2. 神经元非凋亡RCDs概述
非凋亡调节性细胞死亡（RCD）是不同于经典凋亡途径的细胞死亡模式。凋亡通常由内源性或外源性凋亡信号通路启动，涉及细胞皱缩、核固缩和凋亡小体形成，该过程相对“安静”，旨在清除冗余或受损细胞而不引发炎症，从而维持内环境稳定。相比之下，非凋亡RCD常诱发炎症，可导致神经细胞死亡，并参与阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）等神经退行性疾病（NDs）的发病。靶向调控RCD通路可能减轻炎症，为NDs治疗提供潜力。
2.1. 铁死亡（Ferroptosis）
铁死亡于2012年由Dixon首次描述。它是一个多层次调控过程，整合了铁介导的脂质过氧化与跨氧化还原信号、铁转运、线粒体生物能量学和营养代谢途径的系统性代谢协调，构成了一种独特的细胞死亡范式。
铁死亡的调控机制主要包含GPX4依赖性调控通路、GPX4非依赖性调控通路、脂质代谢通路和铁代谢通路。GPX4是细胞对抗脂质过氧化毒性的重要屏障，直接维持细胞膜稳定性和存活。铁死亡的核心特征包括铁依赖性的脂质过氧化物累积、GSH耗竭以及GPX4活性抑制。其调控轴心涉及System xc––GSH–GPX4轴、FSP1/CoQ10轴和GCH1/BH4轴等。脂质过氧化可驱动铁死亡，ACSL4和LPCAT3是首批被鉴定的促铁死亡基因产物，它们参与激活多不饱和脂肪酸（PUFAs）并将其整合到膜脂质中。铁代谢紊乱是铁死亡的关键因素，铁通过转铁蛋白受体1（TFR1）介导的内吞途径输入细胞，铁稳态失衡导致具有氧化还原活性的Fe2+病理累积，建立不稳定的铁池，通过Fenton反应催化羟基自由基（·OH）生成，从而放大氧化应激，导致膜脂质过氧化，最终引起细胞死亡。在NDs中，大脑经历铁代谢紊乱和脂质过氧化积累，关键抗氧化防御系统的失效使神经元特别容易发生铁死亡。
2.2. PARP1依赖性细胞死亡（Parthanatos）
“Parthanatos”一词由David于2009年提出。Parthanatos是一种由PARP1触发的RCD形式。在典型生理情况下，PARP1有助于DNA损伤修复。然而，显著的DNA损伤在病理情况下会导致PARP1过度激活。有毒刺激如活性氧（ROS）、缺血等可直接或间接激活PARP1。过度激活的PARP1催化细胞内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）分解为烟酰胺和聚ADP-核糖（PAR），导致PAR在细胞内显著累积。这种PAR累积诱导凋亡诱导因子（AIF）释放，后者与巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）一同转移至细胞核，诱导染色质凝集和随后的广泛DNA片段化，最终导致神经元损失。研究表明，线粒体是调节parthanatos的关键细胞器，其与中枢神经系统（CNS）损伤密切相关。因此，靶向parthanatos通路有望成为延缓或阻止NDs进展的新型治疗策略。
2.3. 坏死性凋亡（Necroptosis）
坏死性凋亡的概念由Degterev于2005年首次提出。肿瘤坏死因子受体（TNFR）的激活导致复合物I的形成，这是启动凋亡和坏死性凋亡的共同步骤。坏死性凋亡的本质是“受调节的坏死”，由RIPK3介导的MLKL磷酸化和质膜破裂引发的炎症是其区别于其他细胞死亡形式的金标准。
坏死性凋亡通过死亡受体、Toll样受体和胞质核酸传感器（如干扰素基因刺激物STING）等特异性细胞受体的激活而启动。当Caspase 8活性被抑制且RIPK1被去泛素化时，会触发坏死性凋亡。此时，RIPK1从复合物I释放到细胞质中，发生自身磷酸化并与RIPK3结合，导致RIPK3也发生自身磷酸化。RIPK1和RIPK3形成坏死小体（necrosome），最终，RIPK1/RIPK3复合物磷酸化MLKL。磷酸化的MLKL寡聚化形成孔洞并转移到富含磷脂酰肌醇磷酸的区域，在质膜上形成孔隙。MLKL孔隙允许离子流入，导致膜破裂和细胞肿胀，随后细胞内含物不受控制地释放，引起坏死性凋亡。在NDs中，TNFα等信号可过度激活RIPK1/MLKL介导的坏死性凋亡，导致神经元死亡。
2.4. 焦亡（Pyroptosis）
