危及生命的危险因素与疾病关联的研究综述
在全球范围内，超过 50% 的死亡与心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、自身免疫性疾病、各种器官特异性疾病以及某些类型的癌症等密切相关。深入研究发现，这些疾病的发病机制都与无菌炎症紧密相连。无菌炎症主要由模式识别受体（PRRs）识别病原体相关分子模式（PAMPs）或损伤相关分子模式（DAMPs）所触发。当细胞发生坏死，细胞膜破裂，细胞内成分泄漏，就会产生 DAMP，进而引发无菌炎症。同时，环境（如空气污染）、生理（如高血压、肥胖、高胆固醇）和行为（如吸烟、酗酒）等风险因素，都与这些致命疾病密切相关，它们能够引发无菌炎症，影响疾病进程。不过，目前对于这些风险因素如何影响坏死性细胞死亡和 DAMP 产生的机制，我们的了解还十分有限。
慢性炎症中的细胞死亡途径和 DAMP 释放
近年来，多种程序性坏死性细胞死亡方式被发现，包括坏死性凋亡（necroptosis）、焦亡（pyroptosis）、铁死亡（ferroptosis）和 parthanathos 等。在免疫反应过程中，细胞毒性细胞通过死亡受体激活、病原体被模式识别受体检测、整合素信号传导、免疫复合物形成或多种细胞因子刺激等，都可能引发这些细胞死亡方式。此外，细胞内外的多种干扰因素，如离子失衡、pH 值失调、ATP 耗尽、活性氧（ROS）生成、氧化还原失衡、金属超载、脂质过氧化、氮物种形成、缺氧以及接触各种药物、化合物或辐射等，也能触发程序性坏死。
在无菌条件下，组织或细胞损伤会导致坏死性细胞死亡，进而引发 DAMP 介导的炎症反应。DAMP 是一类内源性分子，在正常生理状态下不会被免疫系统识别。例如，细胞外基质受损时产生的 DAMP 包括 versican、biglycan、decorin 等；坏死细胞释放的细胞内成分，如 ATP、HMGB1、组蛋白、核 DNA、线粒体因子（如 N - 甲酰化肽、mtDNA）、溶酶体蛋白（如 Cold - inducible RNA - binding protein）和内质网应激信号（如 PKR 样内质网激酶或钙网蛋白）等，都可作为警报信号激活免疫系统。不同的程序性坏死性细胞死亡过程，在分子机制、形成孔道的蛋白以及释放分子的模式上存在差异，这也导致 DAMP 的释放情况各不相同。
DAMP 不仅能与 PAMP 协同作用，还能独立引发免疫反应。组织或细胞损伤后，DAMP 会激活免疫反应，尤其是先天性免疫的相关成分，促使免疫系统警惕异常的病理反应。DAMP 能够刺激趋化因子的产生，吸引免疫细胞到达危险部位，并促进炎症细胞因子的生成，最终引发组织再生。在多种体内模型中，研究人员对单个 DAMP 在无菌炎症中的作用进行了深入探究。给予重组 DAMP 会导致无菌炎症，部分人类疾病也与 DAMP 水平升高直接相关。例如，重组 IL - 1α、HMGB1 和 S100A9 在小鼠模型中分别表现出免疫佐剂活性，增加关节炎的总体发病率，并诱导肺部炎症反应。IL - 1β 的过度产生会引发全身性炎症疾病，血清尿酸水平升高则会导致人类痛风和肾结石。在多种炎症性疾病中，中和或灭活特定的 DAMP 具有一定的治疗益处。比如，抗 HMGB1 在关节炎模型和 ApoE-/-小鼠的高脂肪饮食诱导的动脉粥样硬化模型中具有保护作用；Canakinumab（一种靶向 IL - 1β 的单克隆抗体）可降低心肌梗死患者的炎症标志物和心血管事件发生率；用 apyrase 中和细胞外 ATP 能够减轻实验性急性胰腺炎模型中的全身损伤；给予 RNase1 可显著降低心肌梗死的发生率，DNase - 1 治疗则能减轻大鼠缺血 - 再灌注模型中的炎症反应。DAMP 的释放会加剧炎症过程，持续激活细胞死亡途径可能导致由 DAMP 产生引起的慢性炎症，除非炎症消退介质占据主导地位。这一过程与心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病以及酒精性和非酒精性肝病等疾病的发生发展密切相关。
风险因素诱导的细胞死亡过程和 DAMP 分泌
