NETosis与PANoptosis在结肠炎相关结直肠癌中的交互作用：机制联系、生物标志物与治疗前景

《Journal of Inflammation Research》：NETosis-PANoptosis Crosstalk in Colitis-Associated Colorectal Cancer: Mechanistic Links, Biomarkers, and Therapeutic Prospects

　　

结肠炎相关结直肠癌（CAC）是炎症性肠病（IBD）的一种严重长期并发症，其发生经历慢性炎症—异型增生—癌序列。持续黏膜炎症促进上皮屏障破坏、氧化和基因毒性应激、修复失调及免疫重塑，从而形成有利于恶性转化的条件。中性粒细胞胞外诱捕网（NET）形成与PANoptosis——一种整合焦亡（pyroptosis）、凋亡（apoptosis）和坏死性凋亡（necroptosis）机制的炎症性程序性细胞死亡过程——代表该炎症环境中两个可能相互关联的组成部分。本叙述性综述考察CAC中NETosis与PANoptosis之间的生物学联系，重点涉及NET衍生核酸、组蛋白、髓过氧化物酶（MPO）、中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）、活性氧（ROS）、损伤相关分子模式（DAMPs）、模式识别受体（PRR）信号及细胞因子网络。研究人员进一步讨论微生物群衍生代谢物、候选生物标志物和治疗意义。重要的是，证据按疾病背景加以考虑：将在CAC中证明的发现与源自IBD、散发性结直肠癌及其他炎症或肿瘤模型的机制观察相区分，后者用于识别生物学上合理但尚未在CAC中验证的联系。当前数据支持中性粒细胞活化与炎症性上皮细胞死亡之间的双向联系，但在人类CAC中直接证明完整的NETosis–PANoptosis反馈环路仍有限。通过整合这些先前分散的证据，本综述阐明NETosis–PANoptosis关系在何处有支持、何处仍属推断，以及哪些分子交叉点可能对CAC生物标志物开发与治疗研究最为相关。

引言：CAC是IBD尤其溃疡性结肠炎和克罗恩病的严重长期并发症，通常经慢性炎症—异型增生—癌序列发生，与散发性结直肠癌（CRC）不同。文章强调持续炎症、屏障功能障碍、免疫激活、微生物群及代谢物和环境暴露共同构成自我强化的炎症循环，并指出NETosis与PANoptosis可能是连接中性粒细胞炎症与上皮细胞命运失调的关键环节，但CAC中的直接证据仍有限。
慢性炎症驱动CAC发展的关键机制：上皮屏障破坏段指出，黏液层变薄、紧密连接异常和通透性增加使微生物相关分子模式（MAMPs）及DAMPs更易进入固有层，激活Toll样受体（TLRs）、NOD样受体（NLRs）和cGAS-STING等，形成屏障破坏—微生物入侵—免疫激活—炎症放大环路。炎症微环境改变段总结中性粒细胞、巨噬细胞和T细胞亚群通过ROS、NE、MPO、NETs、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-23及NF-κB、STAT3、MAPK等通路影响上皮存活、增殖和免疫逃逸。氧化应激段强调ROS和活性氮（RNS）造成DNA、蛋白和脂质损伤，8-OHdG可作为氧化性DNA损伤指标，p53等功能障碍可使损伤细胞逃逸清除。基因组不稳定性段指出CAC可伴染色体不稳定、拷贝数改变及部分微卫星不稳定，长期DNA损伤与修复受损促进异常克隆累积。遗传、表观遗传及环境易感性段说明免疫调节、屏障维持、DNA修复和炎症信号相关变异，以及DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA异常，可与TP53突变等共同影响CAC发生。肠道菌群失调段总结微生物多样性下降、致病菌扩增、TLRs/NLRs/炎症小体激活、基因毒性物质和代谢物异常（短链脂肪酸下降、次级胆汁酸异常、硫化氢增加、色氨酸代谢改变）可促进炎症与癌变，并与屏障功能障碍相互强化。细胞死亡失调段指出凋亡、焦亡和坏死性凋亡在慢性结肠炎中时空分布异常，PANoptosis涉及NLRP3、ASC、caspase-1、caspase-8、RIPK1、RIPK3、MLKL、GSDMD和ZBP1等，可能具有清除损伤细胞与放大炎症的双重作用。