焦亡于2001年由Cookson和Brennan首次定义。它是一种重要的免疫反应，在癌症、神经系统疾病和炎症性疾病等多种疾病中均有观察到。其特征是胞质炎症、线粒体功能障碍和核DNA片段化。经典的焦亡信号通路主要由Caspase 1激活介导，而非经典通路则涉及其他执行者，如炎症性Caspase亚家族（Caspases 4, 5, 11）。关键在于，两条通路通过gasdermin D（GSDMD）的蛋白水解切割实现功能汇聚。
在经典级联反应中，病原体相关分子模式（PAMPs）和损伤相关分子模式（DAMPs）诱导炎症小体（inflammasome）形成，炎症小体由NLRP3、衔接蛋白ASC和pro-Caspase 1组成。炎症小体组装后，pro-Caspase 1发生寡聚化和自身蛋白水解激活。激活的Caspase 1蛋白水解处理GSDMD，释放其N端片段，该片段寡聚化产生膜孔。这些孔洞促进促炎细胞因子IL-1β和IL-18的释放，最终导致胞质内容物外流、质膜崩解和焦亡。在非经典焦亡通路中，Caspases 4、5和11直接识别并被细菌脂多糖（LPS）激活，进而激活GSDMD成为GSDMD-N，触发焦亡。焦亡通过介导神经炎症与NDs密切相关。
2.5. 自噬性细胞死亡（Autophagic Cell Death）
“自噬”（autophagy）一词最早由Deter描述。作为一种公认的RCD形式，自噬使细胞能够降解和回收细胞质成分（如蛋白质和细胞器），从而维持细胞平衡。在生理条件下，此过程维持稳态并调节多种身体功能。相反，过度的自噬活动会破坏这种平衡，导致自噬性细胞死亡，进而促进疾病发生。
自噬性细胞死亡主要受自噬相关基因（ATGs）调控，AMPK和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号作为自噬启动子。饥饿和氧化应激等因素可激活这些信号。自噬体的生成通过多种途径协同作用。自噬过程涉及ULK1复合物形成、Beclin1与VPS34等形成酶复合物催化磷脂酰肌醇-3-磷酸产生、ATG5-ATG12结合ATG16L构成三聚体复合物、LC3-I加工为膜锚定的LC3-II，以及自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体等步骤。在此过程中，细胞质逐渐减少，而细胞核通常保持完整，直至细胞最终死亡。在AD等疾病条件下，自噬失调是核心病理之一。Aβ和Tau蛋白的异常积累可能过度激活自噬流，潜在地驱动神经元从保护性自噬转向自噬性细胞死亡。
2.6. 副凋亡（Paraptosis）
“副凋亡”一词由Sperandio于2000年提出。副凋亡是一种非凋亡性RCD模式，其特征是线粒体和内质网（ER）区室中广泛的胞质空泡化，并伴有进行性细胞器扩张，但缺乏经典的凋亡标记。它不依赖于Caspases，且没有典型的凋亡形态学变化，如细胞收缩和DNA片段化。这种非凋亡性细胞死亡程序可能由丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）介导，并可被AIP-1/Alix抑制。
在副凋亡过程中，MAPK通路主要受促炎细胞因子调控，其中TNFα是核心诱导剂。副凋亡表现出独特的形态学变化，显著特征是胞质空泡化以及重要细胞器（即线粒体和内质网）的肿胀。随后，质膜的完整性受到损害。这种进行性的崩溃最终导致细胞死亡。伴随广泛空泡化的这种细胞死亡形式可能导致神经元功能障碍和死亡，从而加速NDs的进展。
2.7. 铜死亡（Cuproptosis）
铜是一种普遍需要的必需微量元素，是生物系统不可或缺的。生物化学研究证实其作为金属酶催化辅因子在氧化还原稳态、线粒体呼吸和神经递质生物合成中发挥着不可或缺的作用。铜稳态需要通过专用的控制机制进行严格的系统调节，以保持最佳的生化功能。当代研究已鉴定出铜死亡——一种由铜依赖性蛋白毒性机制介导的新型RCD模式。这种铜诱导的致死性通过铜离子与线粒体三羧酸循环（TCA）中脂酰化酶的直接配位启动，诱导寡聚化驱动的蛋白稳态崩溃。这种结合导致蛋白质聚集，引起蛋白毒性应激，最终导致细胞死亡。证据表明，过量的Cu2+可能直接诱导神经元中线粒体蛋白脂化应激和聚集，导致独特的线粒体毒性，从而驱动神经元损失并触发NDs的发生。
3. 非凋亡RCDs在NDs中的作用
非凋亡RCDs在多种NDs的发病机制中扮演重要角色，包括阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）、亨廷顿病（HD）、肌萎缩侧索硬化症（ALS）和多发性硬化症（MS）。
