《Pharmacological Research》：PANoptosis in Rheumatological and Immunological Diseases: Redefining Cell Death Beyond Classical Pathways
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调节性细胞死亡（PCD）失调是风湿性和免疫性疾病的核心致病机制，直接导致慢性炎症、破坏免疫自身耐受并导致不可逆的组织破坏。经典生物学概念通常将PCD模式表征为自主的线性信号级联反应。然而，受影响患者的炎症组织经常显示出多种细胞死亡标志物的激活，并且选择性靶向单
调节性细胞死亡（PCD）失调是风湿性和免疫性疾病的核心致病机制，直接导致慢性炎症、破坏免疫自身耐受并导致不可逆的组织破坏。经典生物学概念通常将PCD模式表征为自主的线性信号级联反应。然而，受影响患者的炎症组织经常显示出多种细胞死亡标志物的激活，并且选择性靶向单一PCD通路的药物干预措施反复产生较差的临床反应。这些观察结果表明细胞死亡信号的起始、调节整合和诱导存在广泛的分子相互作用。鉴于此，PANoptosis作为一种单一的、同步的炎症性细胞死亡形式出现，它结合了凋亡（apoptosis）、坏死性凋亡（necroptosis）和细胞焦亡（pyroptosis）过程的特征。PANoptosis不仅是个别死亡模式的偶然重叠；它是由多蛋白信号复合物PANoptosome触发的。通过协同信号传导，PANoptotic过程启动了一种细胞毒性级联反应，超越了传统线性细胞死亡的限制。尽管其与免疫介导的病理学有关，但在风湿病学和免疫学中，PANoptosis的全面、面向疾病的机制途径仍未得到充分发展。本综述整合了最新进展，以检查不同炎症微环境中代表性PANoptosome的组装和激活动力学。本综述探讨了这种组合模型的转化参与，强调了优先考虑上游传感器（upstream sensors）和调节枢纽（regulatory hubs）而非末端诱导分子的治疗策略。本综述确立PANoptosis作为炎症性细胞死亡的关键调节枢纽。它提供了一个机制统一、面向转化的途径，为风湿病和免疫介导疾病的下一代治疗开发提供信息。
1. 引言
风湿免疫性疾病是一组异质性疾病，其特征是免疫反应失调、慢性炎症和受累组织的进行性破坏。这些疾病的关键病理标志是对自身抗原的异常识别，导致针对内源性成分的不适当免疫反应。在这一多因素疾病过程中，程序性细胞死亡（PCD）作为一个关键的调节轴。凋亡细胞清除受损导致其积累并进展为继发性坏死。多种裂解性细胞死亡形式，包括凋亡后继发性坏死、坏死性凋亡和细胞焦亡，促进损伤相关分子模式（DAMPs）和自身抗原的释放，从而促进免疫激活和炎症信号级联。传统疗法将凋亡、坏死性凋亡和细胞焦亡归类为离散的PCD模式，每种模式由独立的信号通路控制。然而，这种经典的“线性和区室化”范式正日益受到挑战。类风湿关节炎（RA）和系统性红斑狼疮（SLE）患者病变组织的组织病理学分析经常揭示多种PCD通路的共存分子特征。此外，选择性抑制单个信号组分（如受体相互作用蛋白激酶RIPK1或混合谱系激酶域样蛋白MLKL）的治疗策略在临床试验中反复显示出有限的临床获益或导致适应性耐药。这些不一致表明，在复杂的炎症微环境中，细胞死亡调节不是一个单向过程，而是涉及分子冗余和代偿性交叉调节。随着现有疗法接近其疗效极限，迫切需要超越孤立的通路模型并研究联合细胞死亡机制。
