综述：探索坏死性凋亡：纳米材料的机制分析与抗肿瘤潜力

这篇综述聚焦坏死性凋亡（necroptosis）与纳米材料。详细阐述了 necroptosis 的调控机制、相关因子作用，探讨其在肿瘤中的双重作用。同时介绍纳米材料诱导 necroptosis 治疗癌症的进展、安全性问题及前景，为癌症治疗研究提供重要参考。

　　

引言

19 世纪中期，Virchow 等人发现坏死性细胞死亡可诱发疾病。一个世纪后，细胞凋亡（apoptosis）被确定为一种基因调控的程序性细胞死亡，与坏死不同。apoptosis 由生理状态或外部刺激引发，具有细胞收缩、膜肿胀等特征。而坏死表现为细胞内容物的爆发性释放等。曾被认为不受控的坏死，后来发现了坏死性凋亡（necroptosis），它是一种由死亡受体等介导的调控性死亡途径，与肿瘤、炎症性肠病等疾病相关。近年来，纳米材料在癌症治疗中诱导 necroptosis 的潜力受到关注，但仍面临挑战和安全问题，本文将对 necroptosis 机制及纳米材料在癌症治疗中的应用进行综述。

坏死性凋亡的特征和调控机制

坏死分为调控性坏死（即 necroptosis）和非调控性坏死。necroptosis 由 RIPK1、RIPK3 和 MLKL 调控，具有与坏死相似的形态特征，如细胞膜通透性改变、细胞和细胞器肿胀等，还会释放损伤相关分子模式（DAMPs），引发强烈的炎症反应。

• TNFR1 在坏死性凋亡中的作用：TNF-α 是一种多效性促炎因子，可作用于免疫系统等。它有 TNFR1 和 TNFR2 两种受体，TNFR1 含有死亡结构域（DD），是主要功能受体。TNF-α 与 TNFR1 结合后，会引发一系列蛋白质相互作用，形成不同的复合物。cIAP 诱导 RIPK1 泛素化可抑制复合物 IIa 和 IIb 的形成，从而阻断 RIPK1 介导的凋亡或 necroptosis。而 CYLD 对 RIPK1 的去泛素化则促进复合物 IIa 和 IIb 的组装。复合物 IIa 中的 caspase-8 激活可切割 RIPK1 和 RIPK3，阻断 necroptosis 并激活 apoptosis；当 caspase-8 活性被抑制时，RIPK1 和 RIPK3 形成复合物 IIb，导致 MLKL 磷酸化、寡聚化和膜定位，最终使细胞膜破裂。
• RIPK1 在坏死性凋亡中的作用：RIP1 和 RIP3 属于受体相互作用蛋白家族，RIP1 通过 RHIM 与 RIP3 相互作用形成淀粉样结构，触发 necroptosis。RIP1 还可通过 RHIM 与其他含有 RHIM 结构域的蛋白相互作用，招募 TLR3 和 TLR4 等，激活相关信号通路。RIP1 的泛素化状态决定其功能，其激酶活性是诱导 necroptosis 所必需的。化学小分子 Nec-1 可特异性抑制 RIP1 激酶活性，减少细胞 necroptosis 的发生。
• RIPK3 在坏死性凋亡中的作用：许多研究证实 RIP3 与 necroptosis 的诱导密切相关。在一些诱导 necroptosis 的疾病模型中，RIP3 表达增加。RIP3 不仅存在于细胞质中，还能穿透核膜进入细胞核。有研究表明，RIP3 在没有 RIP1 的情况下也能介导 necroptosis 的发展。
• MLKL 在坏死性凋亡中的作用：MLKL 是 necroptosis 过程中的关键效应蛋白，属于蛋白激酶超家族，是一种假激酶。在 necroptosis 过程中，RIPK3 磷酸化 MLKL，激活的 MLKL 发生构象转换并从细胞质转移到细胞膜，在细胞膜上形成孔道，导致细胞膜破裂和细胞内容物泄漏，最终触发 necroptosis。
• 开发 RIPK1 降解剂的临床意义：RIPK1 是细胞命运和免疫反应的关键调节因子，参与细胞死亡、炎症反应和免疫调节等过程。在 RIPK1 降解剂的研究中，PROTAC 技术的应用为 RIPK1 靶向治疗提供了新方向。如 RIPK1 降解剂 LD4172 可特异性降解 RIPK1，增强肿瘤免疫反应，使肿瘤对 anti-PD-1 治疗更敏感。同时，一些 RIPK1 抑制剂也进入临床试验阶段，如 GSK3145095 用于胰腺癌等实体瘤的 I 期临床试验，GSK2982772 用于银屑病等疾病的 IIa 期临床试验。

