综述：小胶质细胞焦亡作为创伤性脊髓损伤后的治疗靶点：当前进展与未来方向

这篇综述系统阐述了创伤性脊髓损伤(TSCI)后小胶质细胞焦亡(pyroptosis)的分子机制与治疗策略，重点解析了经典(NLRP3–caspase-1–GSDMD)、非经典(caspase-11–GSDMD)和非典型(caspase-3/8–GSDME/GSDMC)信号通路，并评述了细胞外囊泡(EV)、小分子化合物和基因靶向等干预手段在改善神经功能恢复中的转化潜力。

　　

1 引言

创伤性脊髓损伤(TSCI)是由高处坠落、交通事故等高能量机械力导致的脊髓组织突发性破坏，引发不可逆的神经元和胶质细胞死亡。其病理进程分为原发性损伤（机械性结构破坏）和继发性损伤（数小时至数周内发生的级联反应），后者涉及神经炎症、氧化应激、兴奋性毒性及焦亡等关键事件。

焦亡作为一种促炎性程序性细胞死亡，区别于经典凋亡，其特征性分子事件包括炎症小体组装、caspase-1激活及Gasdermin D(GSDMD)切割。小胶质细胞作为中枢神经系统(CNS)的免疫哨兵，在TSCI后迅速激活并呈现"双刃剑"效应：既能通过清除碎片促进修复，也可通过释放IL-1β等促炎因子加剧损伤。研究表明，小胶质细胞焦亡通过NLRP3–caspase-1–GSDMD轴显著恶化神经炎症微环境，成为继发性损伤的核心环节。

2 脊髓损伤与小胶质细胞

2.1 脊髓损伤与继发性损伤

急性期脊髓缺血和谷氨酸兴奋毒性启动原发性损伤，而DAMPs释放触发的炎症风暴在数小时内招募小胶质细胞和巨噬细胞，通过IL-1β、TNF-α等介质形成恶性循环。值得注意的是，继发性损伤具有可塑性，针对其关键节点的干预可能改善神经功能预后。

2.2 小胶质细胞的激活状态

单细胞测序技术揭示了小胶质细胞的异质性：

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  稳态型：表达P2RY12、TMEM119等标志物

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  干扰素响应型：存在性别差异，雄性高表达Eif2s3y

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  疾病相关型(DAM)：上调APOE、TREM2，与脂代谢紊乱相关

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  增殖区域相关型(PAMG)：急性早期(3天内)高表达细胞周期基因

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  损伤相关型(IaMG)：亚急性期出现，部分亚群促进血管生成和轴突再生

2.2.2 脊髓损伤后小胶质细胞的胞葬作用

胞葬作用(efferocytosis)通过"find-eat-digest"三阶段清除凋亡细胞。研究发现：

• •

  EphA4过表达会抑制MERTK信号轴，而Gas6可减轻胶质瘢痕

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  中性粒细胞膜囊泡"特洛伊木马"系统能重编程小胶质细胞表型

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  增强胞葬能力可改善缺血性卒中等多种CNS疾病的预后

3 脊髓损伤后的焦亡通路

3.1 经典caspase-1依赖通路

NLRP3炎症小体激活需两步：

1. 1.

   启动信号：DAMPs通过TLR/NF-κB通路上调NLRP3和pro-IL-1β

2. 2.

   激活信号：ATP-P2X7介导的K⁺外流或mtDNA泄漏触发组装

关键DAMPs包括：

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  代谢产物：ATP

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  核蛋白：HMGB1

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  线粒体成分：氧化mtDNA

3.2 caspase-4/5/11介导的非经典通路

LPS直接激活caspase-4/5/11，切割GSDMD形成膜孔，间接通过pannexin-1/ATP/P2X7轴激活NLRP3，形成炎症放大环路。

3.3 caspase-3/8介导的非典型焦亡

• •

  caspase-3：在高表达GSDME的细胞中诱发焦亡样死亡

• •

  caspase-8：可切割GSDMC，在TNF-α/IFN-γ微环境中驱动"efferoptosis"

3.4 ROS介导的焦亡

脊髓出血和铁离子释放导致ROS暴增，通过：

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  氧化NLRP3的巯基

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  破坏溶酶体膜

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  诱导线粒体DNA泄漏

  三重机制激活炎症小体。抗氧化剂Cynarin通过Nrf2通路显著抑制该过程。

3.5 线粒体损伤介导的焦亡

受损线粒体释放mtDNA和心磷脂，激活AIM2/NLRP3。天然化合物熊果酸通过增强线粒体自噬(mitophagy)清除损伤线粒体，而尿石素A可通过TFEB通路减轻焦亡。

4 靶向调控小胶质细胞焦亡促进神经功能恢复

4.1 细胞移植与EV干预

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  Tregs外泌体miR-709通过NKAP抑制焦亡

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  BMSC-EV递送miR-21a-5p增强PELI1依赖性自噬

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  iPSC-NSC-EV携带let-7b-5p调控LRIG3

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  中性粒细胞膜囊泡支架模拟胞葬作用重编程免疫微环境

4.2 小分子药物干预

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  芹菜素：抑制NADPH氧化酶-4减少ROS

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  白藜芦醇：上调miR-124-3p靶向DAPK1

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  紫铆因：激活AMPK–mTOR–TFEB通路增强线粒体自噬

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  花旗松素：通过PI3K/Akt促进轴突再生

4.3 靶向基因干预

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  CD73敲除阻断PI3K/AKT/Foxo1

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  TLR4基因编辑抑制STAT1/DDX3X/NLRP3轴

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  TRIM32过表达促进NEK7泛素化

5 讨论与未来方向

当前挑战包括：

1. 1.

   细胞特异性贡献不清：需区分小胶质细胞与浸润巨噬细胞

2. 2.

   Gasdermin家族功能差异：GSDME/GSDMC的作用尚待阐明

3. 3.

   治疗时间窗争议：急性期干预可能影响必需免疫清除

突破方向：

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  纳米载体实现时空特异性递送

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  类器官模型模拟人类微环境

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  多组学解析焦亡动态网络

该领域正从基础机制向临床转化快速迈进，为脊髓损伤治疗提供新范式。