Chestnut Studying
摘要
Innate immunity, cell death and inflammation underpin many aspects of health and disease. Upon sensing pathogens, pathogen-associated molecular patterns or damage-associated molecular patterns, the innate immune system activates lytic, inflammatory cell death, such as pyroptosis and PANoptosis. These genetically defined, regulated cell death pathways not only contribute to the host defence against infectious disease, but also promote pathological manifestations leading to cancer and inflammatory diseases. Our understanding of the underlying mechanisms has grown rapidly in recent years. However, how dying cells, cell corpses and their liberated cytokines, chemokines and inflammatory signalling molecules are further sensed by innate immune cells, and their contribution to further amplify inflammation, trigger antigen presentation and activate adaptive immunity, is less clear. Here, we discuss how pattern-recognition and PANoptosome sensors in innate immune cells recognize and respond to cell-death signatures. We also highlight molecular targets of the innate immune response for potential therapeutic development.
先天性免疫、细胞死亡和炎症是健康和疾病许多方面的基础。先天性免疫系统在感知到病原体、病原体相关分子模式或损伤相关分子模式时，会激活溶解性、炎症性细胞死亡，如焦亡和 PANoptosis。这些由基因定义和调控的细胞死亡途径不仅有助于宿主抵御传染病，还能促进导致癌症和炎症性疾病的病理表现。近年来，我们对其基本机制的了解迅速加深。然而，先天性免疫细胞如何进一步感知凋亡细胞、细胞尸体及其释放的细胞因子、趋化因子和炎症信号分子，以及它们如何进一步放大炎症、触发抗原递呈和激活适应性免疫，目前还不太清楚。在这里，我们讨论先天性免疫细胞中的模式识别和 PANoptosome 传感器如何识别细胞死亡信号并做出反应。我们还强调了先天性免疫反应的分子靶点，以开发潜在的疗法。
前言
