综述：靶向乳腺癌中的氧化还原程序性细胞死亡轴：从分子机制到治疗抵抗

本综述系统阐述了活性氧（ROS）在乳腺癌多种程序性细胞死亡（PCD）通路中的核心调控作用，深入探讨了包括凋亡（apoptosis）、坏死性凋亡（necroptosis）、焦亡（pyroptosis）、铁死亡（ferroptosis）、铜死亡（cuproptosis）、双硫死亡（disulfidptosis）、氧化死亡（oxeiptosis）以及最新发现的PANoptosis在内的死亡方式及其表观遗传调控机制，并聚焦纳米技术和联合治疗策略，为克服乳腺癌异质性与治疗抵抗提供了创新视角和精准治疗新方向。

　　

ROS的生成与清除机制

活性氧（ROS）是包含超氧阴离子（O₂^•–）、单线态氧（¹O₂）、羟基自由基（•OH）和过氧化氢（H₂O₂）在内的信号分子，主要来源于线粒体电子传递链中的电子泄漏。此外，还原型辅酶Ⅱ（NADPH）氧化酶（NOX）介导的跨膜电子转移、黄嘌呤氧化还原酶（XOR）催化的底物氧化以及脂氧合酶（LOXs）和环氧化酶（COX）在花生四烯酸代谢过程中的副产物也参与了ROS的生成。其中，NOX4是乳腺癌中NADPH氧化酶的主要来源，通过p22phox蛋白在内膜产生ROS，无需激活胞质氧化酶蛋白或GTP酶 Rac，从而通过淋巴管生成促进乳腺癌转移。

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2+和维生素参与调节抗氧化过程。在线粒体中，SOD2将超氧阴离子转化为过氧化氢。如果氧化和抗氧化之间的平衡被破坏，就可能引发氧化应激。O₂^•–：超氧阴离子；O₂：氧气；H₂O₂：过氧化氢；ONOO^–：过氧亚硝酸盐；NO₂^–：亚硝酸盐；SOD：超氧化物歧化酶；LOX：脂氧合酶；NOX：NADPH氧化酶；cytC：细胞色素C；IR：电离辐射。该图由BioRender.com创建。'>

机体也进化出了一套复杂的抗氧化防御机制来对抗ROS的有害影响。这个多层次的防御系统包括内源性抗氧化酶系统（如SOD/CAT/GPx）和小分子自由基清除剂（如维生素C/E和β-胡萝卜素），并得到硒和锌等微量元素的支持，共同维持氧化还原稳态。

超氧化物歧化酶（SOD）是生物体内源性抗氧化防御系统的重要组成部分，通过催化O₂^•–歧化为O₂和H₂O₂，在调节ROS稳态中占有突出地位。SOD能降低细胞内超氧阴离子水平，从而减轻ROS诱导的损伤。研究表明，SOD1在乳腺癌中异常过表达，且与ErbB2癌基因激活和ROS水平升高显著相关。值得注意的是，尽管在ErbB2阳性乳腺癌细胞的高ROS亚组中SOD1上调，但正常的细胞增殖仍然依赖于SOD1活性，这表明其在促进癌症进展和维持基础代谢方面具有双重作用。此外，SOD2的功能是浓度依赖性的：当细胞内O₂^•–水平超过特定阈值时，SOD2的活性可能会加剧氧化损伤。因此，调节肿瘤进展的关键在于将ROS维持在支持癌基因依赖的临界阈值以下。

过氧化氢酶（CAT）是一种将H₂O₂分解为O₂和H₂O的酶，参与抗氧化防御机制。在MCF-7癌细胞中，CAT的过表达影响其增殖和迁移，并降低其对抗癌治疗的敏感性。研究发现，CAT与乳腺癌管腔B亚型相关。在乳腺癌中观察到CAT活性降低，然而其活性与体内晚期侵袭和转移表型呈正相关。

谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）家族由八个成员（GPX1-GPX8）组成，作为经典的抗氧化酶，通过谷胱甘肽（GSH）依赖性反应特异性催化脂质氢过氧化物（LOOHs）和有机氢过氧化物（ROOHs）的还原，从而最大限度地减少氧化损伤并调节前列腺素的生物合成。硒蛋白可以催化过氧亚硝酸盐（ONOO^–）分解为亚硝酸盐（NO₂^–），并显著减少ONOO^–介导的蛋白质硝化和DNA损伤，从而增强细胞对氮应激的抵抗力。

