细胞死亡：从分子机制、通路串扰到精准治疗策略的转化医学进展

《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Cell death: from basic principles to translational developments

　　

细胞死亡的精确调控对于胚胎发育、组织稳态以及人类疾病的病理过程不可或缺。调节性细胞死亡（regulated cell death, RCD）通路的失调是肿瘤发生、神经退行性疾病、自身免疫性疾病和缺血性损伤等多种疾病的关键病因学因素，因此研究人员亟需针对这些机制开展治疗性干预。本综述系统分析了不同调节性细胞死亡过程（包括凋亡、坏死性凋亡、焦亡以及多种金属依赖性细胞死亡形式）背后的分子机器，阐述了调控这些通路的相互关联信号网络如何在细胞与生物体水平上实现协调，以及其失调如何驱动疾病进展。本综述通过批判性地评估药理学策略，强调了将机制性认识转化为临床实践的重要性；同时系统描述了通路串扰机制的深入理解、预测性生物标志物的发现以及靶向递送系统的进展如何共同推动精准治疗策略的发展，并讨论了实现靶点特异性及减少脱靶毒性方面所面临的挑战，展望了将这些策略整合至免疫调节与联合治疗框架的未来方向。

**Introduction**

细胞死亡研究的概念随时间不断演变：早期始于对坏死和凋亡的形态学描述，随后加入对坏死性凋亡和焦吐等调节性途径的分子分析，近来研究焦点转向由代谢重编程和金属稳态调控网络驱动的机制（包括铁死亡和铜死亡）。关键化学探针（如Nec-1和Erastin）或变革性技术突破常作为概念性突破的证明，逐步完善调节性细胞死亡的本体框架。从药理学与药物化学视角看，RCD不断扩展的分子图谱是治疗宝库，这些通路常依赖可成药的节点蛋白（如激酶、蛋白酶或代谢酶），venetoclax（BCL-2抑制剂）的临床成功以及RIPK1或NLRP3抑制剂的密集开发彰显了调节细胞死亡在疾病治疗中的变革潜力。凋亡是目前临床转化最成熟的领域，已有药物获批且多个新一代药物进入临床阶段；坏死性凋亡方面，数个RIPK1激酶抑制剂已进入临床试验（适应症涵盖自身免疫病、感染相关炎症、血液系统疾病和神经退行性疾病），但尚无RIPK1抑制剂成功上市，更遑论研究较少的RIPK3和MLKL抑制剂；铁死亡抑制剂在神经退行性疾病和放射性口炎方面展现临床潜力，但尚无以"铁死亡抑制剂"为官方获批适应证的药物；铜死亡研究临床转化重点更多在于克服实体瘤对铜死亡的耐药性，因此临床进展主要涉及铁死亡诱导物和铜死亡诱导物（杀伤肿瘤）而非抑制剂。靶向单一通路的药物临床进展缓慢，凸显临床转化的关键障碍：对细胞死亡通路间复杂串扰及其在不同疾病背景下功能依赖性的深度整合理解亟需建立。当前焦点已转向系统解析细胞死亡通路间的动态相互作用网络及靶向联合治疗，由化学生物学工具、CRISPR功能基因组筛选和多组学分析技术的整合进步推动，反映研究范式的根本转变及精准医学框架下治疗创新的核心作用。

**Timeline of the discovery of multiple forms of RCD**

细胞死亡认识历经不同历史阶段，每个阶段以概念和技术突破为标志。领域起源于19世纪被动坏死的形态学描述；1972年Kerr、Wyllie和Currie正式定义凋亡，确立RCD基本范式；20世纪90年代进入分子时代，鉴定caspase-3/8/9、抗凋亡BCL-2家族成员及促凋亡蛋白Bax/Bak等关键调节分子；2005年特异性抑制剂Nec-1的发现确立坏死性凋亡概念；焦吐于2001年命名后，2015年鉴定gasdermin D为执行蛋白；NLRP3炎症小体被认识为主调节因子，为靶向炎症驱动病理开辟新治疗途径。2012年铁死亡作为独立实体确立，2022年铜死亡机制被阐明；药物重定位（如柳氮磺胺吡啶用于铁死亡诱导、elesclomol用于铜死亡调节）及erastin和RSL3等基础化学探针的发展推动对金属与离子相关细胞死亡模式的扩展研究。锌诱导细胞毒性概念于2020年受关注，溶酶体锌释放（lysozincrosis）被确定为定义性特征，双硫仑被鉴定为功能性锌离子载体用于实验研究；钠超载驱动细胞死亡被重新概念化为超越单纯离子紊乱的、涉及特定离子通道（ENaC和ASIC1）和线粒体损伤的机制性过程；2025年Fu等提出NECSO术语，将其确立为由necrocide 1（NC1）经TRPM4依赖性钠内流触发的RCD通路。此外，自噬和溶酶体细胞死亡在21世纪初成为明确界定的RCD模式，其核心分子机器在2010年代被充分表征；entosis作为独特的"cell-in-cell"（CIC）侵入性死亡过程由Rho和ROCK介导机制调控；"Parthanatos"概念于2009年提出，涉及PARP-1过度激活和AIF驱动的染色质降解；2017年oxeiptosis被鉴定为caspase非依赖、ROS敏感的通路（由KEAP1、PGAM5和AIFMI轴介导）；2018年alkaliptosis被鉴定为pH依赖性死亡机制（经CA9抑制介导）；最近disulfidptosis被确立为由二硫键应激驱动的新型死亡形式（葡萄糖饥饿下诱导细胞骨架崩溃）；2025年Wang等描述由天然免疫信号和代谢紊乱诱导的独特裂解性细胞死亡"mitoxyperiosis"。