健康的活细胞不会引发炎症，而受到感染、压力或濒临溶解性细胞死亡的细胞则有能力引发炎症。引发炎症的细胞死亡方式被定义为炎症性细胞死亡。炎症性细胞死亡可以是偶然的，即细胞质膜受到物理或创伤性破坏；也可以是受调控的，即细胞质膜受到基因编码的受体和/或信号蛋白的激活。一种表征明确的调节性细胞死亡途径是炎性体依赖性焦亡，其定义是炎性 Caspase、人 Caspase-1、-4、-5 或小鼠 Caspase-1 和-11的激活，导致膜孔形成和由 Gasdermin 蛋白驱动的细胞溶解性死亡。PANoptosis 是由先天性免疫传感器启动的另一种先天性免疫细胞死亡途径，由 Caspase 和受体相互作用丝氨酸-苏氨酸激酶（RIPKs）通过 PANoptosome 驱动。PANoptosome 是先天性免疫传感器针对病原体、病原体相关分子模式（PAMP）、损伤相关分子模式（DAMP）、细胞因子或同源变化组装的多蛋白复合物，可驱动PANoptosis。这一途径主要是在与生理相关的感染性和炎症性疾病条件下被激活。坏死性凋亡是在没有 Caspase-8 的情况下发生的另一种细胞溶解性死亡途径，由 RIPK3 和效应物混合系激酶域样伪激酶（MLKL）驱动。细胞死亡途径的动力学因细胞类型和宿主哺乳动物物种而异。例如，人和小鼠的先天性免疫细胞（如巨噬细胞）表达一系列先天性免疫传感器和细胞死亡蛋白，与非免疫细胞（如成纤维细胞）相比，它们更容易受到先天性免疫凋亡性细胞死亡的影响，而后者表达的细胞死亡蛋白子集更为有限，这表明坏死性凋亡在这些细胞中的作用更为突出。
先天性免疫炎症细胞死亡的促炎效应主要是由细胞因子和细胞内成分驱动的，细胞死亡时，细胞因子和细胞内成分会主动或被动地分泌出来。在细胞溶解性死亡过程中，哺乳动物细胞会发生气球样膨胀，随后质膜发生物理渗透和破裂。先天性免疫裂解细胞死亡过程中的质膜破裂会促进内源性成分的非选择性释放。释放的细胞质成分不再被模式识别受体（PRRs）的免疫学检测所掩盖，因此可能具有免疫刺激作用，并能触发信号通路，启动和扩大炎症反应。
PRRs 是重要的先天性免疫传感蛋白，包括 Toll 样受体（TLRs）、NOD 样受体（NLRs）、AIM2 样受体（ALRs）、C 型凝集素受体（CLRs）和视黄酸诱导基因-I（RIG-I）样受体（RLRs）。细胞质核酸受体家族也在不断扩大，包括 cGAS 样受体（cGLRs）和 Zα 域样受体（ZLRs），其创始成员分别是 cGAS 和 Z-DNA 结合蛋白 1（ZBP1）。这些 PRRs 可共同感知各种 PAMPs 和 DAMPs。PAMPs 包括任何病原体衍生的成分、毒素和毒力因子，它们能驱动免疫反应的激活，并能在细胞死亡时从受感染细胞中释放出来。DAMPs 也称为 alarmins，用于描述受损或死亡细胞释放的内源性或新合成的分子。DAMPs 的例子包括 ATP、组蛋白、代谢物、核 DNA 和线粒体 DNA、RNA、S100 蛋白和尿酸。许多 DAMPs 及其同源 PRRs 在生理条件下驱动炎症的实际或相对作用尚不清楚。例如，ATP 可在细胞培养实验中诱导炎症；但在小鼠体内，ATP 的促炎症作用只有在特定炎症条件下（如肝脏热损伤）才能生理学地观察到，而在对外源性注射的坏死细胞的反应中却观察不到。可能并非所有的 DAMP 都具有生理性促炎作用，其实际作用可能被死亡细胞释放的 DAMP 和宿主的 PRR 之间的功能冗余所掩盖。
除了经典的 DAMPs 外，哺乳动物细胞在细胞死亡过程中也会分泌细胞因子和趋化因子，并能激活免疫反应，如白细胞介素-1α（IL-1α），一种经典的警报因子，以及 IL-1β 和 IL-18，由焦亡细胞分泌，用于招募和激活白细胞。因此，对 PAMPs 和 DAMPs 的免疫感知以及对细胞死亡过程中释放的细胞因子的免疫反应具有重要的病理生理学后果，影响着感染和免疫的过程以及癌症、脓毒症和自身炎症性疾病的发展，为进一步了解免疫系统如何识别 PAMPs 和 DAMPs、细胞因子信号如何驱动发病机制以及如何对这些过程进行治疗干预提供了理论依据。
在本综述中，我们将从 PRRs 的角度概述细胞死亡的免疫感应以及与细胞死亡相关的 PAMPs、DAMPs 和细胞因子。我们还探讨了细胞生物学以及先天性免疫与细胞死亡之间联系的生理和病理后果。
Toll样受体
TLRs 是位于细胞表面或内膜上的跨膜 PRRs 家族，可识别一系列 PAMPs 和 DAMPs。目前已发现 10 个人类 TLRs 和 12 个小鼠 TLRs。这些 TLRs 可激活转录因子 NF-κB 和 STAT3，从而驱动炎性细胞因子和 I 型干扰素（IFNs）的产生，并刺激许多生物过程。虽然 TLR 参与的典型反应是促炎和促生存信号，但 TLR 信号也可诱导细胞死亡。
