综述：泌尿系统疾病中的PANoptosis：分子机制、病理作用及新兴治疗机遇

PANoptosis的概念与分子基础

PANoptosis是近年来被定义的炎性程序性细胞死亡通路，其独特之处在于同时整合了焦亡（pyroptosis）、凋亡（apoptosis）和坏死性凋亡（necroptosis）的分子特征，且不能被任何单一死亡通路完全解释。该过程由多蛋白PANoptosome复合物调控，可被多种上游刺激（如PAMPs、DAMPs、细胞因子）激活。PANoptosome的分子结构可分为三层：传感器层、接头层和效应器层。

传感器主要是模式识别受体（PRRs），用于检测病原或应激信号并启动复合物组装。已鉴定的传感器包括Z-DNA结合蛋白1（ZBP1）、受体相互作用蛋白激酶1（RIPK1）以及多种炎症小体相关受体，如NLRP3、NLRC4、AIM2、pyrin、NLRC5和NLRP12。ZBP1是一种双链DNA传感器，通过其Zα2结构域识别Z构象核酸（Z-RNA或Z-DNA），这些核酸可来源于病毒复制中间体、线粒体应激释放的mtDNA或DNA损伤反应产物，从而在流感感染、UV损伤和脓毒症模型中激活PANoptosome组装。在狼疮性肾炎（LN）中，ZBP1在肾脏中表达上调，ZBP1介导的PANoptosis是肾损伤的关键机制。AIM2是一种胞质双链DNA传感器，在HSV-1感染或顺铂诱导的急性肾损伤中，与ZBP1协同激活caspase-8/GSDME轴。在脓毒症诱导的急性肾损伤（AKI）中，AIM2表达显著上调并被EIF2AK2蛋白靶向激活，从而驱动肾小管上皮细胞的PANoptosis。NLRP3是一种多模式炎症小体受体，即使在没有caspase-1或GSDMD的情况下，也能通过ASC–caspase-8–RIPK3轴促进PANoptosome组装。在肾缺血再灌注损伤（IRI）中，抑制剂MNS可抑制NLRP3，从而减少PANoptosome的形成并发挥肾脏保护作用。非经典炎症小体传感器如NLRP12和NLRC5，可响应联合刺激（如血红素和PAMP）或NAD⁺耗竭，招募caspase-8并激活GSDMD，驱动PANoptosis。

接头蛋白在PANoptosome内充当中心桥梁，连接传感器和效应器。ASC是一个关键接头蛋白，其N端PYD结构域与传感器（如AIM2、NLRP3）的PYD结合，C端CARD结构域招募含CARD的caspase-1或caspase-8，在牙周炎和阿尔茨海默病模型中形成“超复合物”，显著放大炎症信号。在三氯乙烯（TCE）诱导的免疫介导性肾损伤中，多重免疫荧光显示ASC与pMLKL、cleaved caspase-3等蛋白共定位，为PANoptosome组装提供了直接证据。Fas相关死亡结构域蛋白（FADD）通过其死亡效应结构域（DED）与caspase-8相互作用，通过其死亡结构域（DD）与RIPK1相互作用，整合外源性凋亡和坏死性凋亡的死亡信号。此外，RHIM结构域介导ZBP1、RIPK1和RIPK3之间的强相互作用，促进淀粉样纤维形成，从而为坏死性凋亡信号提供支架。

效应器是PANoptosome的终端执行者，协同激活凋亡、焦亡和坏死性凋亡的核心执行分子，驱动不可逆的炎性细胞死亡。在凋亡中，caspase-8作为启动子，通过切割Bid产生tBid，诱导线粒体外膜透化（MOMP）和细胞色素c释放，从而激活caspase-9/caspase-3级联反应，并直接激活下游效应器caspase-3和-7执行凋亡。活化的caspase-3可切割GSDME，诱导焦亡样裂解性细胞死亡。焦亡由炎症性caspase（包括caspase-1/4/5/11）执行，它们切割GSDMD，产生的N端片段（GSDMD-N）插入质膜形成孔道，促进IL-1β和IL-18的成熟和释放。在特定条件下（如NLRP12激活），caspase-8可替代caspase-1切割GSDMD，并同时切割GSDME，从而增强裂解性细胞死亡。终末坏死性凋亡由RIPK3介导的MLKL磷酸化触发，磷酸化的MLKL破坏质膜完整性。RIPK1在此过程中发挥双重调节作用，既可促进RIPK3激活，也可通过其支架功能限制过度的细胞死亡。