谷胱甘肽还原酶（GR）通过催化氧化型谷胱甘肽（GSSG）还原为其还原形式GSH，在维持最佳谷胱甘肽水平方面起着至关重要的作用，从而保持细胞氧化还原稳态。研究表明，GR在MCF-7乳腺癌细胞中高表达，且GR活性升高与放疗抵抗增加相关，因此抑制GR可使细胞对氧化应激敏感。

小分子自由基清除剂和微量元素也参与抗氧化。维生素D通过对抗负责ROS产生的NADPH氧化酶的活性来发挥其抗氧化作用。维生素D还通过上调超氧化物歧化酶等过氧化物酶的活性来增强整体抗氧化能力。Zn²⁺通过抑制NOX来调节氧化应激。研究揭示，锌的积累可以增加线粒体ROS的产生，进而激活NF-κB，从而调节NOX1的表达。

乳腺癌的分子分类与治疗挑战

乳腺癌的分子分类由激素受体状态决定。每种亚型的预后结果存在显著差异，因此必须根据特定的分子特征制定治疗策略，其高度异质性限制了治疗效果，并对当前治疗提出了重大挑战。程序性细胞死亡（PCD）通路动态调节肿瘤的起始、进展和耐药机制。表观遗传调控机制作为关键的分子开关，介导了许多生物学过程，包括细胞死亡。

不同细胞死亡通路的分子机制

PANoptosis

PANoptosis是一种包含凋亡、焦亡和坏死的整合性细胞死亡形式，由PANoptosome复合体精心策划。迄今为止，已发现四种主要类型的PANoptosome：ZBP1-PANoptosome、AIM2-PANoptosome、RIPK1-PANoptosome和NLRP12-PANoptosome。这些复合体促进caspase-3/7的激活、GSDMD和GSDME的切割以及MLKL的磷酸化，导致膜孔形成和PANoptosis的进展。鉴于乳腺癌的高度异质性，需要持续完善现有的分子分型系统和预后评估工具。

凋亡（Apoptosis）

作为凋亡的中心调控枢纽，线粒体通过内在和外在途径介导信号转导。外在途径由死亡受体介导或颗粒酶依赖性机制启动。内在途径涉及线粒体相关和内质网应激途径，其中Bcl-2蛋白家族通过调节线粒体外膜透化（MOMP）发挥关键作用。乳腺癌细胞中失调的凋亡信号通路可以被重编程以重新进入凋亡周期，这代表了一种关键的治疗策略。在乳腺癌中，抗凋亡蛋白MCL1的过表达通过抑制线粒体NOX4功能来阻碍凋亡。然而，靶向MCL1的BH3模拟物已显示出有希望的治疗潜力。此外，关键的肿瘤抑制因子p53通过对Bax和PUMA等促凋亡基因的转录激活来促进凋亡。在三阴性乳腺癌（TNBC）中，突变型p53通过与MDM2的异常相互作用诱导非经典凋亡，不依赖于野生型p53。

凋亡通路交互调节其他细胞死亡方式。在铁死亡-凋亡交叉调控中，长链非编码RNA LINC00618通过双重机制调节细胞死亡：下调SLC7A11抑制铁死亡，上调BAX表达促进凋亡。在自噬依赖性凋亡中，肿瘤细胞中的高ROS水平通过诱导线粒体超极化、姜黄素或DNA损伤来增强对凋亡的敏感性。

坏死性凋亡（Necroptosis）

坏死性凋亡是一种不依赖半胱天冬酶的细胞死亡形式，显著调节乳腺癌的发生和进展。其核心机制取决于RIPK1/RIPK3激酶复合体的组装以及随后MLKL的磷酸化-寡聚化。在三阴性乳腺癌中，RIPK1通过激活AKT/eIF4E信号通路促进血管生成拟态。此外，RIPK3的表达呈现时空异质性。由于启动子的高甲基化，RIPK3在原发性肿瘤中沉默，但在复发性病变中显著上调，且对半胱氨酸代谢的依赖性增强，这表明靶向RIPK3可能抑制肿瘤复发。