TLR2 和 TLR4
TLR2 和 TLR4 是 PAMPs 的感应器，分别识别脂蛋白和脂多糖（LPS）；此外，这两个 TLR 还能检测 DAMPs。例如，在动脉粥样硬化小鼠模型中，低密度脂蛋白受体缺乏（Ldlr-/-）小鼠基因缺失 TLR2 和载脂蛋白 E 缺乏（Apoe-/-）小鼠基因缺失 TLR4 可减少疾病的发生，这表明这些 TLRs 可能能识别 DAMPs。目前出现了许多可激活 TLR2 和 TLR4 的候选 DAMP，但这些 DAMP 是否特异性地来源于垂死细胞或死亡细胞尚不清楚。存在于细胞外基质、细胞周区和血液中的糖胺聚糖透明质酸（又称玻尿酸）可激活急性肺损伤患者的 TLR2 和 TLR4，引发炎性细胞因子的产生，并在小鼠急性肺损伤期间维持上皮细胞的完整性。垂死或死亡细胞释放的组蛋白可直接与 TLR2 和 TLR4 相互作用，导致小鼠树突状细胞和小鼠产生 TNF 和 IL-6。
虽然 TLR2 和 TLR4 能识别许多相同的 DAMP，但它们也能表现出特异性。在人类和小鼠的 CD4+T 细胞中，组蛋白能激活 TLR2，但不能激活 TLR4，并促进 CD4+T 细胞分化成炎性 T 辅助细胞 17（TH17），从而可能产生病理效应。携带组蛋白、DNA 和其他蛋白质的核小体也被认为能被 TLR2 感知，但不能被 TLR4 感知。此外，TLR2 而非 TLR4 能感知透明质酸结合蛋白多糖 versican，这种蛋白多糖由 Lewis 肺癌细胞系分泌38。在骨髓细胞中，TLR2 被 versican 激活后，会驱动注射 Lewis 肺癌细胞系的小鼠发生 TNF 依赖性转移。TLR4 可识别游离脂肪酸，诱导巨噬细胞、脂肪细胞和小鼠肝脏产生促炎细胞因子，导致胰岛素抵抗，这是糖尿病的前兆。TLR4 还是吞噬细胞释放的钙蛋白 S100A8 和 S100A9（又分别称为 MRP8 和 MRP14）的传感器，这些蛋白在严重败血症患者中会升高。TLR4及其附属蛋白MD2形成了一个信号传导受体复合物，可直接与S100A8结合，在LPS和大肠杆菌诱导的小鼠内毒素血症反应中，S100A8和S100A9都会扩大TLR4依赖性TNF的产生。皮肤硬皮病患者体内升高的细胞外基质分子纤连蛋白外域 A 和 tenascin-C，可激活成纤维细胞中的 TLR4，引发皮肤纤维化和/或延迟小鼠和人体皮肤器官组织中纤维化的消退和愈合。
血红蛋白是许多传染性疾病以及炎症和溶血性疾病中细胞死亡和红细胞（RBC）裂解过程中释放的另一种 DAMP。在遗传性球形红细胞增多症和镰状细胞性贫血中，血红蛋白驱动慢性炎症和组织损伤的前馈循环，导致疾病。TLR2 和 TLR4 被血红蛋白激活，并通过 MyD88 发出信号，驱动对血红蛋白和 PAMP 刺激的先天性炎症反应。综上所述，DAMPs 激活这些 TLRs 显然对宿主不利。
TLR3，TLR7 和 TLR9
内体 TLRs（TLR3、TLR7 和 TLR9）具有感应核酸的功能。TLR3 是双链 RNA（dsRNA）的感应器，可被巨噬细胞中坏死中性粒细胞的 RNA 激活，诱发炎症，并导致肠道缺血和多微生物败血症组织损伤的小鼠死亡。TLR9 是 CpG DNA 的传感器，可与死亡细胞释放的 DNA 结合，特别是与内源性抗菌肽 LL37或坏死细胞释放的核蛋白 HMGB1 复合物结合的 DNA。当 HMGB1 与 DNA 或含 DNA 的免疫复合物复合时，TLR9 与 HMGB1 结合受体 RAGE 相互配合，诱导浆细胞树突状细胞分泌 TNF 和 IFNγ，并使自反应性 B 细胞扩增。这两类细胞的共同作用被认为是导致小鼠患上自身免疫性系统性红斑狼疮的原因。HMGB1 增强了 CpG DNA 激活小鼠巨噬细胞和树突状细胞中 TLR9 的能力，这可能是由 HMGB1 和 TLR9 之间的相互作用介导的。另一项研究显示，DNA 可直接与 RAGE 结合，从而使 RAGE 将 DNA 运送到内质体上的 TLR9，有效降低了激活 TLR9 所需的 DNA 量。