PANoptosis的启动和强度受到精确的多层次调控。干扰素调节因子1（IRF1）是各种应激条件下的核心转录调节因子，可被TNF-α和IFN-γ通过JAK/STAT通路协同激活。IRF1上调多种PANoptosome组分（包括ZBP1、RIPK1、AIM2），在炎症性肠病（IBD）和酒精性肝病模型中驱动PANoptosis。转化生长因子-β激活激酶1（TAK1）维持细胞稳态；其失活（如被耶尔森菌效应蛋白YopJ抑制）可解除对RIPK1的抑制，促进RIPK1磷酸化和PANoptosome组装，诱导强烈的炎性细胞死亡。作用于RNA的腺苷脱氨酶1（ADAR1）通过其Zα结构域与ZBP1竞争结合Z-RNA，从而抑制ZBP1激活。ADAR1功能丧失或突变导致内源性Z-RNA积累，解除对ZBP1的抑制，强烈驱动ZBP1依赖性PANoptosis，这对肿瘤免疫编辑和治疗抵抗至关重要。

近期研究强调了非编码RNA和代谢重编程是PANoptosis的关键调节因子。非编码RNA在转录后水平调节PANoptosome组分：在糖尿病心肌病模型中，环状RNA circOGDH与HMGB1结合，稳定RIPK3蛋白并促进其激活，从而加剧PANoptosis；在骨肉瘤中，长链非编码RNA AC133552.2作为竞争性内源RNA（ceRNA）隔离miR-454-3p，增强IRF1 mRNA表达和NLRP3-PANoptosome活性；在肝移植IRI中，miR-155通过抑制其抑制因子TNFAIP3，间接促进NF-κB通路激活和PANoptosis相关基因表达。然而，非编码RNA和代谢调控在泌尿系统疾病PANoptosis中的直接证据仍然有限，但它们在肾细胞癌和糖尿病肾病（DN）等疾病中对凋亡、焦亡和坏死性凋亡的已知调控作用，提示其在泌尿系统PANoptosis中具有高度参与潜力，值得进一步研究。

细胞器功能障碍和代谢应激是PANoptosis的核心触发因素，其中线粒体缺陷（如mtDNA泄漏和mtROS爆发）是关键介质。在IRI中，乳酸诱导组蛋白H3K18乳酰化，上调Arg1表达，损害线粒体嵴并释放mtDNA，从而激活ZBP1。在莠去津（ATR）诱导的肾毒性中，ATR破坏线粒体膜完整性，导致mtDNA通过mPTP和BAX孔释放到胞质中，激活cGAS–STING通路，触发肾脏PANoptosis和炎症。番茄红素（LYC）可稳定线粒体膜并抑制此过程。内质网和高尔基体应激在病理条件下（如重症急性胰腺炎）与线粒体应激协同，共同促进ZBP1依赖性PANoptosis。

三种经典细胞死亡通路在PANoptosome内是时空协调的，而非遵循严格序列。这种整合组装作为一个分子枢纽，允许强大的正反馈循环，例如caspase-8介导的焦亡和坏死性凋亡效应器的交叉激活，以及线粒体DAMP驱动的ZBP1信号放大，确保了快速且不可逆的炎性细胞死亡。

PANoptosis在疾病发病机制中的双重作用

PANoptosis在疾病进展中扮演双重角色：一方面作为宿主防御机制清除病原体或恶性细胞；另一方面，其过度激活可导致不可逆的组织损伤。这种双重性源于其整合多种细胞死亡通路的炎症放大效应。