**Apoptosis**

凋亡不仅是细胞功能的被动终止，更是高度协调、能量依赖的过程，其特征是细胞"静默"拆解（细胞膜起泡、染色质凝聚、核碎裂和凋亡小体形成）。凋亡由两条汇聚通路启动：内在（线粒体）通路和外在（死亡受体）通路。内在通路以线粒体外膜通透化（MOMP）为中心，响应DNA损伤、生长因子剥夺、氧化应激和内质网（ER）未折叠蛋白应激等细胞内应激。BCL-2家族蛋白家族（促凋亡效应蛋白BAX/BAK、抗凋亡蛋白BCL-2/BCL-XL/MCL1、仅BH3促凋亡蛋白PUMA/BID/BAD/NOXA/BIM）在表面相互制约，BH3-only蛋白作为应激传感器和启动开关，通过抑制抗凋亡蛋白释放BAX/BAK；冷冻电镜研究揭示BAX寡聚孔孔径可从10 nm调整至100 nm以上，实现线粒体内膜疝出，释放细胞色素c（约12 kDa，早期阶段）和mtDNA（晚期阶段）。细胞色素c在dATP/ATP存在下与APAF1形成七聚体环样结构（凋亡小体），APAF1的CARD与procaspase-9的CARD相互作用促进其组装，procaspase-9通过二聚化而非蛋白裂解激活；DIABLO/SMAC与XIAP竞争结合解除对caspase-9和caspase-3/7的抑制，caspase-9随后裂解caspase-3/7执行细胞系统拆解。外在通路由死亡配体（FASL/FasR、TNF/TNFR1/2、TRAIL/DR4/5）与相应死亡受体结合触发，招募FADD和TRADD形成DISC，激活caspase-8直接裂解caspase-3/7。不同细胞类型对外源途径的线粒体依赖性差异显著：在胸腺细胞中DISC稳定组装产生高水平活性caspase-8；而在肝细胞和大多数癌细胞中仅产生微量caspase-8，需经caspase-8切割BID为tBID并转位至线粒体放大死亡信号。TNFR1激活后首先形成膜结合Complex I（TNFR1-TRADD-TRAF2-RIPK1-cIAPs），主要激活NF-κB上调抗凋亡和促生存蛋白；当生存信号被抑制时Complex I解离，TRADD和RIPK1转位至胞质形成Complex IIa，procaspase-8寡聚化和自剪切产生成熟活性caspase-8。

**Necroptosis**

坏死性凋亡是一种裂解性RCD，特征为细胞肿胀、质膜破裂和胞内成分释放——损伤相关分子模式（DAMPs），包括HMGB1、ATP、mtDNA、IL-1α和尿素等；DAMPs刺激模式识别受体（PRRs，包括TLRs、RLRs、NLRs和CLRs）。TNF是中心细胞因子，TNFR1是介导炎症、存活、凋亡和坏死性凋亡的分子开关：TNFR1无TNF时自发形成三聚体，TNF结合后招募TRADD、RIPK1、cIAP1/2、TRAF2/5和LUBAC组装Complex I；TRADD作为"分子桥"；LUBAC由HOIP、HOIL-1L和SHARPIN组成催化线性泛素链形成；cIAP1/2直接泛素化RIPK1，LUBAC催化Lys63连接泛素链连接至RIPK1的Lys377并激活NF-κB通路。多泛素化调控Complex I向Complex II转变，去泛素化酶CYLD特异性去除RIPK1的K63连接泛素链；Complex II（DISC）含TRADD、FADD和caspase-8，caspase-8作为细胞命运的关键分子开关——当caspase-8被抑制时，RIPK1和RIPK3被激活、磷酸化并与MLKL寡聚化形成necrosome。关于TRADD在Complex II组装中的必要性仍存在争议。早期体外模型依赖药理学caspase抑制剂（Z-VAD.fmk）将死亡模式从凋亡切换为坏死性凋亡曾引发概念争议，但遗传和进化证据确立坏死性凋亡为真正的生物学反应，是高度保守的"备用"宿主防御机制（病毒MCMV编码caspase-8抑制剂，宿主以RIPK3-MLKL依赖性坏死性凋亡快速清除感染细胞并释放DAMPs动员天然免疫；MCMV的M45蛋白（vIRA）靶向RIPK1和RIPK3的RHIM结构域阻断坏死性凋亡）。Caspase-8或FADD缺陷小鼠的胚胎致死可由Ripk3或Mlkl共缺失完全挽救，表明FADD/caspase-8复合物的基本功能是持续抑制坏死性凋亡，当该默认抑制在特定病理背景下（如缺血再灌注损伤期间严重ATP耗竭）被破坏时，坏死性凋亡迅速从休眠备用通路转变为组织损伤的主要驱动因素。RIPK1与RIPK3通过RHIM结构域相互作用形成稳定杂合淀粉样纤维架构（而非简单无序聚集）；ZBP1在小鼠中可直接结合RIPK3触发坏死性凋亡，但在人类细胞中ZBP1不能直接结合RIPK3，RIPK1作为必需衔接蛋白桥接该相互作用，凸显物种特异性依赖及人类坏死性凋亡调控涉及额外检查点的复杂性。MLKL静息时以单体存在，C端假激酶域抑制其N端四螺旋束（4HB）域；RIPK3磷酸化MLKL激活环内的Ser358/Thr357（人类）或Ser345（小鼠），诱导构象变化释放4HB域，MLKL形成高阶寡聚体经高尔基体-微管网络转位至质膜热点，带正电的4HB域静电结合带负电的PIPs，两亲性螺旋插入脂双层破坏膜完整性。MLKL插入仅通透小分子离子（Ca²⁺和Na⁺内流），NINJ1响应MLKL诱导的细胞肿胀和膜损伤聚合形成丝状环"切割"质膜释放膜盘和大分子DAMPs；SIGLEC12被MLKL激活后与MLKL相互作用并被TMPRSS4在Arg410处特异性裂解，释放含NISI结构域的活性片段组装为原纤维结构直接介导膜破裂（该机制为人类细胞必需，小鼠细胞Siglec12敲除不影响坏死性凋亡期间PMR）；ESCRT-III机器通过识别MLKL损伤膜段并以胞外囊泡形式移除以延迟细胞死亡，细胞死亡仅在MLKL激活及后续NINJ1介导破裂速率超过ESCRT-III修复能力时发生。

