《CNS Neuroscience & Therapeutics》：PANoptosis In Microglia and Neurons Following Traumatic CNS Injury: A Systematic Review of Pathological Features and Therapeutic Implications
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摘要专业翻译
背景：创伤性脑损伤（TBI）和脊髓损伤（SCI）可诱导PANoptosis，这是一种由PANoptosome复合物介导的促炎性程序性细胞死亡模式。该模式整合了焦亡（pyroptosis）、凋亡（apoptosis）和坏死性凋亡（necroptos
摘要专业翻译
背景：创伤性脑损伤（TBI）和脊髓损伤（SCI）可诱导PANoptosis，这是一种由PANoptosome复合物介导的促炎性程序性细胞死亡模式。该模式整合了焦亡（pyroptosis）、凋亡（apoptosis）和坏死性凋亡（necroptosis）的分子机制，与经典的单一通路细胞死亡模式形成对比。
方法：本系统综述（PROSPERO注册号：CRD420261383435）遵循PRISMA指南，检索了PubMed、Web of Science和Cochrane Library数据库。纳入在蛋白质水平上证实PANoptosis的体内研究；采用CRIME-Q工具评估研究质量，并通过GeneCards、STRING和Cytoscape分析共享基因/蛋白质相互作用。
结果：共纳入10项研究（5项TBI研究和5项SCI研究）。PANoptosis发生在小胶质细胞和神经元中，在继发性损伤中存在显著的串扰（crosstalk）。调控机制包括转录调控、炎症信号传导、泛素化、能量代谢、蛋白水解和线粒体自噬（mitophagy）。干预措施包括特异性抑制剂、中药配方颗粒、小分子化合物、小干扰RNA（siRNA）、药物、代谢物、质粒和金属离子。关键传感器包括ZBP1和NLRP12，ASC为主要衔接蛋白；执行蛋白包括CASP1、GSDMD、CASP3/8、RIPK1/3、MLKL及其活化形式。缺血是疾病-基因网络中最显著的因素。
结论：原发性损伤激活小胶质细胞和神经元，通过多种途径诱导PANoptosis；靶向PANoptosome组装可能维持免疫-炎症平衡并限制继发性损伤。未来研究应优先关注PANoptosome的综合检测、标准化动物模型、中枢神经系统细胞间相互作用、新型药物递送系统以及缺血-再灌注损伤。
论文主体内容总结
1 引言
创伤性中枢神经系统（CNS）损伤，包括创伤性脑损伤（TBI）和脊髓损伤（SCI），是由外部机械力引起的结构损伤和功能障碍。其病理演变是一个复杂的时空级联过程，由原发性机械损伤启动，并由继发性损伤机制持续推动。TBI和SCI的病理生理学涉及神经炎症反应、免疫微环境重塑、细胞死亡通路的整合调控、氧化应激、代谢毒素积累、胶质瘢痕与纤维化微环境、蛋白病理性改变、离子通道功能障碍以及脑与外周器官之间的免疫串扰等多个方面。
小胶质细胞和神经元对维持CNS稳态和促进损伤修复至关重要。小胶质细胞作为CNS主要的常驻免疫细胞，在稳态条件下介导免疫监视。TBI和SCI后，小胶质细胞快速增殖并表现出基因和蛋白表达的改变，通过细胞因子释放募集外周免疫细胞，参与炎症反应和神经结构修复。小胶质细胞在损伤中发挥显著的双重作用：早期激活通过促进细胞碎片清除和神经可塑性修复发挥保护作用；但持续刺激导致小胶质细胞过度激活，释放促炎和细胞毒性介质，驱动神经炎症、氧化应激和线粒体功能障碍，损害神经元存活和突触可塑性，加剧继发性损伤。成年CNS神经元轴突再生能力有限，使TBI和SCI易于导致永久性神经功能障碍。
PANoptosis是一种新发现的炎症性程序性细胞死亡模式，整合了焦亡、凋亡和坏死性凋亡的分子机制。与各组成通路不同，PANoptosis作为独立模式运作，无法通过抑制任何单一细胞死亡通路来阻止。PANoptosome是协调PANoptosis的中心多蛋白复合物，包含先天免疫传感器、衔接蛋白和催化执行蛋白。传感器识别病原体相关分子模式（PAMPs）或损伤相关分子模式（DAMPs），三种细胞死亡通路同时激活导致细胞裂解并释放促炎细胞因子、DAMPs和警报素。根据传感器组成，PANoptosome分为ZBP1、AIM2、RIPK1、NLRP12、NLRC5和NLRP3介导的亚型。
