综述：PAN 凋亡（PANoptosis）：动脉粥样硬化性心血管疾病的潜在靶点

本文聚焦于 PAN 凋亡，详细阐述其在动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）中的作用机制。介绍经典程序性细胞死亡途径，剖析 PAN 凋亡的分子机制、相关分子及对 ASCVD 的影响，为 ASCVD 的防治提供新思路，值得相关领域研究者一读。

引言

先天性免疫系统是抵御外来病原体入侵的首道防线，细胞通常通过模式识别受体（PRRs）感知损伤并发挥作用。PRRs 能识别病原体相关分子模式（PAMPs）和损伤相关分子模式（DAMPs），激活下游信号转导通路，诱导多种程序性细胞死亡（PCD），如细胞凋亡（Apoptosis）、细胞焦亡（Pyroptosis）、坏死性凋亡（Necroptosis） 。过去认为这三种 PCD 相互独立，近年研究证实它们之间存在串扰，由此引出了 PAN 凋亡（PANoptosis）的概念。

心血管疾病是全球主要死因，动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）又是心血管疾病中导致过早死亡的主要原因。PCD 是动脉粥样硬化（AS）发生的重要因素，探究 PAN 凋亡与 ASCVD 的关系意义重大。

经典 PCD 途径概述

细胞凋亡分为外源性和内源性凋亡。内源性凋亡由 DNA 损伤、氧化应激等触发，激活 B 细胞淋巴瘤 2（BCL-2）家族蛋白，促使 BCL-2 相关 X 蛋白（BAX）和 BCL-2 拮抗剂杀手（BAK）寡聚化，导致线粒体外膜通透性增加，释放细胞色素 C，进而激活半胱天冬酶 - 3/7（caspase-3/7）引发凋亡。外源性凋亡由 Fas 和 Fas 配体启动，形成死亡诱导信号复合物（DISC），激活 caspase-8，再激活 caspase-3/7 诱导凋亡，同时 caspase-8 还能通过裂解 BH3 相互作用结构域死亡激动剂（BID）诱导内源性凋亡。

细胞焦亡概念于 2011 年提出，经典途径中，炎症小体由传感器蛋白、凋亡相关斑点样蛋白（ASC）和 caspase-1 组成。传感器蛋白激活后，通过 ASC 招募并裂解 caspase-1，激活的 caspase-1 切割 gasderminD（GSDMD），其 N 端片段穿透细胞膜形成孔道，导致细胞破裂。此外，还有非经典途径，caspase-11/4/5 可直接识别细胞内脂多糖（LPS），裂解 GSDMD 诱导细胞焦亡。

坏死性凋亡是一种不依赖 caspase 的裂解性细胞死亡方式，通常由死亡受体（如 TNFR）激活引发。经典的 RIP1-RIP3-MLKL 途径中，TNF-α 与 TNF-RI 结合形成复合物 I，经过一系列变化，RIPK3 激活并磷酸化 MLKL，MLKL 寡聚化并转位到细胞膜，导致细胞膜破裂和细胞死亡。

PAN 凋亡

越来越多研究证实 PCD 途径间存在广泛串扰。例如，caspase-1 可激活 caspase-3/7 诱导凋亡，caspase-3/7 又能通过切割 GSDMD 抑制细胞焦亡；caspase-8 在凋亡、坏死性凋亡和细胞焦亡中都发挥着重要作用，被视为分子开关 。这些研究支持了 PAN 凋亡的概念，它是一种由 PAN 凋亡小体介导的炎症性 PCD，兼具细胞凋亡、细胞焦亡和坏死性凋亡的特征，抑制单一 PCD 途径不足以抑制 PAN 凋亡。