NETosis在CAC中的作用：NETosis概述段说明中性粒细胞在活动性IBD中浸润并形成NETs，NETs由解聚染色质DNA及组蛋白、MPO、NE、cathepsin G、S100蛋白、HMGB1等构成；经典NETosis依赖NADPH氧化酶、ROS、NE/MPO核转位、染色质解聚和质膜破裂，PAD4介导的H3瓜氨酸化（CitH3）促进染色质松弛，非经典NETosis可较快释放核或线粒体DNA而保留部分活力。NETosis对肠道炎症影响段指出CitH3、MPO-DNA复合物、NE、MPO、cfDNA和细胞外组蛋白在IBD中升高并与疾病活动相关，NETs可损伤上皮、激活巨噬细胞和树突状细胞并促进IL-1β、IL-6、TNF-α及趋化因子释放，但急性防御时NETs亦有益。NETosis对上皮屏障影响段总结组蛋白细胞毒性和TLR2/TLR4/NLRP3激活、NE降解基质和连接蛋白、MPO增强氧化应激、黏液屏障和抗菌防御受损，以及NET-DNA经TLR9或cGAS-STING等加重炎症。NETosis促进CAC潜在机制段包括氧化性DNA损伤和基因组不稳定、经TLR4/TLR9/RAGE/cGAS-STING/炎症小体激活NF-κB、STAT3、MAPK、PI3K/AKT促增殖抗凋亡、异常修复和癌变场效应、血管生成/基质重塑/侵袭转移及免疫抑制。NETosis与CAC肿瘤微环境重塑段指出NETs可招募髓系细胞、影响巨噬细胞极化、抑制CD8⁺ T细胞功能、促进Treg和MDSC介导免疫抑制，并与血小板、内皮和凝血通路形成血栓炎症。
PANoptosis在CAC中的作用：PANoptosis概述段强调其由PANoptosome协调，整合焦亡、凋亡和坏死性凋亡，肠上皮中适度死亡维持稳态，过度或空间失控的炎症性死亡破坏屏障并放大炎症；ZBP1与ADAR1平衡可能决定异常细胞被清除还是存活。PANoptosis促进CAC肠道上皮损伤段总结IFN-γ可在人肠类器官中同时激活焦亡、凋亡和坏死性凋亡，吸收型上皮细胞尤其敏感，单一死亡通路抑制不足以挽救，而JAK1抑制剂upadacitinib可阻断细胞毒性和PANoptosis；ITLN1可通过TRIM8-CAPN2轴促进ZBP1依赖性PANoptosis，线粒体分裂介导的PANoptosis亦与溃疡性结肠炎相关。PANoptosis破坏上皮屏障稳态段指出其降低上皮活力、经GSDMD释放IL-1β/IL-18和DAMPs、经RIPK3/MLKL促进膜破裂和炎症传播，并因屏障缺损增加MAMPs暴露而形成炎症—PANoptosis—屏障破坏环路。PANoptosis在CAC中的肿瘤抑制作用段总结IRF1缺陷小鼠在AOM/DSS模型中更易发生结肠肿瘤，IRF1参与ZBP1、AIM2、RIPK1和NLRP12相关PANoptosome活化并抑制CRC进展；TNF-α与IFN-γ协同诱导PANoptosis可杀伤肿瘤细胞，提示协调性PANoptosis可能清除严重损伤或癌前细胞。CAC中过度PANoptosis所致促炎性损伤段说明活动性结肠炎中过度上皮死亡导致糜烂、隐窝破坏、通透性增加和DAMPs释放，GSDMB成孔、坏死性凋亡样膜破裂及过度凋亡共同削弱修复；地奥司明可通过抑制肠上皮PANoptosis、保护屏障和调节菌群代谢物减轻DSS结肠炎。
CAC中NETosis与PANoptosis的交互作用：总论段指出NETs来源DNA、组蛋白、HMGB1、MPO、NE和ROS可经TLR9、TLR4、RAGE、cGAS-STING和NLRP3等促进NF-κB、I型干扰素及caspase-1、caspase-8、RIPK3、MLKL、GSDMD相关信号，PANoptosis释放的ATP、HMGB1、mtDNA、IL-1β和IL-18又可招募并激活中性粒细胞，形成推测性正反馈环路，但完整通路尚未在CAC中直接证明。NET-DNA通过cGAS-STING和TLR9连接NETosis与PANoptosis相关炎症信号段总结NET-DNA可被髓系细胞摄取并激活cGAS，DSS结肠炎中PAD4依赖性NETs激活cGAS-STING，STING缺陷改善屏障功能障碍；STING可诱导I型干扰素、NF-κB及ZBP1、IRF1等PANoptosis上游因子，NET-DNA亦可经TLR9放大NF-κB信号。TNF-α、IFN-γ和IL-1β/IL-18构成细胞因子桥梁段指出NETs促进IL-1β、IL-18、TNF-α、IL-6及趋化因子释放，TNF-α与IFN-γ经caspase-8/FADD和JAK/STAT1/IRF1促进肠上皮死亡，IRF1是连接CAC中PANoptosis与肿瘤抑制的重要节点。