2 方法与材料
本系统综述在PROSPERO前瞻性注册（注册号：CRD420261383435），并按照PRISMA指南实施。系统检索了PubMed、Web of Science和Cochrane Library数据库，采用MeSH主题词和自由文本关键词组合策略，检索时间从建库至2026年8月12日。
纳入标准包括：原始研究文章、聚焦创伤性CNS损伤（TBI和SCI）、研究PANoptosis、包含蛋白质水平实验验证、包含PANoptosome检测。排除标准包括：非原始研究、不涉及TBI或SCI、不涉及PANoptosis、仅依赖组学分析而无实验验证、缺乏蛋白质水平检测、缺乏PANoptosome检测、缺乏体内实验、缺乏分子机制或干预策略研究。
两名评审员独立进行数据提取、偏倚风险评估和研究质量评价。提取数据包括疾病类型、实验模型、细胞类型、实验方法、PANoptosome组成、调控分子、信号通路和干预策略。动物实验的偏倚风险和研究质量采用CRIME-Q工具评估。
文献筛选流程图和研究质量评估图使用draw.io生成。GeneCards用于识别TBI和SCI中与PANoptosis相关的基因，相关性评分阈值≥5，仅限蛋白编码基因。Jvenn用于生成TBI和SCI中PANoptosis共有基因的交集图。STRING用于生成共有基因的KEGG、Reactome、GO和疾病-基因关联富集图，物种参数设为智人。Cytoscape用于分析基因相互作用网络。BioGDP用于构建机制示意图。
3 结果
共从三个数据库检索到62条记录（PubMed 30条，Web of Science 32条，Cochrane Library 0条）。最终10项研究满足全部纳入标准，纳入定性综合分析。
3.1 偏倚风险与质量评估
10项纳入动物研究的偏倚风险和质量评估结果已呈现。总体而言，研究在模型建立和技术执行方面较为稳健，结局数据完整，无选择性报告，发表偏倚风险较低。但在随机化、分配隐藏、盲法结局评估和样本量计算方面存在方法学局限性。
3.2 纳入实验的特征
10项研究发表于2024年至2026年间，包括5项TBI研究和5项SCI研究。所有实验均在啮齿动物中进行：8项使用C57BL/6小鼠，1项使用Sprague-Dawley（SD）大鼠，1项使用Wistar大鼠。所有TBI模型均采用控制性皮质撞击（CCI）诱导，SCI模型采用挫伤或CCI诱导。TBI损伤主要定位于左侧或右侧大脑皮层，SCI损伤主要集中于胸段（以T10为主）。TBI的CCI参数为：撞击速度3.0–6.0 m/s，深度0.6–3.0 mm，持续时间0.05–0.1 s。一项研究采用气压（100/200 kPa）爆炸损伤作为模型参数。SCI的CCI参数为：速度0.5 m/s，深度1.0 mm，持续时间1 s。挫伤模型涉及落锤（5.0–10.0 g，从25–30 mm高度落下），一项研究指定冲击力为50.0千达因（kdyn）。大多数研究使用神经元核（NeuN）和离子化钙结合适配器分子1（Iba1）免疫标记鉴定神经元和小胶质细胞。TBI后PANoptosis检测的时间窗口为1至21天，SCI后评估通常在损伤后第3天和第7天进行。
3.3 PANoptosome的检测与组成
所有研究均采用蛋白质印迹（WB）作为主要分析方法，辅以免疫荧光（IF）、免疫组织化学（IHC）、流式细胞术（FCM）和酶联免疫吸附测定（ELISA）等技术。WB用于蛋白定量，IF/IHC用于空间定位，FCM/ELISA用于细胞水平分析。纳入研究中确定的PANoptosome触发因素包括TBI和SCI诱导的DAMPs，以及特异性介质：3-甲基丁酸（3-MA）、血红素、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、髓鞘碎片和活性氧（ROS），以及外源性化合物吴茱萸碱（EVO）。所有纳入研究均检测了PANoptosis的执行蛋白；但两项研究未评估PANoptosome的传感器和衔接蛋白。主要传感器为ZBP1和NLRP12，主要衔接蛋白为凋亡相关斑点样蛋白（ASC）。执行蛋白包括caspase-1（CASP1）、gasdermin D（GSDMD）、CASP3、CASP8、RIPK1/3和混合谱系激酶结构域样假激酶（MLKL）及其活化形式。