在小鼠肝损伤模型中，对乙酰氨基酚（又称扑热息痛）导致肝细胞凋亡，释放出 DNA 激活窦状内皮细胞中的 TLR9，推动炎性体激活和肝脏发炎。在另一种无菌炎症模型中，小鼠缺乏磷脂酶 D3（PLD3）和 PLD4，由于单链 DNA（ssDNA）和单链 RNA（ssRNA）的积累，小鼠会自发出现炎症性肝损伤，基因缺失或抗体阻断 TLR9 或 TLR7 可部分防止病理炎症和自发性致命性嗜血细胞淋巴组织细胞增生症（HLH）。
TLR9 还能感知疑似由细胞机械创伤释放的循环线粒体 DNA。线粒体 DNA 或与红细胞结合的线粒体 DNA 在创伤患者以及小鼠和人类的脓毒症和肺炎期间都会增加。线粒体 DNA 可增强 CpG DNA 激活人类中性粒细胞中 TLR9 的能力，从而导致 IL-8 的产生。表达在红细胞上的 TLR9 也能捕获循环 DNA，从而通过巨噬细胞的吞噬作用清除红细胞，并诱导小鼠产生局部和全身细胞因子。当存活的癌细胞识别来自化疗杀死的癌细胞的 DNA 并促进炎症和抗肿瘤反应时，TLR9 的感应也是有益的。因此，内源性核酸可通过内体 TLRs 诱导炎症反应，有证据表明核酸的来源可能来自坏死细胞和线粒体。
炎症小体和PANoptosomes
炎症小体是由炎症小体传感器激活的细胞膜多组分信号复合物家族，在大多数情况下，炎症小体传感器会招募适配蛋白PYCARD（又称ASC），然后是炎症性的Caspase-1。Caspase-1 的活化会导致促炎细胞因子原-IL-1β 和原-IL-18 以及膜孔形成蛋白 Gasdermin D 蛋白的蛋白水解，从而介导脓毒症。
PRR 传感家族的多个成员，包括 NLRs 和 ALRs，都有调节炎症小体形成或充当炎症小体形成传感器以驱动焦亡的作用。除了炎症小体，许多相同的 PRRs 还可能调节或组装称为 PANoptosomes 的独特细胞死亡复合物，从而介导PANoptosis。在 PANoptosis 中，除了由 Gasdermin D 介导的 IL-1β 和 IL-18 释放外，包括 Gasdermin E 在内的其他 Gasdermins 以及其他刽子手，如 MLKL 和 ninjurin-1（NINJ1），也会驱动细胞死亡，并释放数百种其他蛋白质使炎症持续，包括小鼠巨噬细胞的 DAMP galectin-1 和细胞因子 IL-1α，以及人和小鼠中性粒细胞的 S100A8 或 S100A9。PANoptosis 与多种炎症性疾病有关，包括艾卡迪-古铁雷斯综合征 、脑缺血7、细胞因子风暴 、HLH 、和脓毒症，以及细菌、病毒和真菌感染。因此，确定 PAMPs、DAMPs 和细胞因子在许可 PANoptosis 过程中的相对作用是一个活跃的新兴研究领域。全面了解 PANoptosis 如何在 COVID-19 等全身性炎症疾病中被阻断或在肿瘤发展过程中被激活，有望为许多慢性健康疾病的治疗提供治疗进展。
NLRP3 炎症小体和 PANoptosome
NLRP3 是迄今发现的用途最广的炎症小体传感器蛋白，通常被称为 PAMPs 和DAMPs的全局传感器。被称为 “斑点 ”的直径为 0.5 到 1 µm 的炎症小体寡聚结构形成于炎症小体激活的细胞的细胞质中；这些斑点在共聚焦显微镜下很容易观察到，由 ASC 组成，排列成直径为 8 到 15 nm 的丝状结构。NLRP3斑点也会从细胞尸体中释放出来，并激活细胞外的Caspase-1。这些斑点已被用作一组自身炎症性疾病的血清生物标志物，这些疾病在人类中被称为低温霉素相关周期性综合征或自身免疫性疾病，被邻近的巨噬细胞吞噬后，斑点会在受体细胞中引发第二轮 NLRP3 炎症小体激活。因此，NLRP3斑点是DAMPs，也是炎症小体介导的炎症的强有力的延续者。