环境、生理和行为等风险因素，如空气污染、高血压、肥胖、高胆固醇水平、吸烟或大量饮酒等，会显著增加心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病和各种器官特异性疾病的发病风险。这些风险因素通过诱导细胞死亡和 DAMP 分泌，引发慢性炎症，从而加剧疾病的发展。
- 空气污染相关的细胞死亡过程和 DAMP 分泌：颗粒物（PM）及吸附的化学物质是肺部疾病发展的重要风险因素，受到全球广泛关注。空气污染会导致内质网应激和线粒体功能障碍，长期影响胰岛素合成，促使胰腺 β 细胞凋亡。重金属可诱导坏死性凋亡，如 CdCl2暴露能在体内和体外诱导坏死性凋亡和肝损伤。暴露于 PM2.5 或其关键成分黑碳，会使 A549 上皮细胞或 RAW264.7 巨噬细胞发生坏死性凋亡，进而增强炎症反应。在眼部表面损伤时，坏死性凋亡也参与了 PM 暴露相关的炎症过程。PM2.5 中的多种成分，如水溶性无机离子、碳质材料和重金属，能够激活 NLRP3 炎性小体并诱导焦亡。例如，暴露于 PM2.5 的小鼠，其支气管肺泡灌洗液（BALF）中 IL - 1β 水平升高，引发炎症反应；木材烟雾颗粒物可通过调节细胞外 ATP 水平激活 NLRP3 炎性小体，介导人支气管上皮 16 - HBE 细胞发生焦亡。PM2.5 还会显著增加线粒体功能障碍，导致神经元发生氧化损伤和 GPX 依赖的铁死亡，同时增强 HUVEC 细胞对铁死亡的敏感性，引发铁超载、脂质过氧化、GSH 耗竭和氧化还原失衡。此外，空气污染中的重金属成分，如 As、Pb 和 Cd，也能诱导肝脏、中枢神经系统和肾脏发生氧化还原失衡，进而导致铁死亡。吸入空气污染物会破坏上皮屏障，引发氧化应激。PM2.5 可通过多种物质，如升高的细胞外 ATP，直接激活 NLRP3。同时，PM2.5 诱导的 ROS 产生和全身氧化应激会增加 DAMP 的产生，进一步激活 NLRP3 炎性小体和 IL - 1 家族细胞因子的产生。最终，升高的 IL - 1β 和 IL - 33 表达会调节气道屏障功能。PM2.5 诱导的细胞死亡会导致小鼠气道中 HMGB1、mtDNA 和 N - 甲酰化肽的分泌，从而引发炎症。在机动车提取物处理的大鼠和人支气管上皮细胞系的上清液中，检测到更高比例的 HMGB1 和 RAGE 阳性支气管上皮细胞。在体内小鼠研究中发现，有机粉尘可通过 HMGB1 和 RAGE 信号传导，引发持续的神经炎症。
- 血压相关的细胞死亡过程和 DAMP 分泌：高血压刺激，如机械力改变、血流速度增加和摩擦等，会导致内皮功能障碍，并诱导多种血管细胞死亡方式。在大鼠模型中，血压升高会导致内质网应激，使心肌细胞凋亡，caspase - 3 表达增加。在肺动脉高压（PAH）的发病机制中，RIPK3 介导的坏死性凋亡及其在炎症进展中的作用已得到证实。经典和非经典的焦亡途径都与高血压有关，例如，体内 Caspase - 11 缺陷和体外人肺动脉内皮细胞中 Caspase - 4 沉默，都能缓解 PAH 的发展；抑制 Caspase - 1 也可减轻 PAH 的发病机制。铁死亡在高血压中的作用存在争议，PAH 患者血清铁水平降低，但铁缺乏是导致疾病的原因还是疾病的结果尚不明确。在 PAH 患者和缺氧诱导的 PAH 大鼠模型中，抑制铁死亡的胱氨酸 / 谷氨酸反向转运体系统的 Xc-亚基（SLC7A11）表达上调；然而，在单甲基肼诱导的大鼠 PH 模型中，肺动脉内皮细胞出现铁死亡，表现为不稳定铁池上调、脂质过氧化增加和 GPX4 表达下调。高血压和促高血压因素会导致血管损伤，在特发性或先天性心脏病相关 PAH 患者中，HMGB1 释放增加。线粒体功能障碍在 PAH 中也发挥作用，能够激活炎性小体。炎性小体激活会产生白细胞介素 IL - 1 和 IL - 18，这两种细胞因子是 PAH 的关键生物标志物。因此，使用 IL - 1 阻断剂的临床试验显示，可减少复发性心脏事件和炎症。此外，高血压患者血清 S100B 水平升高，中性粒细胞产生的 S100a8/a9 是急性高血压期间的初始促炎因子。高血压和机械应激会导致内皮损伤，通过激活氧化应激，加速动脉粥样硬化的发展，导致脂质氧化和组织损伤。值得注意的是，动脉高血压是脑老化最常见的风险因素之一，会导致内皮损伤，破坏血脑屏障，并与 ROS 和 β - 淀粉样蛋白的产生有关，进而引发神经炎症。