在AD中，铁死亡与脑内铁代谢异常、脂质过氧化和Aβ沉积密切相关。异常积累的脑铁可能与神经原纤维缠结（NFT）和Aβ结合，加速认知衰退。Parthanatos由DNA损伤和PARP1过度激活触发，与AD患者脑中的异常PAR水平和AIF/MIF核转位相关。坏死性凋亡的执行蛋白pRIPK1、pRIPK3和pMLKL存在于AD相关的颗粒空泡变性（GVD）小体中。焦亡由NLRP3炎症小体激活和GSDMD切割介导，在AD患者的脑组织中得到证实。自噬功能障碍导致Aβ和p-Tau等蛋白聚集体的清除受阻，可能促进自噬性细胞死亡。铜死亡则与脑内铜稳态失衡、Aβ聚集和Tau蛋白过度磷酸化相关。
在PD中，铁死亡与α-突触核蛋白（α-syn）异常聚集、氧化应激和铁沉积密切相关。α-syn聚集和谷氨酸兴奋性毒性可作为应激源激活parthanatos通路。坏死性凋亡参与多巴胺能神经元的死亡过程，MPTP诱导的PD模型中可见RIPK1、RIPK3和MLKL蛋白水平升高。焦亡由NLRP3炎症小体激活介导，GSDMD抑制剂disulfiram可减轻PD症状。自噬功能异常导致α-syn清除障碍，与自噬性细胞死亡相关。铜死亡则与脑内铜水平异常、α-syn氧化和线粒体功能障碍有关。
在HD中，铁死亡与突变亨廷顿蛋白（mHtt）导致的线粒体功能障碍和活性氧（ROS）产生增加有关，脂质过氧化产物4-HNE水平升高。PARP1过度激活和DNA损伤也参与HD的发病。焦亡相关蛋白NLRP3和Caspase 1在HD模型小鼠的纹状体中表达增加。
在ALS中，铁死亡与脊髓中GPX4下调、氧化应激和脂质过氧化有关。DNA修复缺陷和PARP1过度激活可导致parthanatos。坏死性凋亡在ALS星形胶质细胞与运动神经元共培养模型中通过RIPK1/RIPK3/MLKL依赖性方式发生。焦亡由TDP43蛋白聚集激活NLRP3炎症小体介导。自噬流受损和p62/SQSTM1积累与自噬性细胞死亡相关。铜死亡相关基因（CuRGs）在ALS患者外周血中表达上调。
在MS中，铁死亡与实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）模型中的氧化应激和脂质过氧化有关。PARP1在MS患者的少突胶质细胞和免疫细胞中过度表达。坏死性凋亡通过TNF/TNFR1信号通路在MS皮质神经元中发生。焦亡由NLRP3炎症小体激活和GSDMD切割介导，在MS中参与脱髓鞘和神经变性。
4. NDs中非凋亡RCDs的交互对话机制
在NDs中，多种RCDs通过交互对话（crosstalk）相互关联。这种对话通常需要通过关键枢纽（hubs），这些枢纽可能成为治疗NDs的有希望的靶点。
在AD中，自噬相关蛋白ATG7介导了自噬性细胞死亡和铁死亡之间的交互对话。ATG7的激活抑制铁死亡相关通路，但促进自噬性细胞死亡的发生。SLC7A11是调节谷胱甘肽（GSH）产生的关键蛋白，是铁死亡和铜死亡交互对话的关键节点。NLRP3炎症小体和RIPK3之间的相互作用直接导致坏死性凋亡和焦亡之间的交互对话，可能通过Caspase 8激活、mROS-AKT信号或Drp1介导的线粒体损伤实现。
在PD中，线粒体和溶酶体这两个细胞器可以通过共同位点连接和通讯，调节自身以及彼此的功能。GBA1和parkin等蛋白可能是连接自噬与其他形式RCD的关键蛋白。cGAS-STING信号通路的激活可以促进NLRP3炎症小体积累诱导焦亡，也作为信号放大器参与TNF驱动的坏死性凋亡，并且与铁死亡存在关联。转录因子EB（TFEB）作为自噬-溶酶体通路的关键调节因子，可以对抗铁死亡和自噬性细胞死亡。
在ALS中，ARF1蛋白通过抑制脂质合成通路调节脂滴稳态，其缺陷引发脂质异常积累并激活cGAS-STING炎症通路，反映了自噬和焦亡之间的交互对话。TDP43的异常聚集干扰自噬稳态，同时诱导铜离子积累，提示铜死亡和自噬性细胞死亡之间存在以TDP43为交叉点的交互对话。
在MS中，cGAS-STING信号通路激活通过促进神经元铁死亡和自噬性细胞死亡加剧MS进展。跨膜蛋白NINJ1在血脑屏障内皮细胞和浸润抗原呈递细胞上表达显著增加，介导炎症细胞浸润并触发多种形式的RCD。
5. NDs中的非凋亡RCDs抑制剂
针对非凋亡RCDs的抑制剂在NDs治疗中显示出潜力。
针对AD，铁死亡抑制剂如salidroside、eriodictyol、avicularin、senegenin、TSG和α-lipoic acid等，通过激活NRF2/GPX4