**Pyroptosis**

焦吐是一种独特的调节性裂解性RCD，以强烈促炎结局为特征，现依赖于裂解gasdermin蛋白的孔形成活性；gasdermin蛋白寡聚化形成质膜孔，导致IL-1β和IL-18释放及渗透失衡、细胞肿胀和最终裂解。焦吐通过三条主要途径激活：经典途径（PRRs如NLRP1/3、NLRC4、AIM2识别PAMPs或DAMPs，招募衔接蛋白ASC进而招募激活procaspase-1；caspase-1切割pro-IL-1β和pro-IL-18产生成熟炎症因子，切割GSDMD于Asp275（人类）/Asp276（小鼠）释放N端成孔域）；非经典途径（革兰阴性菌LPS进入宿主胞质直接与caspase-4/5（人类）/caspase-11（小鼠）的CARD结合诱导寡聚化和自催化激活；这些caspase切割GSDMD启动焦吐，但不能直接加工pro-IL-1β和pro-IL-18，而是通过GSDMD孔诱导钾外流激活NLRP3炎症小体）；替代途径（GZMA切割GSDMB（物种特异性，小鼠缺乏GSDMB）；GZMB由细胞毒性淋巴细胞递送入靶细胞直接或间接（经激活caspase-3）切割GSDME，GSDME表达水平作为死亡方式转换的分子开关；caspase-8可切割GSDMD（Yersinia感染期间）或GSDMC（缺氧肿瘤微环境中经PD-L1和磷酸化STAT3转录上调后）触发焦吐）。Gasdermin家族人类包括六个成员（GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD、GSDME、PJVK），共享保守两域架构（N端成孔域和C端抑制域），需连接区内蛋白水解切割激活，N端片段选择性结合特定酸性磷脂（如PtdIns(4)P、PtdIns(4,5)P2和心磷脂）寡聚化形成跨膜孔；冷冻电镜揭示GSDMA3膜孔组装成约27个亚基的环β桶结构，内径18-22 nm；gasdermin孔介导IL-1β和IL-18的非经典分泌，DAMPs和警报素泄漏进一步传播炎症反应。经典炎症小体途径以多蛋白复合物（炎症小体）组装为中心，典型包含三种核心成分：传感器蛋白、衔接蛋白和效应caspase；NLRP3炎症小体是研究最广泛的，其激活是严格调控的两步过程（起始：TLR激动剂如LPS经NF-κB通路转录上调NLRP3、pro-IL-1β和pro-IL-18；激活：钾外流、mtROS产生或溶酶体损伤触发NLRP3寡聚化）；除NLRC4外大多数传感器经PYD-PYD同型相互作用招募ASC，ASC聚合形成显微镜下可见的specks，进而经CARD-CARD相互作用招募procaspase-1并通过邻近诱导自催化切割激活caspase-1。