PANoptosis是多种器官系统（尤其是肾脏疾病）中组织损伤和疾病加剧的核心驱动因素。在代谢性疾病中，高糖水平通过TNF-α/TRAIL-DR5轴激活足细胞PANoptosis，破坏肾小球滤过屏障，涉及FADD–caspase-8的招募以及caspase-3、GSDME和RIPK3–MLKL的共激活。在糖尿病心肌病中，高糖诱导的mtROS激活心肌细胞中的circOGDH/HMGB1/RIPK3轴，导致caspase-3、GSDMD和p-MLKL激活，最终导致心力衰竭。在非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）中，脂毒性通过内质网应激-线粒体功能障碍级联触发mtDNA释放，激活cGAS-STING通路上调ZBP1，促进PANoptosome组装并激活caspase-8和RIPK3，驱动肝细胞死亡和纤维化。在IRI中，神经元mtDNA激活中枢神经系统中的ZBP1，驱动RIPK3–caspase-8–GSDMD三重激活，加速神经元裂解。在肝脏和肾脏IRI中，库普弗细胞通过TLR4-NF-κB轴上调ZBP1以检测Z-DNA，而肾小管上皮细胞通过TLR3识别中性粒细胞胞外陷阱（NETs）释放的双链RNA（dsRNA），激活并行通路——ZBP1–RIPK3–MLKL和caspase-1–GSDMD，导致急性损伤。在自身免疫和炎症性疾病中，IBD患者的肠上皮细胞在IFN-γ刺激下上调IRF1-ZBP1模块，促进RIPK3/caspase-8寡聚化以及凋亡、焦亡和坏死性凋亡标志物的共定位，破坏紧密连接蛋白ZO-1。在脓毒症多器官功能衰竭中，内毒素和血红素通过ZBP1-PLCγ-mtDNA轴激活cGAS-STING依赖性PANoptosis，巨噬细胞表现出GSDMD孔道、MLKL膜转位和TUNEL阳性，直接导致肺泡塌陷。

相反，PANoptosis在免疫监视和恶性细胞清除中发挥保护作用。在抗肿瘤免疫中，富勒醇MF等纳米材料通过破坏溶酶体膜诱导内质网应激，激活caspase-8–PANoptosome开关，导致肿瘤细胞高表达GSDME、cleaved caspase-3和p-MLKL，并释放包括HMGB1和ATP在内的DAMPs，促进树突状细胞成熟和CD8⁺T细胞浸润。声敏剂HMO通过氧化应激–ZBP1轴诱导PANoptosis，增强肿瘤对PD-1抑制剂的敏感性。在胶质瘤中，化合物华蟾毒精诱导PANoptosis，促进肿瘤相关巨噬细胞的M1极化并增加T细胞浸润，此效应依赖于垂死肿瘤细胞释放的mtDNA被巨噬细胞ZBP1感知并激活cGAS-STING-IFN-β通路。在IAV感染期间，ZBP1检测病毒核酸并激活RIPK3–caspase-8–GSDMD级联，诱导感染细胞裂解以限制病毒传播。在细菌性肺炎中，AIM2检测细胞内细菌DNA并与ASC–caspase-8形成复合物，激活caspase-1/GSDMD和caspase-3以清除感染细胞，同时防止过度炎症。结核分枝杆菌分泌效应蛋白抑制RIPK1磷酸化并阻断PANoptosis，突显了其作为宿主防御检查点的作用。

PANoptosis病理和保护功能之间的平衡受以下因素影响：组织特异性分子偏好、微环境信号差异和时间反馈动力学。在代谢组织（如肝、肾）中，线粒体应激–ZBP1轴主要介导组织损伤效应。而在免疫细胞（如巨噬细胞、T细胞）中，caspase-8–GSDMD模块有利于病原体清除。在肿瘤微环境中，低pH和高ROS促进RIPK1–caspase-8正反馈，增强免疫原性细胞死亡，而纤维化环境中的TGF-β通过Smad3抑制AIM2表达，降低PANoptosis的抗纤维化作用。早期感染诱导ZBP1依赖性PANoptosis以快速清除病原体（IAV感染后6小时内）；然而， prolonged inflammation triggers IFN–γ–IRF1–ZBP1 feedback, leading to tissue damage, as observed in cases of septic lung failure.

PANoptosis在泌尿系统疾病中的作用及分子机制

在AKI中，PANoptosis通过多种刺激触发的分子机制参与肾脏病理。在脓毒症相关AKI中，肾脏AIM2表达显著上调，伴随GSDMD切割（焦亡）、caspase-3激活（凋亡）和p-MLKL积累（坏死性凋亡）。EIF2AK2直接结合AIM2驱动此过程，而AIM2抑制剂a151有效减轻肾损伤。病毒性脓毒症（如H1N1感染）可血行播散至肾脏，诱导内皮细胞PANoptosis，导致间质炎症和血管异常。