NLRP3 对溶解性死亡细胞尸体和与细胞死亡相关的 DAMP 具有高度响应性，特别是ATP、β-淀粉样蛋白、biglycan、内源性晶体、游离脂肪酸、组蛋白、线粒体DNA、RNA和 S100A8 或 S100A9。一般来说，NLRP3 并不直接与 DAMPs 结合，NLRP3 对这些 DAMPs 的反应主要是在体外条件下证实的。据报道，在小鼠无菌炎症模型中，NLRP3 能感知肝脏热损伤引起的坏死中性粒细胞释放的 ATP，促进局部炎症和循环中性粒细胞粘附到肝窦。化疗诱导的凋亡细胞释放的 ATP 还能激活树突状细胞中的 NLRP3 炎症小体-IL-1β 通路，并驱动小鼠体内的抗肿瘤细胞毒性 CD8+T 细胞反应。然而，没有证据表明 ATP 会驱动药物诱导肝损伤或注射坏死细胞23 的小鼠发生炎症，这表明要么没有达到引发炎症所需的 ATP 浓度，要么 NLRP3 在这些实验模型中没有作用。此外，针对 ATP 和细菌 PAMPs 等 NLRP3 触发器，很可能会通过 PANoptosis 发生依赖 NLRP3 但不依赖 Caspase-1、Gasdermin-D 的裂解细胞死亡。在这种情况下，与 PANoptosis 相关的 Caspase 和刽子手会被激活，并形成包含 ASC、Caspase-8 和 RIPK3 的 PANoptosome 复合物，从而将 NLRP3 定位为激活 PANoptosis 的 PANoptosome 传感器。此外，除了在炎症小体依赖性焦亡和作为 PANoptosome 传感器中发挥关键作用外，NLRP3 还是其他几个 PANoptosome 的组成部分，下文将对此进行讨论。
NLRP3 还能感知关节组织中由尿酸形成的针状单钠尿酸盐结晶，从而导致痛风。NLRP3 炎症小体驱动 IL-1β 分泌的能力促成了这种病理表现。在小鼠中，基因缺失编码 IL-1R 的基因可减少中性粒细胞在单钠尿酸诱导的腹膜炎中的涌入。在人体中，抗IL-1生物疗法对痛风的治疗非常有效。单钠尿酸诱导的巨噬细胞溶解性细胞死亡与 NLRP3 和 GasderminD无关，这意味着即使药物抑制了 NLRP3，其他 DAMPs 仍会释放。阻断 NLRP3 对人类痛风治疗的效果尚不明确，但一项 2b 期试验显示，口服 NLRP3 抑制剂达潘苏腈能有效减轻痛风发作患者的关节疼痛。
NLRP3 在感应和响应血小板中的 DAMPs 方面也发挥着新的作用。S100A8 和 S100A9 是中性粒细胞的 DAMPs，占人类中性粒细胞中细胞膜蛋白总含量的45%，它们在严重脓毒症患者中的水平升高。人和小鼠中性粒细胞通过 Gasdermin D 孔释放的 S100A8 或 S100A9 可触发小鼠血小板中 NLRP3 炎症小体的组装。然后，这些血小板会发生焦亡，并通过释放氧化线粒体 DNA 和引发中性粒细胞释放更多 S100A8 或 S100A9 来扩大炎症反馈回路。
AIM2 炎症小体和 PANoptosome
AIM2 是一种细胞质炎症小体传感器，能与 dsDNA 结合，在感染、炎症性皮肤病和肠道疾病以及癌症等情况下都有很好的表征。在感染中，导致 AIM2 激活的 DNA 的确切来源被认为来自微生物或微生物组；然而，AIM2 在宿主抵御不携带 DNA 的 RNA 病毒--甲型流感病毒（IAV）中的作用被确认，这表明宿主 DNA 可能参与其中。IAV M2 蛋白的离子通道活性和 IAV PB1-F2 蛋白的线粒体定位诱导线粒体 DNA 和氧化 DNA 释放到巨噬细胞的细胞质中，并从巨噬细胞释放到细胞外。
一项研究进一步证明，AIM2 能从濒死细胞中感知宿主 DNA，该研究显示，小鼠在接受细胞毒性药物伊立替康处理后，自身 DNA 被释放到胃肠道，被外泌体捕获并输送到肠道细胞中，从而激活 AIM2。在另一个小鼠模型中，DNA 被输尿管梗阻造成的肾脏损伤中的白细胞吸收。AIM2 对 DNA 的感应得到了使用缺乏 AIM2 的小鼠的证据的支持，这些小鼠减轻了伊立替康诱导的肠道炎症和腹泻，降低了流感诱导的肺部炎症、发病率和死亡率，并减轻了肾损伤、纤维化和炎症。
