8+ T细胞通过穿孔素GzmB途径对角质细胞表现出细胞毒性，导致大量角质细胞坏死，引起中毒性表皮坏死松解症。Hasegawa等[23]也证实中毒性表皮坏死松解症患者水泡液中单核细胞的细胞毒性可被颗粒酶抑制剂所阻断。
自噬激活一般发生在缺氧或其他氧化应激条件下[24]。有研究表明在癌前病变中，增强自噬可能阻止癌症的发展[25]。目前针对颗粒酶和自噬的研究相对不多，有学者提出GzmM可能会激活自噬[2]。Baginska等[26]发现在缺氧条件下，MCF7乳腺癌细胞可通过自噬降解溶酶体中NK细胞来源的GzmB，从而逃避NK细胞介导的杀伤；并且缺氧细胞中GzmB的水平可通过靶向自噬基因beclin-1抑制自噬来恢复，进而诱导肿瘤消退。
铁死亡是由谷胱甘肽过氧化物酶4活性丧失而驱动，造成活性氧累积导致细胞死亡[5]。Wang等[27]曾提出CD8+ T细胞可释放IFN-γ下调SLC7A11、SLC3A2，降低肿瘤细胞摄取胱氨酸，以促进肿瘤细胞脂质过氧化和铁死亡。然而迄今为止关于颗粒酶介导铁死亡的研究较少，两者之间的关系并不十分清楚。GzmA、GzmK等通过产生活性氧破坏内质网相关SET复合体，从而诱导细胞死亡[5]，或许其介导活性氧的产生与铁死亡存在一定关系。
颗粒酶作为NK细胞和CTL释放的关键蛋白，可以多种方式参与肿瘤细胞死亡。但是目前，仍有许多困惑没有解决。颗粒酶参与细胞死亡方式的具体途径是什么，与各种死亡方式之间的联系究竟怎样，是否可以将颗粒酶介导肿瘤细胞死亡与当前程序性死亡受体1及其配体1免疫疗法相结合，从而增强免疫反应，促进肿瘤清除，这些问题仍需进一步探究。
所有作者均声明不存在利益冲突