在IRI模型中，NETs释放的dsRNA通过TLR3激活肾小管上皮细胞PANoptosis。PAD4敲除或TLR3抑制可减轻此损伤。类似地，单原子酶Pt/SAE通过清除ROS、阻断Z-DNA形成和抑制铁死亡来减少PANoptosis。药物和毒素诱导的AKI涉及PANoptosis。马兜铃酸（AAI）上调组蛋白去乙酰化酶（HDAC）1/2以抑制PSTPIP2表达，从而诱导肾小管PANoptosis，此过程可被HDAC抑制剂罗米地辛或PSTPIP2过表达逆转。同样，镉暴露（5–15 μM CdCl₂）通过caspase-1/GSDMD激活、caspase-3切割和MLKL磷酸化触发巨噬细胞PANoptosis，可能放大肾小管炎性死亡。

PANoptosis在CKD中扮演核心角色。单细胞测序已证明DN患者足细胞中TRAIL/DR5通路激活，同时诱导凋亡、焦亡和坏死性凋亡。足细胞特异性敲除TNFSF10或TNFRSF10B可显著减轻此损伤。生物信息学分析已鉴定出PANoptosis相关基因特征（PDK4、YWHAH、PRKX），这些基因在DN中异常表达并与免疫微环境失调（特别是M2巨噬细胞浸润）相关。此外，FOS和PTGS2作为将PANoptosis与CKD炎症和纤维化联系起来的中枢基因。甲基化数量性状基因座（mQTL）分析进一步将CCND1、HGF和MADD的甲基化改变与CKD风险相关联。外部因素可加重CKD病理：例如，烧伤通过促进M1巨噬细胞极化和caspase-1/3依赖性PANoptosis加重小鼠模型中的肾损伤。除草剂ATR通过促进mtDNA释放和激活cGAS-STING通路诱导PANoptosis，而LYC通过稳定线粒体膜保护 against this process。

在威尔逊病中，异常的铜积累激活TLR4/NF-κB信号通路，诱导睾丸组织PANoptosis。此过程以NLRP3炎症小体激活、caspase-3切割和MLKL磷酸化为特征，最终导致生精细胞死亡和精子数量减少。使用铜螯合剂青霉胺或TLR4抑制剂Eritoran治疗可显著抑制PANoptosis并改善生精功能。尽管将其他毒物与睾丸PANoptosis联系起来的直接证据有限，但现有研究表明它们可能具有生殖毒性。母体接触三氯生（TCS）会诱导后代肺纤维化，并伴随PANoptosis标志物增加，突显了其对生殖健康的潜在风险。

在透明细胞肾细胞癌（ccRCC）中，PANoptosis通过多种分子机制促进肿瘤进展。CASP4、TLR3、CASP5和PYCARD等基因在ccRCC中显著过表达，通过激活包括BAX–Bcl-xL–caspase-3–GSDME和ZBP1–RIPK1–RIPK3–MLKL在内的信号轴驱动细胞死亡。PANoptotic活性升高与晚期肿瘤（III/IV期）、更高病理分级（G3/G4）和不良预后相关。这些效应与免疫抑制微环境相关，其特征是M2巨噬细胞浸润增加、调节性T细胞（Tregs）富集以及CD4⁺T细胞和自然杀伤（NK）细胞群减少。已开发了几种预后模型来评估PANoptosis的临床相关性。基于CASP4、LY96和TLR3的三基因模型（风险评分 = 0.5787 × CASP4 + 0.1402 × LY96 – 0.4056 × TLR3）识别出一个具有频繁BAP1突变、晚期疾病和降低5年生存率的高风险组。另一个基于miR-200a-5p、miR-21-5p和miR-223-3p的五基因miRNA模型显示，低风险组富集于脂肪酸代谢通路，而高风险组富集于炎症相关通路。长链非编码RNA（lncRNAs）如LINC00944、LINC02611和PRKAR1B-AS1与CD8⁺T细胞浸润和免疫检查点表达呈正相关，提供了额外的风险分层标记。

在治疗上，具有高PANoptosis评分的肿瘤表现出更大的肿瘤突变负荷（TMB）、CD8⁺T细胞和树突状细胞浸润增强，以及对PD-1/CTLA-4抑制剂的更高客观缓解率（ORR）（42% vs 18%）。高风险组对紫杉醇更敏感，而低风险组对舒尼替尼反应更好。实验研究表明，CASP5敲低可减少786-O细胞的增殖、迁移和肿瘤形成。相反，PYCARD过表达促进M1巨噬细胞极化，其与CASP1的结合被小分子化合物oroxin B抑制。

在其他肾癌亚型如肾乳头状肾细胞癌（KIRP）和肾嫌色细胞癌（KICH）中，使用BAX、CASP1、CASP8和PYCARD构建了PANoptosis