- 肥胖相关的细胞死亡过程和 DAMP 分泌：肥胖会因脂肪细胞释放脂肪因子和细胞因子，引发低度慢性炎症。同时，脂肪细胞的破坏是触发炎症物质释放的主要因素，会吸引巨噬细胞聚集在坏死细胞周围。在肥胖和胰岛素抵抗的人和小鼠的脂肪细胞中，死亡受体和线粒体介导的凋亡途径强度均增加，同时坏死性细胞死亡在肥胖中的作用也受到广泛研究。虽然在脂肪组织中证实了 RIPK1 表达增加，但坏死性凋亡在肥胖中的因果作用仍不明确。NLRP3 炎性小体在肥胖诱导的炎症中起重要作用，敲除小鼠的 NLRP3 可防止肥胖诱导的脂肪库中炎性小体激活。在高血糖的 ob/ob 动物的脂肪组织中，Caspase - 1 蛋白水平更高，高葡萄糖水平可激活人和小鼠脂肪组织中的 Caspase - 1。然而，GSDMD 缺陷并不能保护小鼠免受高脂肪饮食（HFD）诱导的脂肪组织炎症。晚期糖基化终产物（AGEs）可通过激活小鼠单核细胞系中的 NLRP3 - ASC 炎性小体途径，并增加原代人主动脉内皮细胞中 HMOX1（铁死亡途径的成员）的水平，加速动脉粥样硬化的发展。铁死亡与肥胖密切相关，在肥胖条件下，脂肪组织表现为铁积累、脂质过氧化物增生、GPX4 抑制和全身 Xc-抑制。多项研究表明，过表达 GPX4 可保护脂肪细胞免受炎症影响，铁螯合剂可减少炎症介质的产生和脂肪组织巨噬细胞的浸润。在肥胖状态下，凋亡、坏死性凋亡和焦亡的脂肪细胞是内脏脂肪组织中 DAMP 的主要来源。受到机械应力的脂肪细胞会分泌吸引免疫细胞的因子，如 HMGB1，促进 M1 样巨噬细胞分化。与正常体重者相比，肥胖个体脂肪组织中 HMGB1 水平更高，且其受体 TLR4 缺陷可降低脂肪组织的炎症和胰岛素抵抗。此外，脂肪细胞死亡会导致游离脂肪酸水平升高，引起内皮细胞线粒体功能障碍、mtDNA 释放、ROS 积累和炎性小体激活。同时，白色脂肪组织释放的 DNA 可与分泌的 HMGB1 共同增强炎症。高血糖会产生 ROS，通过诱导 M1 样促炎巨噬细胞，促进糖尿病的发展和进展。
- 高胆固醇水平相关的细胞死亡过程和 DAMP 分泌：胆固醇在巨噬细胞和其他免疫细胞中的积累会介导细胞死亡，包括凋亡和坏死过程，并促进炎症反应。除了胆固醇诱导的内源性和外源性凋亡，坏死性凋亡在动脉粥样硬化的发展中也起作用。在动脉粥样硬化斑块中检测到磷酸化 RIPK3 水平升高，敲低 RIPK3 的小鼠与载脂蛋白 E（ApoE）单敲除小鼠相比，死亡率延迟。此外，氧化低密度脂蛋白（ox - LDL）和胆固醇晶体可激活 NLRP3 炎性小体，上调各种坏死性凋亡分子（RIPK3、MLKL）的表达，并激活铁死亡（HMOX - 1）蛋白。胆固醇积累会破坏溶酶体膜结构，导致组织蛋白酶 B 释放，激活 NLRP3 并诱导焦亡。胆固醇晶体与补体系统一起，也可诱导 NLRP3 激活。然而，胆固醇可直接增强造血干细胞对铁死亡的抗性。细胞外游离胆固醇可增强 ROS 的产生，在非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的肥胖个体血浆中，oxDNA 水平显著升高。在 HFD 喂养的肥胖小鼠中，肥胖会导致血脑屏障损伤、小胶质细胞激活、促炎细胞因子升高和氧化应激增加。ox - LDL 是血管内皮损伤的另一个风险因素，其积累会导致 DAMP 的分泌。例如，ox - LDL 可上调人脐静脉内皮细胞中 HMGB1 的表达。