NETs通过NLRP3炎症小体促进PANoptosis相关焦亡分支活化段说明NETs及LL-37可激活NLRP3-caspase-1-IL-1β/IL-18轴，NLRP3还可驱动PANoptosome形成并连接焦亡、凋亡和坏死性凋亡。NETs通过复合炎症组分促进PANoptosis相关信号串扰段强调组蛋白、LL-37、DNA和颗粒蛋白共同构成复合炎症平台，较单一DAMP更易同时激活多条死亡分支。NE、MPO和ROS介导线粒体损伤连接NETosis与PANoptosis执行阶段段指出NE/MPO/ROS造成基质和连接破坏、氧化应激、mtDNA释放及NLRP3/cGAS-STING/TLR9激活，GSDMD还可促进NET释放，形成反向连接。ZBP1、IRF1和ADAR1是核酸应答节点段说明ZBP1可形成含ASC、caspase-8、RIPK3的复合物，ADAR1通过限制ZBP1-RIPK3结合负向调控ZBP1介导的PANoptosis，ADAR1-ZBP1平衡可能影响CAC中异常细胞清除与肿瘤风险。PANoptosis相关DAMPs反向促进NETosis段总结HMGB1、mtDNA、IL-1β、IL-18及NLRP3相关机制可促进中性粒细胞招募、活化和NET形成，但CAC中双向直接证据仍有限。
微生物群衍生代谢物作为上游驱动因素：总论段指出代谢物可扩散并同时影响中性粒细胞活化和上皮死亡通路，但单一代谢物与完整NETosis-PANoptosis轴的CAC直接证据有限。琥珀酸和6-羟基己酸段指出琥珀酸作为免疫代谢信号促进髓系活化、HIF-1α稳定和IL-1β产生，6-HHA可能经GPR84相关信号促进NETosis，Parasutterella excrementihominis可经增加琥珀酸和6-HHA加重实验性溃疡性结肠炎和CAC。短链脂肪酸段总结乙酸、丙酸和丁酸通常保护屏障和免疫，但AOM/DSS模型中盲肠SCFAs显著降低；SCFAs对NET形成的影响受细胞来源、刺激、代谢环境、种类和浓度影响，丁酸可限制中性粒细胞迁移和NET释放，丙酸可抑制NLRP3炎症小体。胆汁酸代谢物段指出Odoribacter splanchnicus修饰的次级胆汁酸可增加LCA并抑制NET形成，DCA可激活NLRP3、破坏屏障并促进肠肿瘤发生，胆汁酸效应具有炎症背景依赖性。乳酸段说明细菌乳酸可被中性粒细胞线粒体感知并驱动NET释放，乳酸亦与NLRP3活化相关，但L-乳酸在急性损伤中可促进上皮迁移和修复，故其作用取决于来源、浓度、酸化和缺氧。硫化氢段指出适量H₂S抑制NLRP3并保护DSS结肠炎，高浓度则可经线粒体损伤和氧化应激增加上皮死亡压力。多胺段说明多胺与染色质解聚、组蛋白修饰和NET形成相关，但精胺可促进抗炎巨噬细胞、维持菌群和屏障，多胺代谢可能同时影响NETosis和NLRP3-焦亡通路。TMAO及其他循环代谢物段指出TMAO可激活NLRP3并促进肠道炎症，可能经NLRP3-caspase-1-IL-1β增加PANoptosis相关炎症背景，但其直接诱导NET形成的证据仍有限。
NETosis和PANoptosis在CAC中的生物标志物潜力：总论段指出CAC异型增生常平坦、多灶且边界不清，分子标志物可补充内镜和病理评估；现有CAC标志物包括TP53异常、DNA甲基化、粪便DNA、miRNA和炎症指标，NETosis与PANoptosis标志物多来自UC、IBD或散发性CRC，CAC中直接评估有限。NETosis相关生物标志物段包括CitH3、MPO-DNA、NE-DNA、cfDNA、MPO、NE及组织H3Cit阳性NET结构，UC黏膜蛋白组和IBD病例对照研究支持其与炎症活动相关，CRC中CitH3和NET相关基因评分与预后或化疗反应相关。组织标志物段强调需多重免疫荧光或免疫组化显示H3Cit、NE、MPO与细胞外DNA共定位，单独H3Cit或MPO不足以证明NET形成，未来应在同一组织区域联合评估NET负荷、p53异常、Ki-67、DNA损伤标志和异型增生级别。循环NETosis标志物段指出血液CitH3、cfDNA、MPO-DNA、NE-DNA和核小体便于纵向监测，但cfDNA来源复杂，MPO-DNA ELISA技术误差和特异性有限，不宜单独作为CAC诊断标准，应结合炎症指标、内镜、病理和癌变分子标志物。