**Metal-dependent cell death**

金属（大量元素Na、K、Mg、Ca和微量元素Fe、Mn、Co、Cu、Zn、Mo）的精确稳态是细胞命运的关键决定因素，其失衡（无论不足或过量）通过扰乱核心信号网络启动特定RCD形式。铁死亡是由铁依赖性脂质过氧化驱动的RCD，造成GPX4失活、膜不稳定化和氧化性细胞崩溃，由三个相互关联代谢途径失调触发：铁代谢、谷胱甘肽生物合成和脂质代谢。铁积累是铁死亡的先决条件：Fe²⁺是参与Fenton反应的主要离子，铁摄取经TFR1介导的内吞作用（STEAP3将Fe³⁺还原为Fe²⁺，DMT1转运至胞质LIP），铁储存于FTH1经ferritinophagy（NCOA4介导）释放Fe²⁺；铁稳态系统（TFR1摄取、ferritin储存、FPN1外排）调节铁死亡敏感性。NRF2激活协调细胞保护反应，转录上调HO-1、GPX4和FTH1，并通过HERC2、VAMP8和NCOA4平衡ferritin合成与周转。System Xc^-（SLC3A2和SLC7A11二聚体）-GSH-GPX4轴是抗铁死亡防御机制：SLC7A11摄取胱氨酸用于GSH合成，GSH作为GPX4必需辅因子将有毒脂质氢过氧化物还原为惰性醇，GSR以NADPH依赖方式将GSSG回收为GSH；erastin抑制system Xc^-耗竭GSH，RSL3直接靶向GPX4；FSP1-CoQ10-NAD(P)H轴构成GPX4非依赖的抗铁死亡系统；GCH1-BH4途径经脂质重塑抑制铁死亡；DHODH-CoQ途径在GPX4抑制条件下提供代偿抵抗；MBOAT1/2-MUFA系统和SC5D-7-DHC系统是新的GPX4和FSP1非依赖抗铁死亡机制。脂质过氧化物及其衍生物MDA和4-HNE是铁死亡不可或缺的生物标志物；PUFA-PLs（经ACSL4和LPCAT3催化合成）易发生过氧化而MUFAs具有抗铁死亡活性；AMPK通过磷酸化和抑制ACC在能量应激时赋予铁死亡抗性；高细胞密度和细胞间接触经E-cadherin-NF2-Hippo信号轴抑制铁死亡（限制YAP核转位，下调ACSL4和TFR1）。铜死亡是2022年定义的独特细胞死亡形式，特征为细胞内铜积累、线粒体脂酰化蛋白聚集、Fe-S簇蛋白不稳定和蛋白质毒性应激，依赖于线粒体代谢且独立于BAX/BAK；铜稳态依赖精细调控的运输蛋白、分子伴侣和调节因子网络（摄取由CTR1/Slc31a1介导需STEAP还原酶将Cu²⁺还原为Cu⁺；CCS、COX17和ATOX1等伴侣分别将Cu⁺递送至SOD1、线粒体和ATP7A/B；外排主要由ATP7A和ATP7B介导；金属硫蛋白安全封存过量铜）。铜死亡核心机制涉及过量铜与线粒体TCA循环相关脂酰化蛋白（如DLAT）结合触发蛋白聚集、Fe-S簇蛋白损失和线粒体功能障碍：elesclomol作为铜离子载体将过量Cu²⁺转运入线粒体，FDX1作为关键上游调节因子（作为基质还原酶将elesclomol-Cu²⁺复合物还原为细胞毒性Cu⁺，直接结合LIAS促进蛋白脂酰化和Fe-S簇蛋白不稳定）；人类细胞中仅五个线粒体蛋白发生脂酰化（DLAT、PDHX、DLST、DBT、GCSH）。铜死亡受多维信号轴（ATF3-PER2-HSP70-AKT、TRIM21-ID1-TCF12-SLC31A1、SERPINB3-MAPK）、表观遗传修饰（HIF-1α、IDH1/c-MYC/DLAT）和代谢重编程组成的精细调节网络调控，HIF-1α在缺氧条件下经激活PDK1/3抑制DLAT表达并与MT2A启动子HRE结合促进线粒体铜离子螯合介导铜死亡抵抗，与铜离子形成正反馈环路增加自身稳定性。NECSO是由胞内钠超载驱动的新型坏死性细胞死亡，核心机制依赖TRPM4异常激活（NC1以高亲和力Kd≈0.88 μM结合hTRPM4跨膜区的VBP样腔，涉及W864、H908和F936等关键残基，NC1不能激活小鼠TRPM4）；TRPM4依赖性Na⁺超载经激活线粒体NCLX导致线粒体Na⁺积累和Ca²⁺外排，抑制呼吸链复合体II和III活性，破坏TCA循环，造成线粒体功能障碍、OXPHOS抑制和能量耗竭；能量耗竭损害Na⁺/K⁺-ATPase功能，AQP4促进的水内流导致进行性细胞肿胀、质膜破裂和坏死性死亡；TRPM4抑制剂（clotrimazole）、NCLX拮抗剂（CGP37157）、DHPs或高分子量渗透保护剂（PEG8K）可减轻该级联反应。Lysozincrosis是锌离子依赖性调节性细胞死亡，核心机制为溶酶体锌释放导致胞质锌超载（TRPML1对Ca²⁺和Zn²⁺通透，特定激动剂ML-SAs超激活TRPML1诱导大量锌从溶酶体释放至胞质）；胞质锌超载靶向线粒体，抑制电子传递链复合物、TCA循环酶和关键糖酵解酶（如GAPDH），造成MMP丧失和快速ATP耗竭，还可诱导mPTP开放释放细胞色素C放大死亡信号；该过程不能被凋亡、铁死亡或其他已确立细胞死亡通路的经典抑制剂阻断。