与坏死性凋亡相关的调控机制

• 泛素化修饰：蛋白质的翻译后修饰包括泛素化等。泛素化是将小的泛素蛋白共价连接到底物蛋白上，由 E1、E2 和 E3 酶参与。RIPK1 的泛素化网络控制着蛋白质稳定性、炎症和细胞死亡等信号过程。不同类型的泛素链在 TNF-α 诱导的 NF-κB 和 MAPK 激活中发挥关键作用，调节 RIPK1 的激活。例如，M1 和 K48 泛素化抑制 RIPK1 激活，而 c-IAP 蛋白作为 E3 连接酶，参与形成线性泛素链，对 TNFR1 复合物 I 信号至关重要。
• 磷酸化修饰：TAK1 可通过直接抑制性磷酸化或激活下游激酶来抑制 RIPK1 激活。NEMO 招募到复合物 I 中可激活 IKK 复合物，进而激活 NF-κB 并抑制 RIPK1 激活。M1 泛素化的 RIPK1 还可招募 TBK1，阻断 RIPK1 的磷酸化和激活。A20 作为一种泛素加工酶，可抑制 RIPK1 激活，A20 缺乏会促进 necroptosis。此外，caspase-8 可通过切割 RIPK1 抑制 necroptosis。
• MLKL 的调节机制：RIPK3 可促进 MLKL 在多个苏氨酸和丝氨酸位点磷酸化，导致 MLKL 寡聚化和膜转位。激活的 MLKL 暴露其 N 端 4 - 螺旋束（NB）结构域和中央支撑区域，与磷脂酰肌醇 4,5 - 二磷酸（PIP）结合，稳定其在细胞膜上的转位和结合。MLKL 寡聚体通过非特异性孔形成或与 TRPM7 钙通道蛋白相互作用，破坏细胞膜完整性，增加膜通透性，还可运输到内膜，增加细胞器通透性，最终导致细胞死亡。

坏死性凋亡与肿瘤

necroptosis 在维持组织稳态中起重要作用。细胞死亡的主要方式包括 apoptosis、necroptosis 等。Apoptosis 是预防癌症的天然屏障，但凋亡耐受会促进肿瘤发生、发展和耐药。当 apoptosis 机制受损时，necroptosis 可作为另一种抑制肿瘤发展的屏障。

• 坏死性凋亡在肿瘤中的双重作用：necroptosis 在肿瘤生长中具有促进和抑制的双重作用。在无法诱导 apoptosis 的细胞中，necroptosis 可作为替代的细胞死亡途径抑制肿瘤发展。然而，necroptosis 诱导的细胞坏死会引发炎症反应，进而促进肿瘤发生和转移。在多种癌细胞中，发现 necroptosis 途径中许多关键分子的表达下调，如 RIPK3 在许多癌细胞系中表达缺失或降低，卵巢癌、胰腺癌和宫颈癌患者中 MLKL 水平低与总生存率降低相关，这表明 RIPK3 和 MLKL 是重要的肿瘤抑制因子，与肿瘤预后密切相关。另一方面，有研究发现肺癌细胞可诱导内皮细胞 necroptosis，促进肿瘤细胞转移；在胰腺癌中，RIPK1 和 RIPK3 高表达，抑制 RIPK1 或删除 RIPK3 可阻止胰腺癌进展。
• 基于坏死性凋亡的肿瘤治疗策略：鉴于 necroptosis 在肿瘤发生发展中的双重作用，进一步研究其有益的抗肿瘤效应的分子机制，有望最大化其抗肿瘤效果。激活或恢复 necroptosis 相关信号通路可能成为治疗癌症的一种方法。