3.4 TBI和SCI中PANoptosis的分子机制
纳入研究确定的调控机制涵盖转录调控（干扰素调节因子1 [IRF1]和Y-box结合蛋白1 [YBX1]）、炎症信号（TNF-α）、泛素化（泛素特异性蛋白酶4 [USP4]、蛋白酶体26S亚基非ATP酶14 [PSMD14]和含有三联基序56 [TRIM56]）、能量代谢（AMP活化蛋白激酶 [AMPK]）、蛋白水解（组织蛋白酶D [CTSD]）和线粒体自噬（PTEN诱导激酶1 [PINK1]和Bcl-2相关X蛋白 [BAX]）。ZBP1在四项研究中被确定为持续上调的PANoptosome传感器，其在TBI和SCI后的神经元和小胶质细胞群体中均有上调记录。NLRP12被髓鞘碎片直接激活。
3.5 TBI和SCI中PANoptosis的干预策略
干预策略涵盖特异性抑制剂（IRF1-IN-1、3,6′-二硫代沙利度胺 [3,6′-DT]和胃蛋白酶抑制剂A）、中药配方颗粒（精制常钦一号 [R-Cq1]）、小分子化合物（vialinin A、内源性硫化氢 [H2S]和EVO）、小干扰RNA（针对信号调节蛋白α的siRNA [siSIRPα]）、药物（二甲双胍）、代谢物（乳酸）、质粒（腺相关病毒-短发夹RNA [AAV-shRNA]和TRIM56-Flag）和金属离子（锌）。值得注意的是，代谢靶向干预——包括二甲双胍（AMPK）、乳酸（PSMD14）、H2S（成熟CTSD）和锌离子（LGALS3）——已显示出有前景的治疗潜力。
3.6 PANoptosis中的小胶质细胞-神经元串扰
抑制小胶质细胞中SIRPα的表达可通过激活脾酪氨酸激酶（SYK）/磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）通路增强髓鞘碎片清除，同时抑制神经元中NLRP12介导的PANoptosis，从而减少神经元死亡并促进神经功能恢复。DAMPs激活的小胶质细胞通过多种机制加剧神经元损伤：吞噬神经元结构（包括轴突、树突和突触）、分泌促炎细胞因子、破坏线粒体完整性和能量代谢，最终导致神经元功能障碍或死亡。EVO通过上调小胶质细胞中PANoptosis相关蛋白促进PANoptosome组装，从而对抗这些有害效应。
3.7 补充生物信息学分析
基于系统综述的直接证据，进行了生物信息学分析以鉴定TBI和SCI中PANoptosis的共有基因。18个共享基因（CASP3、HIF1A、HMGB1、IL1B、MAPK3、MTOR、PTGS2、TNF、NFKB1、HMOX1、NFE2L2、SIRT1、TLR4、CASP1、PARP1、MMP2、NLRP3和MAPK1）在统一网络中相互连接。疾病-基因关联富集分析确定缺血为最显著相关的疾病。
4 讨论
纳入研究在模型参数、疾病严重程度和时间进程方面存在显著异质性。CCI模型主要用于TBI，挫伤模型主要用于SCI。即使在同一模型内，撞击速度、深度、持续时间和压力等参数也存在差异，直接影响损伤严重程度，影响原发性损伤和继发性炎症反应，从而调节PANoptosis介导的病理过程。
Zheng等人的研究表明EVO诱导小胶质细胞PANoptosis，通过清除炎症细胞发挥保护作用，为重度TBI提供了新的治疗策略。TBI严重程度可独立预测7天死亡率，重度TBI的死亡风险显著高于轻度TBI。中重度及穿透性TBI与后续脑癌风险升高相关。创伤后癫痫的发生率也随损伤严重程度增加。同样，SCI严重程度深刻调节免疫、内分泌和多系统功能障碍的程度。
TBI模型中PANoptosis检测的时间窗口为第1至21天，涵盖急性和慢性期。SCI研究主要限于损伤后早期（第3天和第7天）。PANoptosis在不同疾病阶段的病理过程中可能发挥不同作用。Xu等人证明PSMD14/丙酮酸激酶M（PKM）/PINK1的上调和ROS的下调抑制PANoptosis，代表一种内源性保护机制。
PANoptosome触发因素包括DAMPs、3-MA、血红素、TNF-α、髓鞘碎片、ROS和EVO。TBI和SCI中DAMPs的释放和积累是介导继发性损伤、驱动神经炎症和影响临床预后的核心机制。DAMPs释放与多种调控性细胞死亡通路密切相关。血脑屏障（BBB）和类淋巴功能障碍促进DAMPs在CNS内的异常积累，是持续微环境破坏的主要驱动因素。