Disulfidptosis是2023年命名的新型调节性细胞死亡，由二硫键应激驱动（强依赖SLC7A11高表达）；在葡萄糖饥饿或GLUTs抑制下PPP受损导致NADPH产量减少，未还原胱氨酸积累破坏硫醇平衡诱导二硫键应激，该应激优先靶向肌动蛋白细胞骨架蛋白（ACTB、FLNA/B、MYH9、TLN1），异常二硫键形成诱导F-actin收缩、脱离质膜和细胞骨架崩溃；受Rac-WRC-Arp2/3轴、代谢酶（G6PD生成NADPH拮抗二硫键积累，LDHB结合并抑制G6PD）、STAT3-LDHB途径和ER应激等多通路协调调节。Alkaliptosis是由细胞内碱化驱动的RCD，特征为胞质pH持续升高，由JTC801经激活NF-κB-CA9途径（诱导CA9转录抑制和降解直接破坏酸碱稳态）和ATP6V0D1-STAT3途径（稳定ATP6V0D1形成复合体隔离STAT3，损害溶酶体酸化）选择性诱导癌细胞死亡，与凋亡、坏死性凋亡、铁死亡和自噬均不同；其癌症选择性致死性源于pH调节分子（CA9和ATP6V0D1）在恶性与正常组织间的差异表达。Oxeiptosis是新近鉴定的ROS敏感、caspase非依赖、非炎症性RCD，由高浓度ROS积累（主要是H₂O₂）触发，核心机制由KEAP1-PGAM5-AIFM1信号轴介导：高氧化应激下KEAP1从介导细胞保护性NRF2激活切换为解离PGAM5，PGAM5转位入线粒体在Ser116位点特异性去磷酸化AIFM1；可被ROS清除剂（N-乙酰-L-半胱氨酸和过氧化氢酶）完全阻断。Parthanatos是PARP-1依赖的程序性坏死通路，DNA损伤后PARP-1过度激活消耗NAD⁺合成大量PAR聚合物，PAR作为"死亡信号"从核转位至线粒体触发全长AIF释放和核转位，AIF核转位及PAAN/MIF介导的广泛DNA片段化（约50 kb）构成标志性终端事件；受PARG介导的PAR降解和H₂S诱导的NFS1在C383的S-巯基化修饰调控；AIF本身缺乏核酸内切酶活性完全依赖PAAN/MIF执行DNA切割；可被PARP抑制剂（DPQ和ABT-888）和PAANIB-1阻断。Mitoxyperiosis是新提出的由天然免疫信号（TLR配体/TNF刺激）和代谢紊乱诱导的独特裂解性细胞死亡机制，原呈caspase活性非独立，但后续评估显示与细胞凋亡、继发性焦吐和铁死亡存在重叠特征（caspase激活、脂质过氧化及部分对ferrostatin-1处理的敏感性）；主要形态学特征为"氧化应激-线粒体-质膜"三元空间模式（线粒体经历BAX/BAK1/BID依赖性氧化应激与质膜保持长时间接触（>20 min）导致局部氧化损伤）；上游由IIAMD经TLR-MyD88或TNFR途径驱动，mTORC2（而非mTORC1）作为中心调节枢纽抑制RhoA-GTP活性和肌动蛋白聚合；线粒体抑制恢复细胞骨架功能促进板状伪足形成使线粒体远离质膜。NETotic cell death是由中性粒细胞胞外陷阱相关细胞死亡，特征为染色质解凝、组蛋白和胞内功能蛋白（NSPs和MPO）释放，分为suicidal NETosis（占20-25%，依赖NOX激活和核DNA释放）和vital NETosis（涉及线粒体DNA囊泡运输）；NOX依赖途径中配体结合TLR/IgG-Fc受体触发内质网钙释放激活PKC磷酸化NOX2亚基组装NADPH氧化酶产生ROS；NOX非依赖途径由钙离子载体直接诱导增加胞内Ca²⁺激活PAD4；染色质解凝依赖PAD4介导的组蛋白精氨酸向瓜氨酸转化及NSP介导的组蛋白水解（中性粒细胞弹性酶降解F-actin后转位至核水解H3和H4）；GSDMD在NET挤出中的作用仍有争议。Entotic cell death特征为活性同型细胞主动侵入相邻细胞形成cell-in-cell结构，核心调节途径为Rho-ROCK-肌动蛋白收缩轴（RhoA/B/C、Rac1-3和Cdc42经GEFs和GAPs调节活性循环，Rho-GTP激活ROCK磷酸化MLC2促进肌动蛋白与肌球蛋白II相互作用增加收缩性）；E-钙黏蛋白、P-钙黏蛋白和α-连环蛋白是CIC结构形成的核心分子。Lysosome-dependent cell death以溶酶体膜透化（LMP）为起始事件，LMP后溶酶体组织蛋白酶释放入胞质触发细胞死亡，执行依赖胞质组织蛋白酶经直接降解细胞蛋白、切割BID激活MOMP、降解抗凋亡BCL-2家族成员和交叉激活其他RCD通路（坏死性凋亡、焦吐、铁死亡）诱导死亡，受内源性抑制剂（cystatins和serpins）、溶酶体膜稳定剂（HSP70）调节。Autophagic cell death依赖自噬核心机制（Atg产物）作为致死效应物，关键特征为异常激活的自噬通路直接介导细胞死亡，最典型形态学为自噬体与自溶酶体融合形成的广泛胞质空泡化；执行涉及选择性降解抗凋亡蛋白（BCL-2和c-IAP1/2）和关键代谢蛋白、过度线粒体自噬诱导能量代谢障碍、ferritinophagy介导的铁死亡激活，受TFEB、MAPK信号通路和亚型特异性机制（如autosis依赖的质膜Na⁺/K⁺-ATP酶活性）调节。