除了形成炎症小体外，AIM2 还会针对生理相关的触发因素，如单纯疱疹病毒 1（HSV1）和土拉弗氏菌等，组装一个 PANoptosome。在这一复合体中，ZBP1 和 Pyrin 与 ASC 和 Caspase-1 以及 Caspase-8、RIPK1 和 RIPK3 一起被招募。PANoptosis 的激活需要感染活的病原体，活的病原体会同时释放 PAMPs 和 DAMPs；相比之下，仅用细菌 PAMP 模拟物 poly（dA:dT）处理会诱导炎症小体激活，而不是 PANoptosome 的形成。这些发现凸显了在生理环境下，PANoptosis 和焦亡之间在应对濒死细胞以及释放的细胞因子和 DAMPs 时的关键区别。
ZBP1-PANoptosome
ZBP1-PANoptosome 是第一个被发现的 PANoptosome，它是在 IAV感染时形成的。它在冠状病毒感染期间 IFN 治疗的病理生理学中也起着关键作用，而且还发现 ZBP1-PANoptosome 会在 IFN 和核输出抑制剂（NEI）的联合刺激下形成。在这种情况下，KPT-330 等 NEI 可阻止 ADAR1 从细胞核中输出。鉴于 IFN 会上调 ZBP1 及其负调控因子 ADAR1 的表达，有证据表明 NEI 会限制 ADAR1 的活性并间接促进 ZBP1-PANoptosome 的组装，其中包括 NLRP3、ASC、caspase-1、caspase-6、caspase-8 和 RIPK3。IFN 和 KPT-330 的这种组合促进了 ZBP1 介导的 PANoptosis，并减弱了小鼠体内肿瘤的生长。
NLRC5- 和 NLRP12-PANoptosome
最近发现 NLRC5 和 NLRP12 是 PANoptosome 复合物中的关键传感器。NLRP12 被确定为 PAMPs 和 DAMPs（如血红蛋白和 LPS、Pam3 或TNF）特定组合的传感器。随后，NLRC5-PANoptosome 被确定为激活 PANoptosis 以应对 NAD+耗竭，这是疾病期间常见的情况。在这个复合体中，包括 NLRC5、NLRP12 和 NLRP3 在内的多个 NLR 之间存在协调活动，这表明哺乳动物中也形成了与植物中类似的 NLR 网络。依赖 NLRC5 和 NLRP12 的 PANoptosis 依赖于转录因子 IRF1，它在血红蛋白和 PAMPs 或 TNF 的作用下上调 NLRC5 和 NLRP12。然后，NLRP3、ASC、Caspase-1、Caspase-8 和 RIPK3 被招募到 PANoptosome，导致 PANoptosis。Nlrp12-/-和Nlrc5-/-小鼠在药物诱导溶血联合 LPS 暴露过程中对急性肾损伤和致死具有抵抗力。此外，在结肠炎和 HLH模型中，NLRC5 缺乏也能提供保护。因此，抑制 NLRC5 或 NLRP12 对治疗高度多样化的刺激（包括病原体介导的溶血或其他红细胞疾病）可能是有益的。
RIPK1-PANoptosome
最初的研究表明，RIPK1-PANoptosome 在 TAK1 缺失的巨噬细胞中形成于 LPS 信号的下游。LPS 介导的细胞死亡需要 RIPK1，但不需要它的激酶活性，这说明它在多蛋白复合物的形成中具有支架功能。事实上，在缺乏 TAK1 的情况下，RIPK1 与 NLRP3、ASC、Caspase-1、Caspase-8 和 RIPK3 形成复合物，介导PANoptosis。虽然 TAK1 在 LPS 或 TNF 等刺激下促进细胞存活，但 TAK1 也是通过抑制 RIPK1 实现 PANoptosis 的细胞内在负调控因子。在体内抑制 TAK1 可诱导脓毒症样状态，这表明组成性活跃的 PAN 凋亡过程可产生不受调控且可能致命的全身性炎症。
细胞因子诱导的 PANoptosome
TNF 和 IFNγ 是一种特殊的细胞因子组合，在炎症性疾病中经常升高。TNF 和 IFNγ 通过 JAK、STAT1 和 IRF1 信号在巨噬细胞中上调一氧化氮的产生，诱导 PANoptosome 的形成，而 PANoptosome 是 SARS-CoV-2 感染、脓毒症、HLH 和细胞因子休克期间造成细胞死亡和致死的原因。然而，促进 PANoptosome 形成所需的特定传感器仍然未知。尽管如此，这种细胞因子诱导的 PANoptosome 对治疗癌症具有潜在的治疗意义，因为 TNF 和 IFNγ 会触发黑色素瘤和白血病以及结肠和肺部肿瘤细胞的 PANoptotic 细胞死亡。