在此背景下，PANoptosis被确定为一种高度整合的调节性细胞死亡形式。PANoptosis不是经典PCD通路简单相加的重叠，而是一种由专门的多蛋白复合物PANoptosome调节的同步生物程序。这种机制通过核心支架组分协同激活中心执行分子——半胱天冬酶（Caspase）、消皮素D（GSDMD）和MLKL，从而打破了细胞死亡通路之间的传统界限。在生理条件下，这种分子整合有助于宿主防御病原体威胁；然而，在风湿免疫性疾病中，PANoptotic信号的持续和失调激活成为自身免疫耐受失败和细胞因子风暴发展的主要介质。风湿免疫性疾病特有的炎症微环境为PANoptosis诱导提供了允许性环境。局部高浓度自身来源的核酸（如Z-DNA和Z-RNA）、免疫复合物和代谢危险信号（包括尿酸盐晶体）建立了一个疾病特异性的触发景观，通过传感器促进PANoptosome的组装。因此，PANoptosis作为连接异常先天免疫感知与适应性免疫反应维持的关键交汇点。全面阐明风湿免疫性疾病中PANoptosis的机制基础有望改善对其核心致病机制的理解，并指导具有显著影响的新疗法的发现。
2. 传统PCD：机制、风湿关联及解释局限性
2.1. 凋亡
凋亡是一种典型的、保守的PCD形式，其形态学特征包括细胞皱缩、染色质浓缩和碎裂以及膜结合凋亡小体的形成。在分子水平上，凋亡信号主要由两条主要途径介导：外源性（死亡受体依赖性）和内源性（线粒体）途径。外源性凋亡途径由细胞外死亡配体（FasL和TNF-α）与其同源的细胞表面受体（Fas和TNFR）的相互作用引发。配体-受体相互作用通过受体胞质尾部的死亡域（DD）相互作用招募衔接蛋白，如Fas相关死亡结构域（FADD）和肿瘤坏死因子受体相关死亡结构域（TRADD），形成死亡诱导信号复合物（DISC），进而招募并激活pro-Caspase-8和pro-Caspase-10。活化的Caspase-8/10随后切割下游的执行者Caspase（Caspase-3和-7），启动凋亡级联反应。内源性凋亡途径主要由线粒体完整性控制，由细胞内应激信号触发。促凋亡的BH3-only蛋白拮抗抗凋亡的Bcl-2家族成员，激活Bax和Bak，这些效应蛋白寡聚化在线粒体外膜上形成孔道，导致细胞色素c释放到胞质中。细胞色素c与凋亡蛋白酶激活因子-1（Apaf-1）和脱氧腺苷三磷酸（dATP）结合组装成凋亡体（apoptosome），进而激活起始者Caspase-9，最终激活执行者Caspases。
在生理条件下，凋亡通常被认为是“免疫沉默”的。然而在风湿免疫疾病中，凋亡平衡被破坏和凋亡细胞清除缺陷密切相关。未清除的凋亡细胞可能经历继发性坏死，导致DAMPs和自身抗原释放，激活树突状细胞和自身反应性T淋巴细胞。例如在RA中，成纤维样滑膜细胞（FLS）表现出显著的凋亡抵抗，促进异常细胞扩增和促炎介质分泌；而骨细胞和软骨细胞的加速凋亡则协同导致软骨降解和骨侵蚀。
2.2. 坏死性凋亡
坏死性凋亡是一种受严格调控的、依赖RIPK1-RIPK3-MLKL信号轴的促炎性裂解性PCD。当Caspase-8活性被抑制时，RIPK家族成员的磷酸化依赖性抑制被解除，使得来自死亡受体（如TNFR1）或模式识别受体（PRRs）（如TLRs）的刺激转向坏死性凋亡执行。该过程涉及复合体I（TRADD, RIPK1, TRAF2/5, cIAP1/2）的形成，cIAP1/2介导的RIPK1泛素化稳定复合体I并促进NF-κB信号传导。去泛素化后，RIPK1与FADD和Caspase-8形成复合体IIa启动凋亡。然而，Caspase-8的缺失或抑制阻止了RIPK1的蛋白水解失活，允许RIPK1通过RIP同源相互作用基序（RHIM）与RIPK3结合，形成促炎性复合体IIb。活化的RIPK3磷酸化MLKL，诱导其寡聚化并易位至质膜，形成纳米孔导致膜破裂和渗透性溶解。除了经典的死亡受体依赖性信号传导，TLR3/4通过含有RHIM的衔接蛋白TRIF或直接识别Z-DNA/RNA的ZBP1也可激活RIPK3。坏死性凋亡期间释放的DAMPs进一步促进免疫细胞募集和活化。在SLE中，MLKL介导的膜通透性导致核抗原（如dsDNA）快速释放，比凋亡后的继发性坏死更有效地激活B细胞，促进致病性自身抗体产生。