DNA损伤应答蛋白MRE11激活cGAS-STING通路，从而驱动由ZBP1-RIPK3-MLKL轴介导的坏死性凋亡。TNBC中低ZBP1表达与基因组不稳定性、免疫抑制微环境和 dismal 预后显著相关，表明其作为该通路功能缺陷的生物标志物的潜力。坏死性凋亡在肿瘤免疫调节中扮演双重角色，它可以通过释放损伤相关分子模式（DAMPs）激活抗原特异性免疫反应，而RIPK3/MLKL介导的IL-1α释放可以抑制T细胞功能并促进肿瘤免疫逃逸。基于这种二分法，新型靶向纳米复合物已被开发出来，通过特异性增加RIPK3磷酸化和MLKL四聚化来诱导免疫原性细胞死亡，从而增强T细胞对三阴性乳腺癌的细胞毒性作用。这种矛盾的免疫调节强调需要根据治疗阶段精确调节坏死性凋亡：在早期利用其免疫刺激特性，在后期抑制其转移促进作用。

表观遗传调控在坏死性凋亡中也起着至关重要的作用。Z-DNA结合蛋白1已成为调节晚期肿瘤坏死过程的潜在治疗靶点。此外，坏死性凋亡相关的LncRNAs，如调节RIPK1的LINC00472，已证明其对乳腺癌患者预后的预测价值及其对个性化治疗策略的指导价值。

焦亡（Pyroptosis）

焦亡是一种PCD形式，其经典激活途径由caspase-1介导，并通过Gasdermin（GSDM）家族蛋白形成膜孔来执行。经典焦亡途径由NLRP3炎症小体复合物的激活启动，该复合物包括NLRP3、含有CARD结构域的衔接蛋白ASC和pro-caspase-1。值得注意的是，炎症反应在肿瘤发生中扮演双重角色：既可以促进恶性转化和转移，又可以通过诱导焦亡发挥抗肿瘤作用。

非经典焦亡途径由caspase-4/5/11介导。尽管这些caspase不能直接切割IL-1β/IL-18的前体，但它们仍然可以通过切割GSDMD-NT来触发焦亡，该过程由细菌脂多糖特异性激活。此外，caspase-8在特定条件下调节焦亡：核定位的PD-L1在缺氧肿瘤微环境中通过caspase-8介导的GSDMC切割诱导焦亡。多西他赛通过ROS/JNK/caspase-3途径切割GSDME，并且其焦亡效应可以通过DFNA5基因的去甲基化增强，凸显了表观遗传调控在化学增敏中的作用。

在三阴性乳腺癌免疫治疗的背景下，焦亡诱导与免疫检查点抑制剂的组合具有显著的协同潜力。例如，TAT3抑制剂纳米颗粒（MPNPs）与溶瘤病毒联合可以激活GSDME依赖性焦亡，并显著增强抗PD-1疗法的疗效。多巴胺受体DRD2已被确定为一个新的治疗靶点，通过促进M1巨噬细胞极化、抑制NF-κB信号通路和诱导乳腺癌细胞焦亡来重塑免疫抑制性肿瘤微环境，这为乳腺癌提供了一个有希望的新治疗方向。这些发现为针对乳腺癌焦亡调节的精准医学方法奠定了坚实的理论基础和转化策略。表观遗传修饰也通过调节焦亡相关通路在介导肿瘤生长和转移中发挥关键作用。

铁死亡（Ferroptosis）

铁死亡是一种铁依赖性的PCD形式，其特征是脂质过氧化物的异常积累和特异性调整。该过程由多不饱和脂肪酸（PUFAs）的过氧化特异性触发，而非ROS的普遍增加。其调控网络包括三个核心轴：X^c–/GSH/GPX4抗氧化系统、ACSL4/LPCAT3/15-LOX通路和FSP1/CoQ₁₀/NAD(P)H轴，它们通过抑制脂质过氧化来对抗铁死亡。此外，介导乳腺癌铁死亡的途径包括通过GCH1-BH4抑制T细胞以及GPX4失活后由DHODH-CoQH₂触发的铁死亡。

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2系统可以抑制脂质形成从而抑制铁死亡。铜稳态失衡可导致细胞内Cu⁺浓度升高并改变一系列细胞信号通路。此外，非编码RNA参与铜代谢。FSP1：铁死亡抑制因子；GSSG：氧化型谷胱甘肽；GSR：谷胱甘肽二硫化物还原酶；PUFA：多不饱和脂肪酸；PL-OOH：磷脂氢过氧化物；ROS：活性氧物种；TCA：线粒体TCA循环。该图由BioRender.com创建。'>