**Crosstalk between cell death pathways**

铁死亡与铜死亡在关键细胞代谢枢纽和离子稳态间存在复杂"对话"，构成多层网络（共享亚细胞靶点、相互关联的防御、相互依赖的代谢途径）：铜过载破坏TCA循环和Fe-S簇生物发生，削弱抗氧化防御（如PPP介导的NADPH生成受损）创造脂质过氧化条件促进铁死亡；铜离子经TAX1BP1介导的自噬途径促进GPX4降解驱动铁死亡；铁死亡诱导物（sorafenib或erastin）稳定FDX1并抑制GSH合成增加脂酰化DLAT聚集；GSH耗竭可能是两种死亡共有的机制（BSO已知可诱导两者）；MTF1经上调FTH1、TRIM31和ISCA2双向调节铁和铜代谢，同时抑制两者。铁死亡与坏死性凋亡功能上可互换（急性肾损伤中Acsl4缺失使细胞对铁死亡产生抗性同时增加对坏死性凋亡的易感性；Gpx4敲除的严重造血细胞缺陷性贫血可由Ripk3共敲除挽救）；HSP90作为双重调节因子结合稳定RIPK1促进坏死性凋亡，同时经分子伴侣介导的自噬途径促进GPX4降解驱动铁死亡；铁过载在缺血再灌注损伤期间既启动铁死亡也促进坏死性凋亡（诱导mPTP开放加剧RIPK1磷酸化）；代谢物（如丙烯醛）可诱导铁死亡但抑制坏死性凋亡执行（抑制MLKL寡聚化，可能经靶向HSP90）。铁死亡与焦吐间ROS是最核心的共同枢纽：焦吐中gasdermin介导的膜孔形成直接损害线粒体完整性触发mtROS产生（促进ferritinophagy释放铁扩大LIP并抑制铁死亡通路抗氧化因子）；铁死亡脂质过氧化产物（4-HNE）修饰NLRP3炎症小体关键位点促进其组装激活，形成ROS介导的双向放大环；自噬作为双向选择性调节枢纽（降解NLRP3炎症小体组分和GSDMD或清除ROS过量产生的受损线粒体抑制焦吐；ferritinophagy释放铁、mitophagy调节mtROS、CMA降解GPX4促进铁死亡）；cGAS-STING通路经招募NLRP3至内质网并介导其去泛素化调节焦吐，焦吐膜破裂和铁死亡线粒体损伤分别释放核DNA和mtDNA激活该通路；NF-κB通路转录调节NLRP3和pro-IL-1β同时上调SLC7A11增加GSH合成抑制铁死亡。铁死亡、铜死亡和disulfidptosis通过核心代谢网络（胱氨酸-GSH代谢、ROS稳态和葡萄糖-NADPH代谢）相互关联，核心调节网络由SLC7A11、GSH和p53三个关键因素组成：SLC7A11导入胱氨酸用于GSH合成抑制铁死亡，但在葡萄糖耗竭或NADPH耗竭时导致异常胱氨酸积累触发disulfidptosis；GSH作为GPX4辅因子阻断铁死亡并作为细胞内铜螯合剂抑制铜死亡；p53双向调节这些通路。PANoptosis是近年鉴定的独特协调细胞死亡形式，特征为凋亡、焦吐和坏死性凋亡的并发激活，不能仅抑制其中一个个体通路而阻断；由PANoptosome多蛋白复合物编排（整合传感器和效应分子确保单一信号节点受损时细胞仍能裂解执行自杀程序）；ZBP1是最典型的PANoptosome组装触发传感器（病毒或无菌刺激经JNK信号通路促进Z-NAs积累同时抑制ADAR1这一通常阻止Z-NAs激活ZBP1的宿主负调节因子，ADAR1经A-to-I碱基修饰防止内源性免疫刺激性dsRNA和Z-RNA积累，其Zα-Zα直接相互作用限制ZBP1结合RIPK3）；ZBP1介导的PANoptosome同时驱动caspase-1切割GSDMD（N-GSDMD焦吐）、caspase-3/7切割GSDME（N-GSDME凋亡）和RIPK3介导MLKL磷酸化（p-MLKL坏死性凋亡）；存在不依赖caspase-1/NLRP3的替代PANoptosome；TAK1缺失或改变可诱导细胞死亡和炎症反应，凸显PANoptosome作为"备用"防御机制的功能；细胞因子风暴综合征（严重病毒感染、CAR T细胞毒性、HLH）中TNF和IFN-γ协同激活JAK/STAT1/IRF1轴诱导NO产生，驱动caspase-8/FADD介导的PANoptosis，释放大量促炎细胞因子和DAMPs诱导旁分泌PANoptosis延续致命细胞因子风暴。自噬与凋亡间BCL-2-Beclin-1复合体是核心调节枢纽（经BCL-2的BH3结构域和Beclin-1的BH3样结构域形成）；JNK1磷酸化BCL-2于Ser69、Thr70和Ser87削弱其与Beclin-1相互作用；DAPK磷酸化Beclin-1于Thr119促进自噬；TRAF6介导Beclin-1在Lys117泛素化增强自噬；FADD与ATG5/ATG12/ATG16复合体结合使caspase-8被招募至自噬体膜启动和放大凋亡信号；p62与LC3相互作用介导caspase-8招募；FAP-1在自噬体中的自噬降解导致caspase-8释放启动凋亡信号。细胞器水平对话方面，线粒体是整合多种RCD通路的核心枢纽：经内在通路（BCL-2家族调节MOMP，细胞色素c释放形成凋亡小体激活caspase-3/7）编排凋亡，在线粒体caspase抑制下MOMP诱导的mtDNA和dsRNA释放分别激活cGAS-STING和MAVS依赖性I型干扰素通路桥接凋亡与炎症性细胞死亡；非致死性MOMP作为调节细胞存活、基因组稳定性和先天免疫的汇聚信号状态；线粒体功能障碍（mtROS过度产生和mtDNA泄漏）激活经典NLRP3炎症小体触发caspase-1介导的GSDMD切割，GSDMD-N端结构域在质膜和线粒体膜形成孔加剧mtROS释放和mtDNA外流形成正反馈环；线粒体动力学调节坏死性凋亡（过度DRP1介导裂变促进，长OPA1依赖性融合抑制）；线粒体代谢物（柠檬酸盐）可招募DRP1连接裂变与坏死性凋亡信号；PANoptosis中线粒体mtROS积累和mtDNA氧化触发PANoptosome组装，线粒体自噬抑制PANoptosis；线粒体在铁、铜和氧化还原代谢中的作用使其成为代谢相关RCD的关键调节因子。内质网应激桥接作用方面，ER在ER应激时激活UPR，是细胞死亡调节网络中的重要桥接通路，不仅触发凋亡级联还经调制脂质过氧化和铁代谢与铁死亡功能相互作用；铁死亡诱导物（ART、erastin、sorafenib、RSL3）抑制system Xc^-导致胞内胱氨酸严重不足，损害GSH合成使脂质过氧化物大量积累，同时破坏ER腔内氧化还原和钙稳态触发UPR；PERK途径是将铁死亡信号转导至凋亡信号的核心调节轴，PERK磷酸化eIF2α选择性上调ATF4表达，ATF4激活CHOP表达，CHOP以不依赖p53方式结合PUMA启动子区域诱导其特异性表达（这是连接ER应激与铁死亡-凋亡串扰的关键分子环节）；铁死亡诱导物单独经ER应激诱导PUMA表达但不能触发凋亡（PUMA因与抗凋亡BCL-2家族蛋白的动态平衡而保持失活），与TRAIL联合处理破坏促生存/抗凋亡平衡触发强大协同致死效应；caspase-8切割BID为tBID启动线粒体凋亡途径上游信号；铁死亡诱导的脂质过氧化加剧线粒体膜损伤形成正反馈环；Bax被鉴定为此类串扰中线粒体途径激活的关键分子介导因子。