目前研究发现，PAN 凋亡与自噬、铁死亡、细胞衰老等细胞死亡途径可能存在关联。自噬可降解受损细胞器和蛋白，与 PAN 凋亡可能在伤口愈合、TNF 信号通路等方面共同发挥作用；铁死亡以铁积累和脂质过氧化为特征，与 PAN 凋亡存在一定联系，如在代谢功能障碍相关脂肪肝疾病小鼠模型中，铁死亡抑制剂可抑制多种细胞死亡指标 ；细胞衰老与 PAN 凋亡关系也值得探索，在心脏环境中，细胞衰老由多种刺激诱导，p53/p21 或 p16^INK4A/Rb 通路起主要介导作用，有研究表明 p21 与 PAN 凋亡机制相关，且细胞衰老可能加速 PAN 凋亡的形成。

PAN 凋亡小体的组装

细胞受上游传感器（如 TAK1、IRF1 等）和分子信号级联（如 Z-DNA 结合蛋白 1（ZBP1）、RIPK1、AIM2、NLRP12 等）调控，招募其他蛋白组装成 PAN 凋亡小体。目前已知有四种类型的 PAN 凋亡小体：ZBP1-PAN 凋亡小体、AIM2-PAN 凋亡小体、RIPK1-PAN 凋亡小体和 NLRP12-PAN 凋亡小体。

ZBP1-PAN 凋亡小体由 ZBP1 驱动，ZBP1 与 RIPK3 结合，招募 RIPK1、caspase-8 等蛋白形成复合物。近期研究发现精子相关抗原 9（SPAG9）可能是其新成分，可促进 PAN 凋亡，但它是否为组装所必需仍需进一步研究。

AIM2 作为核酸检测器，能识别多种核酸，在炎症性疾病等领域发挥重要作用。研究发现，单纯疱疹病毒 1（HSV1）和 F. ovicida 感染可激活 Pyrin，驱动 AIM2 介导的炎症信号和细胞死亡，AIM2 与多种蛋白相互作用形成 AIM2-PAN 凋亡小体。

RIPK1 与 TNF 诱导的细胞死亡密切相关，是细胞焦亡的关键诱导因子，也是 NF-κB 促生存信号和细胞死亡信号的关键调节因子。在耶尔森菌感染时，RIPK1 被确定为 PAN 凋亡的上游传感器，它与多种蛋白形成分子复合物，驱动 PAN 凋亡。

NLRP12 参与炎症小体形成，也是炎症反应的负调节因子。研究表明，NLRP12 可增加血红素加 PAMP 诱导的炎症细胞死亡，驱动 caspase-1/caspase-8/RIPk3 依赖的 PAN 凋亡，且 NLRC5 与 NLRP12 结合形成复合物共同驱动 PAN 凋亡。

PAN 凋亡的关键分子

转化生长因子 β（TGF-β）激活激酶 1（TAK1）是免疫和促炎信号通路的关键调节因子，可激活 NF-κB 和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）途径。TAK1 在 PCD 途径中至关重要，被认为是诱导 PAN 凋亡发生的上游分子。其过表达可促进 GSDM 的 DN 端切割，激活 NLRP3 炎症小体，加速 PAN 凋亡；抑制 TAK1 则可能是治疗缺血性中风（IS）的潜在方法。

IFN 调节因子 1（IRF1）是 IRF 家族转录因子的首个成员，在免疫调节中起重要作用。研究证实，IRF1 可参与多种炎症小体的激活，对细胞凋亡、细胞焦亡和坏死性凋亡都有显著影响，是调节 PAN 凋亡的上游分子。它在多种心血管疾病中发挥作用，如在心肌缺血再灌注损伤中，可作为诊断和治疗干预的潜在靶点。

此外，腺苷脱氨酶 RNA 特异性 1（ADAR1）可通过与 ZBP1 的 Zα2 结构域竞争结合，抑制 PAN 凋亡；PTBP1 和 RAVER1 可通过调节 RIPK1 前体 mRNA 的可变剪接，调控 TAK1 抑制介导的 RIPK1 依赖的 PAN 凋亡。

PAN 凋亡对 AS 的影响

AS 是 ASCVD 的病理基础，虽然目前尚无直接证据表明 PAN 凋亡导致 AS 的分子机制，但从 PAN 凋亡复合物的成分入手研究发现，AIM2、NLRP3、RIPK1/3 等在 AS 进程中发挥重要作用。