2.3. 细胞焦亡
细胞焦亡是由炎症小体（inflammasome）激活引发的调节性、促炎性PCD。其核心分子特征是GSDM家族蛋白的激活，形成跨膜孔道诱导渗透性溶解。细胞焦亡细胞表现出渐进性肿胀和特征性气球样囊泡形成。当PAMPs或DAMPs被胞质PRRs（NLRP3和AIM2）识别时，它们招募衔接蛋白ASC，组装多蛋白炎症小体复合物，促进Caspase-1的激活。活化的Caspase-1切割GSDMD，释放具有成孔活性的N端片段（GSDMD-N），同时处理pro-IL-1β和pro-IL-18。GSDMD-N在质膜上寡聚化形成孔道，允许细胞因子外流并最终导致细胞裂解。在非经典途径中，人Caspase-4/5或鼠Caspase-11可直接识别胞内LPS，激活鸟苷酸结合蛋白（GBPs），进而激活Caspase-4/5/11并直接切割GSDMD。此外，在表达GSDME的细胞中，凋亡执行者Caspase-3可切割GSDME，或将免疫沉默的凋亡转化为炎症性焦亡；而在特定病原体感染或TAK1抑制下，Caspase-8也可直接切割GSDMD或GSDME。在RA和痛风性关节炎中，滑膜巨噬细胞NLRP3炎症小体被单钠尿酸盐晶体等激活，导致广泛的细胞焦亡和IL-1β释放，直接驱动急性关节炎症和慢性关节破坏。
2.4. 传统PCD机制在风湿免疫疾病微环境中的局限性
首先，单一PCD模型无法解释风湿病中观察到的细胞死亡的时空异质性。其次，传统模型难以解释靶向干预中的代偿信号和治疗逃逸现象。研究表明，当GSDMD被基因消融时，巨噬细胞的细胞死亡并未完全消除，揭示了GSDMD非依赖性代偿死亡机制的存在。Caspase-8被证明不仅抑制坏死性凋亡，在特定条件下还可直接切割GSDMD启动焦亡。这一发现挑战了传统观点，支持这些通路通过统一、内在冗余的调节网络相互连接的想法。这种协调和代偿框架反映在PANoptosis的概念中，为风湿免疫性疾病中失控的炎症放大和组织破坏提供了系统层面的解释模型。
3. PANoptosis的指挥中心：风湿免疫微环境中的PANoptosome家族
3.1. ZBP1-PANoptosome
ZBP1（也称为DAI）是一种胞质PRR，包含两个N端Z核酸结合域（Zα1和Zα2）和两个RHIM结构域。ZBP1广泛识别Z构象核酸及非核酸应激信号。ZBP1-PANoptosome最初在流感病毒感染中被表征，ZBP1通过招募FADD、ASC、NLRP3、Caspase-8和RIPK3形成超分子信号复合物。ZBP1主要通过RHIM介导的相互作用与RIPK3结合，促进RIPK3自磷酸化和坏死小体形成，进而激活MLKL执行坏死性凋亡。同时，RIPK3作为支架促进Caspase-8激活启动凋亡，并通过ASC-Caspase-8轴与NLRP3炎症小体相互作用，导致Caspase-1激活和GSDMD切割。在SLE和皮肌炎等风湿病中，I型干扰素信号上调ZBP1表达，免疫复合物相关核酸或异常积累的自身胞质DNA/RNA可被ZBP1的Zα2结构域感知，启动病理性PANoptotic信号级联。
3.2. AIM2-PANoptosome