**Pharmacological intervention and translational progress**

促死亡治疗（清除病理细胞）方面，癌症治疗中venetoclax是首个获FDA批准的选择性小分子BCL-2抑制剂，通过阻断抗凋亡蛋白BCL-2释放促凋亡蛋白（如BIM）诱导MOMP和凋亡；早期临床试验显示良好疗效但不可避免产生耐药性（CLL中BCL-2 G101V突变降低venetoclax结合亲和力约180倍；AML中FAB-M5亚型因BCL-2表达缺失转向MCL1依赖性OXPHOS产生耐药），与选择性MCL1抑制剂联合可能是克服AML耐药的策略。第二代BCL-2抑制剂lisaftoclax和sonrotoclax相继进入临床试验（sonrotoclax通过靶向BCL-2的P2口袋规避G101V突变耐药，与放疗联合诱导免疫原性铁死亡，与放疗和免疫检查点抑制剂联合达最佳抗肿瘤效果）；BCL-XL抑制剂开发长期受阻于剂量限制性血小板减少症（navitoclax的on-target血小板毒性），PROTAC技术（DT2216利用血小板低表达VHL实现组织特异性降解）、ADC（ABBV-155将BCL-XL抑制剂payload与B7H3靶向抗体偶联）和纳米药物递送（AZD0466封装双BCL-2/BCL-XL抑制剂AZD4320）等策略用于克服这一限制。MDM2抑制剂alrizomadlin（APG-115）特异性结合MDM2的p53结合口袋阻断MDM2-p53相互作用，增加PUMA和BAX表达促进凋亡，并可调节TME增强CD8+ T细胞活性、促进巨噬细胞M2向M1极化增强PD-1阻断疗效；idasanutlin（RG7388）III期研究因未达主要终点而终止，凸显MDM2抑制剂临床转化的复杂性；MCL1抑制剂面临on-target心脏毒性挑战（MCL1作为心肌细胞线粒体动力学和结构生理功能的核心调节因子，MCL1抑制剂使MCL1与DRP1解离触发线粒体碎裂导致心肌结构、心电图和收缩功能异常），BRD-810（快速代谢清除策略，大鼠平均滞留时间仅0.3小时）和NA1-115-7（首个共价MCL1抑制剂）等候选药物旨在规避该毒性；IAP拮抗剂tolinapant（ASTX660）经片段药物设计开发，对XIAP和cIAP1/2具有平衡强效拮抗作用，结合cIAP1/2诱导其蛋白酶体自我降解激活非经典NF-κB通路；survivin抑制剂YM155疗效有限且靶向特异性受到质疑（也可诱导自噬依赖性ROS介导的DNA损伤）。坏死性凋亡临床方面，GDC-8264是新型高选择性口服RIPK1抑制剂（经结构指导骨架跳跃从吡唑羧酸盐化合物开发，引入手性中心和氟原子修饰优化结合亲和力和代谢稳定性），对primate RIPK1抑制效力远强于rodent RIPK1（Kiapp=0.0007 μM vs 4.5 μM），不干扰RIPK1支架功能，在有效剂量下完全阻断RIPK1活性且无严重不良事件；ocadusertib（R552/LY3871801）是口服高选择性别构RIPK1抑制剂（体外酶学IC50为12-38 nM，有效阻断TNF诱导的坏死性凋亡驱动皮肤炎症，半衰期长、耐受性良好）；eclitasertib（SAR443122/DNL758）是选择性外周限制性口服RIPK1抑制剂（对PBMCs中RIPK1磷酸化的抑制超过90%，在重症COVID-19中显示更快炎症生物标志物缓解）；oditrasertib（SAR443820/DNL788）是脑渗透性小分子RIPK1抑制剂，在ALS和MS的II期临床试验中未达主要终点而终止；DNL747（SAR443060）因长期非临床毒理学显示狭窄安全窗限制其用于需要长期给药的慢性疾病而终止；RIPK1抑制剂代表抗坏死性凋亡剂的主要临床类别，RIPK3抑制可触发凋亡，MLKL缺乏合适药物结合口袋且面临物种特异性限制（仅对人有活性）。金属依赖性细胞死亡临床方面，在神经退行性疾病中deferiprone（DFP）是脑渗透性铁螯合剂，抑制铁死亡和α-突触核蛋白聚集（PD II期试验显示30 mg/kg/day持续一年降低黑质铁含量，ALS I/II期试验显示ALSFRS-R评分改善2分）；deferoxamine（DFO）经典铁螯合剂，鼻内给药绕过血脑屏障；PBT2是铜/锌/铁螯合剂（AD II期试验显示剂量依赖性降低脑脊液Aβ浓度）；CuII(atsm)是铜离子载体设计为恢复突变SOD1的金属结合能力（PD I/IIa期试验显示改善疾病严重程度和认知，但后续II期试验未观察到运动神经元病理缓解）；curcumin因低生物利用度和脑渗透差面临挑战。在癌症中，铜螯合剂D-青霉胺、trientine（铂耐药卵巢癌I期试验显示良好安全性，1/5例部分反应3例病情稳定）、四硫钼酸盐及其胆碱盐ATN-224（特异性耗竭肿瘤铜离子抑制血管生成和转移）；铜离子载体双硫仑（与铜离子形成复合物靶向p97分隔酶NPL4亚基诱导凋亡、铁死亡和铜死亡，II期试验显示联合化疗改善晚期NSCLC中位OS）；elesclomol通过铜向线粒体转运诱导铜死亡（黑色素瘤II期试验显示中位PFS从56天改善至112天，但III期SYMMETRY试验未达主要终点，基线LDH正常患者可能获益）；铁死亡诱导物包括system Xc^-抑制剂（柳氮磺胺吡啶、erastin衍生物PRLX93936）和GPX4抑制剂（RSL3、ML162、ML210）；金属纳米颗粒（氧化铁、铜基、钙基）提供靶向递送优势，与光热/光动力治疗协同；这些金属离子调节细胞死亡诱导物与化疗、放疗或免疫检查点抑制剂联合可协同增强疗效。在感染性疾病中，坏死性凋亡发挥双重作用（鼠伤寒沙门菌感染经I型干扰素信号促进巨噬细胞坏死性凋亡；流感病毒ZBP1作为RNA传感器招募RIPK3；SARS-CoV-2中过度活跃的坏死性凋亡促成"细胞因子风暴"和严重肺损伤）；焦吐同样发挥双重调节作用（肺炎链球菌PspA和PLY激活NLRP3或AIM2炎症小体；沙门菌鞭毛蛋白和III型分泌系统针蛋白激活NAIP/NLRC4炎症小体；志贺菌MxiI经NAIP2/NLRC4轴；病原体进化出逃避策略如沙门菌效应蛋白SopF阻断NLRP3和NLRC4炎症小体激活，志贺菌OspC3直接靶向GSDMD）；NLRP3抑制剂（tranilast、OLT1177）、caspase-1抑制剂（VX765）和GSDMD抑制剂（双硫仑、富马酸二甲酯）在多种感染模型中显示减少炎症组织损伤、降低病原体载量和提高生存率的疗效。抗死亡治疗（保护健康细胞）方面，神经保护剂开发中凋亡在阿尔茨海默病（Aβ沉积破坏BCL-2家族蛋白平衡增加促凋亡蛋白水平，miR-16-5p靶向BCL-2 mRNA）、帕金森病（α-突触核蛋白过表达导致线粒体膜氧化应激和细胞色素c释放启动线粒体介导凋亡）、亨廷顿病（mHTT破坏促生存/抗凋亡蛋白平衡显著上调BIM和BAX，BIM删除减少mHTT蛋白水平和神经元死亡）等神经退行性疾病中发挥关键作用。坏死性凋亡在神经退行性疾病中的证据：AD患者脑组织RIPK1和MLKL表达显著升高与神经元存活减少相关，抑制RIPK1激酶活性减少Aβ负荷并恢复记忆功能；AD患者脑中p-Tau和p-MLKL共表达提示Tau聚集可能触发坏死性凋亡；ALS中OPTN（经促进RIPK1蛋白酶体降解抑制坏死性凋亡）和TBK1的功能缺失突变与ALS发病相关（TBK1杂合子功能缺失突变在ALS患者中显著富集，TBK1突变斑马鱼中坏死性凋亡被激活且坏死性凋亡抑制剂增加存活率）；PD模型中坏死性凋亡机制主动介导多巴胺能神经元轴突变性。焦吐在神经退行性疾病中的关键介导作用：CNS驻留细胞（小胶质细胞、星形胶质细胞和神经元）中炎症小体（NLRP1、NLRP3、AIM2）激活导致GSDMD和GSDME切割、膜孔形成、细胞裂解和IL-1β/IL-18及DAMPs释放；AD中Aβ斑块和高磷酸化tau触发NLRP3炎症小体激活；PD中α-突触核蛋白聚集体激活小胶质细胞NLRP3炎症小体驱动GSDMD依赖性焦吐；ALS中聚集的TDP-43和突变SOD1诱导神经元GSDME切割；多发性硬化中GSDMD和GSDME在脱髓鞘病灶上调（GSDMD介导少突胶质细胞死亡，GSDME损害小胶质细胞髓鞘碎片清除）；星形胶质细胞焦吐（NLRP3/caspase-1/GSDMD信号）破坏血脑屏障完整性，胶质细胞释放的促炎细胞因子和ROS进一步促进内皮细胞裂解增加BBB通透性促进免疫细胞浸润；临床证据显示患者外周血和CSF中炎症小体组分和切割GSDMs水平升高，凸显焦吐介质作为诊断生物标志物的潜力。金属稳态在神经退行性疾病中：不同疾病表现特征性金属离子分布异常（PD中黑质和红核显著铁沉积，CSF铁/铁蛋白比可作为疾病进展潜在标志物；AD中大脑皮层、海马区铁、铜和锌水平升高与Aβ斑块和tau缠结共定位；ALS中左侧中央前回和丘脑铁积累伴CSF多种金属离子异常；HD中基底节铁沉积与疾病严重程度正相关伴锰、铜和锌分布失调）；金属离子螯合剂（去铁胺、氯碘羟喹、槲皮素、去铁酮）通过螯合过量金属离子、减少氧化应激和抑制病理性蛋白聚集发挥神经保护作用（去铁酮在临床试验中显示改善运动功能降低脑铁水平的潜力）。