AIM2 可通过 IFN-γ/JAK2/STAT1 途径诱导单核细胞迁移和黏附，抑制 ABCA1，上调氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）表达，增强氧化应激和炎症反应，促进巨噬细胞脂质积累和泡沫化，还可通过诱导巨噬细胞募集释放炎症因子，加重炎症反应。

NLRP3 激活 NF-κB 途径，诱导促炎因子释放，参与炎症小体构成，促进细胞焦亡，还可影响血管平滑肌细胞表型转换，影响 AS 稳定性。

RIPK1-RIPK3 坏死小体是坏死性凋亡的关键因素和 PAN 凋亡小体的重要成分，在 AS 斑块中表达显著增加。RIPK1 在 AS 中具有双重作用，既能促进炎症，又能抑制泡沫细胞积累；RIPK3 可调节线粒体稳态失衡，影响 NF-κB 和 NLRP3 表达，但关于其对 AS 的影响存在不同研究结果。

PAN 凋亡作为 ASCVD 治疗的潜在靶点

心肌梗死（MI）是全球主要死因之一，细胞凋亡、细胞焦亡和坏死性凋亡都参与 MI 过程，联合抑制 PCD 途径对 MI 有更强的保护作用。PAN 凋亡相关分子在 MI 和心肌缺血再灌注损伤（I/R）中显著上调，靶向 PAN 凋亡小体成分和 PAN 凋亡是治疗 MI 和 I/R 的有效方法。例如，抑制 GSDMD 水平可减轻心肌损伤；辅酶 Q10 可通过抑制 NLRP3 信号通路改善心脏功能；姜黄素可保护心肌，抑制多种细胞死亡方式；Diannexin 可通过调节氧化损伤和巨噬细胞极化减轻 I/R 损伤等。

中风是全球第二大死因和主要致残原因，缺血性中风（IS）约占 87%。PCD 途径介导 IS 的发展，AIM2、NLRP3 等在 IS 中发挥重要作用，PAN 凋亡相关蛋白在 IS 损伤脑组织中发生变化。靶向 PAN 凋亡小体关键成分可为 IS 早期干预提供新思路。例如，青蒿素可通过抑制 ROS/TXNIP/NLRP3/Caspase-1 信号通路抑制 IS 进展；麝香通心滴丸可调节脑微血管内皮细胞的 ROS/TXNIP/NLRP3 信号通路，改善脑微循环功能；Elabela 可通过 APJ/ZBP1 信号减轻神经元焦亡和线粒体分裂，缩小 IS 梗死面积等。

缺血性心肌病（ICM）是冠心病的特定类型或晚期阶段，是全球心力衰竭的常见原因。虽然关于 PCD 介导 ICM 的研究较少，但 IRF1 等 PAN 凋亡上游分子可通过免疫调节干预 ICM，Caspase-3 可能是 ICM 的潜在生物标志物。靶向 PAN 凋亡核心成分可为 ICM 干预提供帮助，如 OLT1177 可改善缺血性心肌病小鼠模型的左心室舒张功能；2, 3, 5, 4’- 四羟基芪 - 2-O-β-D - 葡萄糖苷可对抗氧糖剥夺对心肌细胞的损伤。

总结与展望

PAN 凋亡是一种新发现的 PCD 模式，调节机制复杂，其核心是 PAN 凋亡小体的合成。目前已发现四种类型的 PAN 凋亡小体，但关于其组装和核心成分仍需进一步探索。PAN 凋亡与自噬、铁死亡、细胞衰老等存在途径串扰，在心血管疾病中，PAN 凋亡参与 AS、MI、IS、ICM 等过程，靶向 PAN 凋亡关键成分在治疗 ASCVD 方面效果良好。未来研究需深入探讨 PAN 凋亡与其他细胞死亡途径的关系、其发生过程、PAN 凋亡小体的组装以及在 ASCVD 相关疾病中的具体作用机制，为以 PAN 凋亡为靶点治疗 ASCVD 的策略开发提供理论基础。