主要传感器为ZBP1和NLRP12，主要衔接蛋白为ASC，执行蛋白包括CASP1、GSDMD、CASP3/8、RIPK1/3和MLKL及其活化形式。PANoptosome介导的PANoptosis在TBI和SCI后的神经炎症和继发性损伤中发挥核心作用。PANoptosome激活与线粒体稳态破坏密切相关，表现为线粒体生物发生受损、线粒体动力学异常和线粒体自噬功能障碍。在病理条件下，PANoptosis可能发挥双重效应：既可加剧组织损伤和损害预后，也可通过清除受损细胞发挥保护作用。
TBI和SCI中PANoptosis的调控涵盖多种信号通路，包括转录调控（IRF1和YBX1）、炎症信号（TNF-α）、泛素介导的蛋白质稳态（USP4、PSMD14和TRIM56）、代谢调控（AMPK）、蛋白水解加工（CTSD）和通过线粒体自噬的线粒体质量控制（PINK1和BAX）。泛素化调控蛋白降解、运输、信号转导和功能转换，在维持细胞稳态和介导对内源及外源应激的反应中发挥关键作用。泛素化失调与神经炎症、细胞死亡、轴突再生受损和免疫功能障碍等病理过程密切相关，已成为有前景的治疗靶点。
纳入研究采用了多种干预策略，包括特异性抑制剂、中药配方颗粒、小分子化合物、siRNA、药物、代谢物、质粒方法和金属离子。这些方法通过调节炎症通路、氧化应激、BBB完整性、胶质瘢痕和神经发生来发挥神经保护作用。约98%的小分子药物无法穿过BBB，限制了CNS药物治疗。增强被动扩散、减少外排识别或利用载体介导转运的结构修饰可改善通透性。递送系统包括微针、纳米颗粒、水凝胶和复合载体。
研究发现小胶质细胞-神经元串扰是TBI和SCI病理生理学的组成部分。小胶质细胞和神经元通过离子通道、受体和转运体进行动态双向通讯，对突触稳态、神经炎症调节和组织重塑至关重要，但具有神经保护和神经毒性的双重性质。
疾病-基因关联分析显示缺血是最显著富集的病理因素。缺血-再灌注损伤（IRI）是CNS缺血后血流恢复触发的继发性损伤机制，表现为初始缺血打击和再灌注介导损伤的序贯“双重打击”。IRI的核心机制包括再灌注后氧化应激爆发（过量ROS生成）、钙超载、兴奋性毒性、免疫炎症失调、BBB破坏和线粒体功能障碍。线粒体是调控细胞生物能量和凋亡信号的主要细胞器，既是IRI病理生理的启动者也是核心介导者。
5 局限性
第一，TBI和SCI后PANoptosis的现有证据仅来源于啮齿动物研究，模型参数和检测时间存在异质性，限制了研究间的可比性，且缺乏大动物和人体组织的验证。第二，部分研究仅检测下游PANoptosis执行蛋白而未验证PANoptosome传感器/衔接蛋白；同时出现的凋亡、焦亡和坏死性凋亡标志物不能确认PANoptosome驱动的PANoptosis。第三，仅两项研究探讨了小胶质细胞-神经元相互作用，且根据纳入和排除标准，没有研究检查星形胶质细胞。
6 未来展望与临床转化
TBI和SCI相关的PANoptosis研究中有多个突出主题，包括线粒体氧化应激、肠-脑轴调控、细胞类型特异性免疫和炎症以及神经免疫微环境调节。新兴证据强调，电压依赖性阴离子通道1（VDAC1）寡聚化驱动线粒体功能障碍和线粒体ROS（mtROS）产生，促进PANoptosome组装和视网膜IRI中的PANoptosis。抑制VDAC1寡聚化或清除mtROS可抑制PANoptosis。这种线粒体氧化应激-PANoptosis轴延伸至神经系统疾病，靶向VDAC1、mtROS和PANoptosome组分代表有前景的神经保护治疗策略。未来研究应优先考虑PANoptosome传感器、衔接蛋白和执行蛋白的联合检测，以更准确捕捉PANoptosis的发生和进展。动物模型参数应标准化以模拟不同损伤严重程度。PANoptosis的时间动态也需要进一步关注。未来研究应检查星形胶质细胞功能以及TBI和SCI中不同CNS细胞间的相互作用。PANoptosis的关键分子可作为预后生物标志物和治疗靶点。物理辅助、纳米材料和生物介导方法等新技术可改善跨BBB药物递送的稳定性和靶向性，促进PANoptosis相关发现从基础研究向临床应用转化。
7 结论
在TBI和SCI的初始损伤后，小胶质细胞和神经元被激活，最终通过多种调控机制诱导PANoptosis。针对PANoptosome的靶向干预可有效维持免疫-炎症平衡，从而减轻TBI和SCI后的继发性损伤。未来研究应优先关注PANoptosome的综合检测、动物模型参数标准化、CNS细胞相互作用研究以及新型药物递送方法的开发。与这些疾病相关的IRI也值得专门研究。