**Conclusions and perspectives**

靶向细胞死亡通路（凋亡、坏死性凋亡、铁死亡、铜死亡）的主要障碍是实现治疗特异性同时保护健康组织，核心代谢和细胞死亡机制的普遍存在性（BCL-2家族蛋白、RIPK1/3、GPX4）需要创新策略聚焦治疗指数和最小化脱靶毒性；疾病独特的生化特征（如癌细胞中变化的LIP或神经退行性疾病中失调的氧化还原稳态）为选择性靶向"金属细胞死亡"（铁死亡和铜死亡）提供途径，未来努力必须聚焦开发利用这些脆弱性的组织特异性递送系统（如工程化纳米颗粒载体，响应局部pH变化、缺氧或特定酶在肿瘤微环境内特异性释放铁死亡诱导物或铜离子载体）。铁死亡和铜死亡的活动由代谢和离子组状态定义（不同于基因突变），迫切需要开发临床可部署的检测方法测量LIP、游离铜水平和特定脂质过氧化产物（4-HNE和MDA），先进成像技术和质谱平台将至关重要；患者分层将日益依赖反映特定细胞死亡通路"适应性"的功能性生物标志物（GPX4和FSP1在铁死亡中、FDX1和LIAS在铜死亡中的表达和活性），与基因组和转录组数据整合将创建真正精准医学的多维特征谱。"代谢检查点"概念将营养感应、氧化还原平衡和线粒体动态与焦吐、坏死性凋亡、PANoptosis和铁死亡耦合，特定代谢物（如itaconate和乳酸）和细胞器串扰决定炎症应答，将这些枢纽重新定义为可成药节点；合理联合策略对克服治疗耐药和调节疾病微环境至关重要（"双通路攻击"策略可 Engaging替代非凋亡细胞死亡途径绕过耐药机制，如在AML中将venetoclax与铁死亡诱导物（GPX4抑制剂）联合，在KRAS突变肿瘤中同时抑制致癌信号（KRAS^G12C或MEK抑制剂）并调节铁/铜代谢诱导铁死亡或铜死亡产生合成致死相互作用）；铁死亡诱导物或NLRP3炎症小体激活剂与免疫检查点抑制剂联合将免疫排斥"冷肿瘤"转化为炎症"热肿瘤"。将venetoclax或MEK抑制剂与金属调节剂联合的策略需仔细优化以最大化合成致死作用同时管理复杂药物-药物相互作用；纳米载体需精确优化生化阈值以真正最小化全身毒性；患者分层范式必须从静态基因组学评估演进为动态离子组和功能评估，标准化临床可部署的检测方法和开发敏感的高空间分辨率质谱成像平台将是关键。总之，"金属依赖性细胞死亡"（铁死亡、铜死亡）的发现及对已确立通路间串扰的深入理解正在桥接无机化学、代谢组学和细胞生物学创造药物发现的新跨学科范式，为治疗耐药性癌症、炎症性疾病和神经退行性疾病等难治性疾病提供前所未有的机会，未来研究焦点正从靶向单一蛋白转向更整体的调节复杂细胞代谢网络和离子稳态的方法。