- 吸烟相关的细胞死亡过程和 DAMP 分泌：吸烟是增加多种疾病风险、导致危及生命的病理过程的重要因素之一。香烟烟雾（CS）含有数千种化学物质，其中许多对人体组织和器官具有细胞毒性。长期以来，人们知道 CS 会诱导支气管上皮细胞凋亡，如今研究证实它还能诱导这些细胞发生坏死性死亡。在慢性 CS 诱导的慢性阻塞性肺疾病（COPD）模型中，RIPK3 或 MLKL 缺陷的小鼠气道炎症减轻，并且在香烟焦油处理的血管平滑肌细胞中，坏死性凋亡相关标志物（RIPK1、RIPK3 和 MLKL）的表达升高。此外，CS 可刺激 NLRP3 炎性小体诱导的焦亡，并导致人和小鼠模型中 IL - 1β 和 IL - 18 水平升高。虽然 NLRP3 缺陷对 CS 诱导的急性肺部炎症没有影响，但中和 IL - 1α 或 IL - 1β 可减轻炎症。研究发现，与非吸烟者相比，患有冠状动脉疾病的重度吸烟者 NLRP3 炎性小体激活，这会促进动脉粥样硬化的进展。铁死亡在香烟烟雾诱导的动脉粥样硬化中也发挥作用，CS 可诱导人支气管上皮细胞发生铁死亡，用铁螯合剂或铁死亡抑制剂处理可减弱这一过程。与铁死亡的作用一致，过表达 GPX4 的小鼠对 CS 的反应较轻。此外，破坏小鼠的 Nrf2（一种参与调节多种抗氧化基因的转录因子），会使小鼠比野生型同窝小鼠更容易发生 CS 诱导的肺气肿。吸烟还会导致 DNA 损伤，激活酶并通过 PARP - 1 介导的 DNA 修复来减少 CS 诱导的细胞死亡。然而，PARP - 1 的过度激活会导致 parthanatos 细胞死亡。CS 可诱导 AIF 和核酸内切酶 G 向线粒体转位，这是 parthanatos 的特征。因此，应用特异性 PARP - 1 抑制剂可消除烟雾诱导的 parthanatos 途径。CS 中的复杂有毒化学物质会诱导支气管上皮细胞发生不同形式的坏死性细胞死亡，导致 DAMP 水平显著升高（包括 dsDNA、HMGB1、HSP70、mtDNA 和 IL - 1β）。在吸烟的 COPD 患者肺组织中，检测到 HMGB1 及其受体 RAGE 和 TLR4 蛋白水平升高，CS 诱导的 HMGB1 分泌可能导致胰岛素抵抗。RAGE 基因敲除（KO）的小鼠可免受烟雾诱导的肺部疾病影响，这是由于巨噬细胞浸润和趋化因子释放减少。HMGB1 表达升高可能与其他 DAMP 协同作用，因为 HMGB1 可与 mtDNA 形成复合物，导致 RAGE 和 TLR9 受体的共信号传导。此外，RAGE 激活可能导致内质网应激，进而释放内质网相关的 DAMP—— 钙网蛋白（CRT）。在 CS 诱导的内质网应激过程中，CRT 作为周围吞噬细胞的 “eat me” 信号。HMGB1 的上调与 IL - 1β 呈正相关，吸烟者中 IL - 1α 水平也显著升高。CS 可触发 HSP70 的产生，激活 TLR2 和 TLR4 信号传导，并释放促炎细胞因子。在吸烟者的中性粒细胞、巨噬细胞和肺组织中，还观察到 ATP 水平升高以及 ATP 受体（P2X7 和 P2Y2）上调。缺乏 P2Y2 受体的基因敲除小鼠在急性 CS 暴露后，肺部炎症比野生型小鼠减轻。
- 酒精消耗相关的细胞死亡过程和 DAMP 分泌：慢性酒精暴露会诱导多种细胞应激，包括氧化应激、缺氧、蛋白质折叠异常和内质网应激，从而激活细胞凋亡的内源性和外源性途径。然而，在酒精性肝病（ALD）小鼠模型中，抑制细胞凋亡并没有起到保护作用，这表明坏死性凋亡可能在乙醇诱导的肝损伤中起重要作用。事实上，在小鼠和人类 ALD 模型中，肝脏中 RIPK3 的表达均升高，RIPK3 基因敲除的小鼠可免受乙醇诱导的肝细胞损伤和炎症。内质网应激可刺激人类脂肪性肝炎肝脏中的 NLRP3 激活，NLRP3 缺陷可减轻酒精性脂肪变性。根据基因敲除小鼠模型，Caspase - 1 依赖的 IL - 1β 上调在 ALD 发病机制中也起重要作用。越来越多的证据表明铁死亡在包括 ALD 在内的肝脏疾病中起作用，约 50% 的酒精性肝病患者存在肝脏铁过载，这会导致肝脏炎症。长期给小鼠喂食乙醇会增强多不饱和脂质过氧化，并通过严重耗尽 GSH 间接使 GPX4 失活。在酒精代谢的后期，多种 DAMP（如 HMGB1、mtDNA、miRNA 和 ATP）不仅在肝脏中分泌，还会在脂肪组织、肠道和骨髓中分泌，导致促炎细胞因子和趋化因子的产生增加。DAMP 通过刺激炎性小体
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