在乳腺癌中，X^c–/GSH/GPX4系统对于维持氧化还原稳态至关重要。胱氨酸通过X^c–进入细胞，并通过胱氨酸还原酶还原为半胱氨酸，从而促进GSH合成。GSH作为GPX4的辅因子，促进磷脂氢过氧化物（PLOOHs）还原为相应的醇（PLOHs），从而维持氧化还原平衡。

靶向抑制X^c–/GSH/GPX4系统轴可有效诱导铁死亡。例如，DMOCPTL在TNBC细胞中调节EGR1并诱导GPX4泛素化以降低EGR4蛋白水平，从而调节线粒体介导的凋亡。在FSP1/CoQ₁₀/NAD(P)H轴中，FSP1独立于GPX4将CoQ₁₀还原生成抗氧化剂CoQH₂，抑制脂质过氧化，并与维生素K代谢协同保护细胞。

乳腺癌中的铁死亡涉及亚型特异性调控。在三阴性乳腺癌中，GPX4的表达水平与预后显著相关。研究表明，GPX4在TNBC的管腔雄激素受体亚型中显著上调，从而赋予对铁死亡的抵抗力。相反，由于ACSL4和FADS1/2表达升高，基底样亚型更容易被诱导铁死亡。值得注意的是，通过抑制GPX4可以增加BRCA1缺陷型乳腺癌细胞对PARP抑制剂的敏感性，从而提供了一种克服耐药性的新策略。

在管腔乳腺癌中，ER/PR阳性与GPX4表达呈正相关，而m⁶A去甲基化通过抑制FGFR4/GSK-3β通路激活SLC7A11，从而增加对铁死亡的敏感性。在HER2阳性乳腺癌中，HER2的过度激活通过PI3K/AKT/mTOR通路上调SLC7A11以增加抗氧化能力。化疗药物和铁死亡诱导剂的组合可以逆转HER2+乳腺癌的耐药性。

表观遗传调控在乳腺癌铁死亡中表现突出。DNA甲基化、microRNAs（miRNAs）和m⁶A修饰差异调节铁死亡相关基因的表达。SLC7A11启动子的高甲基化抑制其表达并增加细胞对铁死亡的抵抗力。m⁶A去甲基化通过抑制FGFR4/GSK-3β/β-catenin通路激活SLC7A11/FPN1轴，提示了一种克服HER2治疗耐药的新策略。METTL3抑制剂STM2457通过减少m⁶A修饰促进GPX4降解，诱导铁死亡并抑制TNBC转移。

非编码RNA与铁死亡在癌症进展中存在复杂关系。不同的ncRNA可以促进或抑制癌细胞中的铁死亡。ncRNA介导的铁死亡调控可能代表了治疗乳腺癌的新治疗方向。

铜死亡（Cuproptosis）

铜死亡是最近发现的一种铜依赖性PCD，不同于凋亡、坏死性凋亡和铁死亡。具体而言，细胞内积累的铜离子直接与TCA循环中的硫辛酰化蛋白结合，导致其失活和随后的细胞死亡。值得注意的是，乳腺癌细胞由于其高度活跃的线粒体代谢而表现出 elevated 有氧呼吸，这可能通过铜死亡途径 potentiate 肿瘤血管生成，从而 foster 促肿瘤微环境。

铜稳态具有双重性：它增强铜离子作为SOD辅因子清除活性氧的能力。相反，过量的Cu⁺可以通过Fenton反应产生•OH，诱导氧化应激和细胞损伤。在这种情况下，GSH可以通过还原反应中和ROS毒性，显著维持铜稳态。在铜死亡过程中，关键靶点FDX1与肿瘤微环境成分相互作用。线粒体蛋白FDX1已被验证为抗癌药Elesclomol的靶点，它通过促进铜离子递送来诱导特异性铜介导的细胞死亡。值得注意的是，TNBC特有的缺氧微环境显著抑制FDX1表达。在这些条件下，硫辛酸合酶通过Fe-S簇介导的酰化维持TCA循环功能。