AIM2属于PYHIN蛋白家族，其HIN结构域感知胞质dsDNA，N端PYD结构域介导下游相互作用。AIM2可与ZBP1和Pyrin协同，通过各自的同源结构域相互作用并招募ASC，组装AIM2-PANoptosome。该复合物整合上游传感器（AIM2, ZBP1, Pyrin）与下游催化效应物（Caspase-1, 8, RIPK1, RIPK3）。在SLE和DM等I型干扰素水平升高的疾病中，AIM2激活与疾病活动度密切相关。外周血和皮肤病变中AIM2表达显著增加，免疫复合物、核酸及肌肉纤维释放的DNA均可被AIM2感知，建立正反馈循环加剧组织损伤。
3.3. NLRP3-PANoptosome
NLRP3是一种细胞内PRR，由N端PYD、中央NACHT结构域和C端LRR结构域组成。NLRP3响应钾外流、线粒体功能障碍、ROS和mtDNA分泌等多种扰动信号。在持续或强烈的危险信号下，NLRP3平台可发生功能扩展，形成NLRP3-PANoptosome，招募Caspase-8, 1和RIPK3，整合PANoptotic细胞死亡。在痛风急性期，单钠尿酸盐（MSU）晶体是NLRP3的主要激活剂；而在RA慢性滑膜炎中，缺氧、细胞外ATP等因素共同刺激NLRP3激活，维持慢性炎症。
3.4. RIPK1-PANoptosome
RIPK1包含N端激酶结构域（KD）、C端DD和中间RHIM结构域。TAK1作为关键负调节因子抑制RIPK1激酶活性。当TAK1功能受损（如耶尔森菌感染），RIPK1发生功能转变，与RIPK3、Caspase-8、ASC、FADD和NLRP3组装成RIPK1-PANoptosome。在RA中，滑膜微环境中升高的TNF-α促进向RIPK1依赖性死亡信号的转变，循环RIPK1水平与患者疾病严重程度呈正相关。
3.5. NLRP12-PANoptosome
NLRP12同样具有PYD、NACHT和LRR结构域。血红素被确定为一种有效的内源性配体。在血红素与微生物PAMP联合刺激下，NLRP12协调包含NLRP3、ASC、FADD、RIPK1和Caspase-8的多蛋白PANoptosome复合物组装。在伴有溶血性贫血的活动性SLE中，过量释放的血红素可能异常激活NLRP12。
3.6. NLRC5-PANoptosome
NLRC5是一种独特的双功能NLR家族成员。研究表明NLRC5可作为PANoptosome的传感器，响应血红素联合PAMPs或TNF触发的NAD+耗竭信号。NLRC5、NLRP12和ASC三者共同构成其核心支架。虽然两者均启动单一PANoptosome形成，但功能上存在解偶联：NLRP12对Caspase-1激活和IL-1β/IL-18成熟至关重要，而NLRC5虽对启动PANoptosis至关重要，但不直接调节Caspase-1依赖性炎症因子的释放。
3.7. 线粒体屏障驱动的PANoptosome激活
线粒体是整合细胞器应激信号进入PANoptosis调控网络的中枢。过度线粒体分裂（由Drp1及其衔接蛋白MFF/Fis1介导）常伴随膜稳定性破坏。在过度胞内Ca2+influx下，HK2从VDAC解离，导致VDAC寡聚化和线粒体通透性转换孔（mPTP）开放，为mtDNA跨膜系统进入胞质提供物理路径。一旦释放，mtDNA作为经典DAMP被ZBP1和AIM2识别，分别促进ZBP1-PANoptosome和AIM2-PANoptosome的组装。此外，代谢状态亦发挥调节作用。琥珀酸脱氢酶（SDH/复合体II）活性抑制导致琥珀酸积累，逆转电子传递（RET）并触发mtROS爆发；乳酸代谢异常则通过Drp1介导的分裂诱导微环境酸化，导致ATP耗竭和mtROS水平持续升高，协同调控PANoptosis的起始。