纳米颗粒作为治疗剂

传统的化疗和放疗在控制肿瘤生长的同时，会损害健康细胞并产生副作用。纳米材料作为一种新兴的治疗方法受到广泛研究，但人们对其在癌症治疗中的潜在影响和不良反应存在质疑。近年来的研究表明，necroptosis 与纳米医学密切相关，为开发基于纳米材料的高效癌症治疗药物提供了新策略。

• 纳米材料的特性：纳米材料通常指尺寸在 1 - 100 纳米的材料，其小尺寸赋予了独特的物理化学性质。纳米材料的尺寸效应增加了其比表面积，显著增强了化学反应性，有利于药物释放和细胞内信号转导，提高药物生物利用度。其表面可化学修饰，增强生物相容性和靶向能力，还可具备光学等多种功能，如量子点用于成像，磁性纳米材料可通过外部磁场实现靶向定位和控制，使其能够设计成多功能载体，同时进行治疗和监测。
• 纳米材料在坏死性凋亡中的调节作用：纳米材料在癌症治疗中通过不同途径发挥作用。一些纳米材料本身可调节癌细胞的 necroptosis 途径，如硒纳米颗粒（SeNPs）可激活 TNF 和 IRF1，诱导线粒体 ROS 产生，通过依赖 RIP1 且独立于 RIP3 和 MLKL 的途径导致癌细胞死亡。其他纳米材料可与药物偶联或作为药物载体，靶向攻击癌细胞，如 GO 与抗 HER2 抗体 trastuzumab（TRA）形成的复合物可诱导不可切除或复发性骨肉瘤细胞的 necroptosis。纳米材料还可与超声或光疗结合，如碳酸钙纳米颗粒结合超声可诱导胶质母细胞瘤细胞 necroptosis，CuS - MnS 纳米花在近红外照射下通过 necroptosis 途径对卵巢癌具有良好的消融效果。
• 纳米材料的安全性问题：纳米材料在治疗疾病的同时，其安全性也需考虑。纳米材料在体内行为复杂，需要评估其长期生物相容性和潜在毒性。不同类型的纳米材料在体内行为不同，可能导致不同的生物相容性问题。其高比表面积使其与内源性分子相互作用更密切，可能引起细胞毒性和组织损伤，还可能影响免疫系统。例如，TiO₂纳米颗粒可导致肺泡巨噬细胞出现坏死性凋亡，引发肺部炎症；ZnO 纳米颗粒可释放游离 Zn²⁺，导致免疫细胞自噬死亡，损害宿主免疫力。
• 纳米材料在基于坏死性凋亡治疗中的前景：necroptosis 与肿瘤的发生发展密切相关，是癌症治疗的重要靶点。纳米材料凭借其独特的性质，在肿瘤治疗中具有巨大潜力。未来基于纳米材料的治疗应注重提高对肿瘤细胞的靶向性，根据患者个体差异制定个性化治疗方案，开发对肿瘤微环境变化有响应的智能纳米材料，实现更精确的药物释放和治疗控制，并结合其他治疗方式探索多模式治疗的潜在应用。

结论

本文主要研究了 necroptosis 的调控机制、相关调节因子的作用以及不同的诱导方式，同时讨论了纳米材料诱导 necroptosis 用于癌症治疗的研究进展。这是一个有前景的研究领域，虽已取得一些进展，但在安全性和可行性方面仍有许多工作要做。希望未来这种治疗方法能在癌症和多种疾病的治疗中发挥更大作用，为更多患者带来希望和康复。