在表观遗传学中，与铜死亡相关的LncRNAs显著调节乳腺癌细胞的增殖和转移，并可能预测预后和对各种疗法的敏感性。铜转运蛋白SLC31A1在乳腺癌细胞中异常过表达，并且与肿瘤免疫浸润和PD-L1等免疫检查点分子的表达呈显著正相关。SLC31A1与乳腺癌中不同的免疫细胞浸润、免疫细胞生物标志物和免疫检查点显著相关，并受LINC01640/miR-204-5p/SLC31A1轴调控，这可能是乳腺癌中铜诱导细胞死亡的核心，表明SLC31A1可能作为辅助免疫治疗的潜在靶点。

氧化死亡（Oxeiptosis）与双硫死亡（Disulfidptosis）

氧化死亡是由氧化应激 initiated 的一种非炎症性细胞死亡形式，对ROS敏感。这种细胞死亡形式主要通过KEAP1/PGAM5/AIFM1信号通路进行，从而保护机体免受ROS诱导的损伤和炎症。如图4a所示，ROS的过度积累触发KEAP1激活，并使KEAP1能够与PGAM5相互作用。这种相互作用促进了PGAM5对膜间隙蛋白AIFM1的去磷酸化，进而触发AIFM1的释放和核转位，最终导致大规模的DNA片段化。Alloimperatorin在不改变PGAM5或AIFM1表达水平的情况下增强KEAP1的表达，从而抑制乳腺癌细胞的增殖和侵袭。

2+耗竭和错误折叠蛋白积累。线粒体功能障碍引起Ca²⁺超载和ROS生成，导致线粒体空泡化，最终引发AIP-1/Alix介导的细胞死亡。MANF：中脑星形胶质细胞源性神经营养因子；MAPK：丝裂原活化蛋白激酶。AIFM1：凋亡诱导因子线粒体1；P：磷酸化；PGAM5：磷酸甘油酸变位酶5；PPP：磷酸戊糖途径；NADPH：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸；NADP⁺：氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸；Ca²⁺：钙离子；ROS：活性氧物种。该图由BioRender.com创建。'>

当葡萄糖耗尽时，细胞氧化还原状态变得不足。中脑星形胶质细胞源性神经营养因子（MANF）通过E3连接酶活性减轻蛋白质氧化并恢复吞噬作用，从而促进乳腺癌细胞在葡萄糖饥饿下的存活。由SLC7A11转运的胱氨酸诱导肌动蛋白细胞骨架蛋白对二硫键应激的反应，导致二硫键诱导的凋亡。与二硫键相关的免疫检查点的核心基因可以预测乳腺癌的预后。乳腺癌亚型可以通过参与二硫键代谢的LncRNAs来预测。具体来说，在基底亚型中，LINC02188高表达，而LINC01488和GATA3-AS1表达水平最低。LINC00511在Her2亚型中表达水平最高，而GATA3-AS1在LumA、LumB和正常样亚型中表达水平最高。这些发现为识别乳腺癌临床治疗靶点提供了新方向。

自噬（Autophagy）

自噬通过溶酶体降解途径清除受损细胞器和异常蛋白质，以维持细胞内稳态并抑制基因组不稳定性。在生理条件下，适度的自噬通过抑制NLRP3炎症小体激活，有效减轻内源性和外源性炎症反应。值得注意的是，乳腺癌细胞通过劫持自噬机制实现代谢适应：在葡萄糖剥夺条件下，MANF介导的线粒体自噬通过PRKN/Parkin依赖性途径清除功能失调的线粒体，维持ATP供应并促进肿瘤存活，这表明靶向MANF-PRKN相互作用可以打破代谢应激下乳腺癌的耐药屏障。

自噬和铁死亡涉及复杂的代谢相互作用：自噬依赖性铁蛋白降解导致游离铁积累，并通过Fenton反应促进脂质过氧化。同时，PCD蛋白2介导的线粒体损伤可以增加线粒体活性氧的生成，协同诱导自噬和铁死亡。值得注意的是，自噬抑制剂（如氯喹）和铁死亡诱导剂（如erastin）的组合可以显著抑制乳腺癌增殖，提示了双死亡通路协同治疗的潜力。

非编码RNA在自噬网络中发挥调节功能。LncRNAs通过表观遗传和转录后机制显著调节自噬可塑性。例如，DDIT4-AS1通过抑制mTORC1复合物活性来促进保护性自噬，从而促进三阴性乳腺癌的进展。其沉默增强了