3.8. 翻译后修饰对PANoptosome组装和活性的精细调控
PANoptosome的组装受一系列翻译后修饰（PTMs）精细调控。线粒体磷酸酶PGAM5可直接结合并磷酸化RIPK1的Ser166位点。PP6全酶是TAK1诱导通路中的关键调节因子。传感器ZBP1的稳定性受AURKB激酶高度调节，后者通过磷酸化Ser309诱导ZBP1变构移位。病原体已进化出劫持这些PTM开关的能力，如大肠杆菌效应蛋白EseJ可同时激活TAK1磷酸化并破坏NLRP3-Caspase-8-RIPK1复合物的形成。此外，乳酸在脓毒症中表现出矛盾的促PANoptosis效应，通过竞争性结合ZBP1干扰其与E3泛素连接酶TRIM32的相互作用，导致ZBP1稳定化和随后的PANoptosis激活。
4. PANoptosis在风湿免疫性疾病中的致病多样性
4.1. 炎症和退行性关节疾病中的PANoptosis
在RA中，酸性应激激活酸敏感离子通道ASIC1a，抑制SIRT3的线粒体易位导致线粒体功能障碍，产生的线粒体DAMPs启动以ZBP1为中心的PANoptosome组装。转录组学研究进一步证实PANoptosis相关基因（如AIM2, SPP1, PRKG1）与M1巨噬细胞和浆细胞浸润密切相关。在骨关节炎（OA）中，衰老软骨细胞分泌SASP并释放ROS，作为上游触发器激活RIPK1/3、Caspase-8和NLRP3。长链非编码RNA EMBP1通过海绵吸附miR-454-3p解除对IRF1的抑制，IRF1作为关键转录调节因子促进NLRP3和ZBP1的表达。强直性脊柱炎（AS）的发病机制与肠道菌群失调、HLA-B27错误折叠和附着点机械应力有关。肠道共生真菌Kazachstania pintolopesii的分泌物激活巨噬细胞中的IL-17RA信号诱导PANoptosis，其衍生的炎症介质进一步促进真菌增殖并驱动形态转变，形成自我强化的炎症回路。转录组分析确定了核心PANoptosis相关调节基因（AIM2, TNF, IFNG, CASP8）与AS疾病活动度强相关。
4.2. 系统性红斑狼疮及狼疮肾炎中的PANoptosis
在SLE中，转录组分子分层确定了以核心PANoptosis调节因子（ZBP1, MEFV）差异表达定义的独特患者亚群。I型干扰素信号显著上调ZBP1表达。在狼疮肾炎（LN）模型中，暴露于IFN-I或狼疮患者血清的足细胞表现出异常增加的ZBP1表达，并作为信号支架招募RIPK1、RIPK3、NLRP3、Caspase-8和Caspase-1形成促炎性PANoptosome复合物。
4.3. 炎症性肠病中的PANoptosis
在克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）中，肠上皮细胞（IECs）的完整性受损是关键病理特征。ITLN1作为一种分泌蛋白在CD炎症环境中上调，通过阻止E3泛素连接酶TRIM8介导的CAPN2降解来稳定CAPN2，积累的CAPN2作为ZBP1依赖性PANoptosome组装的上游触发因素。IFN-γ通过JAK/STAT信号通路在IECs中诱导ZBP1、RIPK1和NLRP3的过表达。此外，产气荚膜梭菌（C. perfringens）可选择性的激活IECs中的ZBP1，促进包含RIPK3、MLKL、Caspase-8和GSDMD的PANoptosome复合物组装，最终导致IECs的PANoptosis并直接损害上皮完整性。