PANoptosis相关生物标志物段将其分为上游传感器/调节因子（ZBP1、IRF1、ADAR1、NLRP3、AIM2）、执行分子（cleaved caspase-1、cleaved caspase-8、cleaved caspase-3、GSDMD-N、RIPK3、p-MLKL）和释放介质（IL-1β、IL-18、HMGB1、LDH），IRF1在AOM/DSS模型中与PANoptosis完整性和抗肿瘤作用直接相关。PANoptosis相关基因评分段总结UC中PANoptosis相关基因特征可反映黏膜免疫炎症状态，PAR-score以CASP1、LCN2、STAT3和ZBP1为核心并关联UC进展、抗TNF-α反应及CAC风险；CRC中PANoptosis相关基因已用于预后和免疫微环境评估，但不能直接外推至CAC。与现有CAC标志物联合段指出NETosis/PANoptosis标志物可补充慢性炎症负荷、中性粒细胞NETosis和上皮炎症性死亡信息，与p53异常、TUBB6甲基化、粪便钙卫蛋白等联合可能覆盖炎症持续、上皮损伤、癌前分子改变和肿瘤形成等阶段。
靶向NETosis-PANoptosis轴的治疗机会：总论段提出三层策略：减少病理性NET形成及炎症性DNA/组蛋白/MPO/NE释放；阻断NETs下游cGAS-STING、NLRP3、TLR9及IL-1β/IL-18信号；调节上皮和髓系细胞PANoptosis以限制过度炎症损伤而不损害异常细胞清除和抗菌防御。减少NET生成部分：抑制PAD4依赖性NETosis段指出PAD4抑制可减少NET形成，黄芩汤和甘草酸在实验性结肠炎相关癌变中经PAD4-NETs发挥作用，但GSK484在DSS结肠炎中虽降低NET密度却未显著改善部分炎症指标，提示PAD4抑制可能更适合早期、联合或高NETosis亚组。降解已形成NETs段说明DNase I可降解NET-DNA支架，但可能释放游离组蛋白、NE和MPO而加重损伤，需与蛋白酶抑制、组蛋白中和、抗氧化或靶向递送联合。靶向NET效应分子段总结NE抑制剂ONO-5046、sivelestat、MPO抑制剂AZD3241及靶向NADPH氧化酶/整合素α5β1在结肠炎或CRC转移模型中显示干预潜力。阻断NETs下游炎症信号部分：阻断NET-DNA诱导的核酸感应段指出cGAS-STING抑制剂在UC模型中有探索，但cGAS缺陷可加重化学诱导结肠炎和CAC，故不应长期非选择性抑制。靶向NLRP3-Caspase-1-IL-1β/IL-18轴段总结MCC950、OLT1177、GL-V9、穿心莲内酯和格列本脲在结肠炎或CAC模型中显示NLRP3抑制潜力，但NLRP3在CAC中可能具有负向调节作用，完全或长期抑制需谨慎。靶向GSDMD和焦亡段指出双硫仑可抑制GSDMD成孔并改善UC模型，GSDMD亦与NET形成和CRC肿瘤发展相关，但巨噬细胞GSDMD可限制cGAS介导炎症，需考虑细胞类型特异性。靶向RIPK1/RIPK3/MLKL段总结necrostatin-1、SZ-15和cardamonin在DSS结肠炎中减轻坏死性死亡和炎症，但GSK2982772单药在活动性UC中疗效有限，RIPK3在CAC中的作用仍有争议。调节PANoptosis相关细胞死亡通路部分：调节TNF-α/IFN-γ/JAK-STAT-IRF1通路段指出upadacitinib可阻断IFN-γ诱导的肠类器官细胞毒性和PANoptosis，IL-1β阻断可能打断NLRP3-caspase-1-GSDMD轴及中性粒细胞招募/NETosis放大，但抗TNF、JAK抑制剂和IL-1β拮抗剂并非与NETosis-PANoptosis轴一一对应，需兼顾感染防御和肿瘤免疫。调节微生物代谢物段总结丁酸限制中性粒细胞迁移和NET释放，丙酸抑制NLRP3，吲哚代谢物经AhR、屏障修复和NLRP3抑制发挥保护作用；饮食、益生元、益生菌、合生元、粪菌移植和下一代益生菌具有上游干预潜力，但受个体菌群差异、定植效率、生物利用度和疾病阶段限制。
结论：CAC是慢性肠道炎症与细胞死亡失调共同作用的结果，NETosis与PANoptosis可经DAMPs、核酸感应、炎症小体、细胞因子网络和微生物代谢物相互影响，参与IBD向CAC进展。适量NETosis和PANoptosis有助于宿主防御和清除异常细胞，长期慢性炎症中二者可能相互强化，促进屏障破坏、异常修复和癌前转化；但完整NETosis–PANoptosis交互机制在CAC中仍缺乏直接证明，若干联系主要来自实验性结肠炎、散发性CRC或其他疾病背景，需在CAC模型和人类CAC样本中进一步验证，并以前瞻性队列评估生物标志物及以适宜模型评价靶向治疗的有效性和安全性。