C凝集素受体
CLRs 是一大类携带一个或多个 C 型凝集素识别结构域的细胞表面或分泌型PRRs 。它们主要识别碳水化合物结构，为宿主提供抵御病原体的能力，但 CLRs 也能与死亡细胞结合并吞噬它们，感知 DAMPs 并触发或抑制炎性细胞因子的产生、抗原递呈和 T 细胞反应。某些 CLR 与哺乳动物活细胞上表达的内源性配体结合，但其他 CLR 能感知从濒死或死亡细胞中释放的 DAMP。
MINCLE
人类 MINCLE 和小鼠 MINCLE（又称 CLEC4E）在巨噬细胞和树突状细胞上表达，可识别致病真菌马拉色菌和细菌分枝杆菌以及死亡细胞和DAMP。MINCLE 与小核核糖核蛋白剪接体相关蛋白 130（SAP130）结合，也可能与相关蛋白 SAP49、SAP145 和 SAP155 结合。在 SAP130 的作用下，MINCLE 与含免疫受体酪氨酸基激活基序（ITAM）的适配体 FcRγ 结合，并通过适配体蛋白 SYK 和 CARD9 发出信号，驱动巨噬细胞产生 TNF 和趋化因子 CXCL2（又称 MIP-2），导致中性粒细胞被招募到小鼠受伤部位。
此外，MINCLE 还能识别受损哺乳动物细胞释放的代谢物糖脂 β-葡糖基甘油酰胺。β-葡糖基甘油酰胺通常存在于内质网或高尔基体中，在体内平衡过程中不太可能暴露于细胞表面的 MINCLE。在受到 LPS 刺激或细菌感染时，β-葡糖基甘油酰胺的生成量会增加，随后的细胞死亡提供了一种生理情景，β-葡糖基甘油酰胺可被释放出来并与邻近细胞上的 MINCLE 相互作用。在对β-葡糖基甘油酰胺做出反应时，MINCLE 会激活 CARD9，驱动 TNF 和 MIP-2 的分泌，并诱导小鼠树突状细胞上 costimulatory 分子 CD40、CD80 和 CD86 以及 MHC class II 的表达。
使用中和 DNA aptamer 或抗体抑制 MINCLE 可降低化学诱导的小鼠炎症性肠病（IBD）的严重程度，这表明在炎症性疾病中靶向 MINCLE 可能是有益的。然而，通过比较野生型小鼠和Clec4e-/-小鼠，发现MINCLE在另外两种细胞死亡诱导的炎症实验模型中没有作用：注射坏死的EL4肿瘤细胞导致中性粒细胞炎症反应，以及对乙酰氨基酚治疗导致肝细胞坏死。在癌症发展方面，将表达重组 SAP130 的胰腺导管腺癌细胞注射到野生型小鼠体内，其生长速度快于缺乏 MINCLE 的小鼠，这表明 SAP130 对 MINCLE 的激活是有害的，会促进胰腺癌的癌变。
CLEC1A
CLEC1A在人和小鼠树突状细胞、巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞和内皮细胞上都有表达。CLEC1A 可直接与血浆蛋白富组氨酸糖蛋白以及坏死细胞表面表达的 E3 泛素连接酶 TRIM21 结合。CLEC1A 的作用因疾病背景和细胞类型而异。在富含组氨酸糖蛋白的感染反应中，CLEC1A 可介导人类中性粒细胞吞噬细菌。在人或小鼠细胞被紫外线或 X 射线辐射杀死时，CLEC1A 与死细胞上表达的 TRIM21 结合，抑制传统 1 型树突状细胞向 CD8+T 细胞的交叉呈递，促进小鼠肿瘤生长。使用 CLEC1A 融合蛋白阻断 CLEC1A 可延长注射 MC38腺癌的小鼠的存活时间，这表明 CLEC1A 对疾病有促进作用。
CLEC2D
CLEC2D 存在于小鼠巨噬细胞的质膜和内质体上，可感知组蛋白。组蛋白由活化的中性粒细胞释放，是中性粒细胞胞外捕获器的一部分，也可以以 DNA 结合形式存在于核小体中，或以不含 DNA 的八聚体蛋白形式存在。CLEC2D 通过识别所有组蛋白的 N 端尾部区域和H1 的 C 端尾部区域，可感知不含 DNA 的组蛋白和与 DNA 结合的组蛋白，包括组蛋白变体 H1、H2A、H2B、H3 和 H4。与大多数 CLRs 不同，CLEC2D 自身不能诱导信号传导，因为它缺乏ITAM。被 DNA 结合的组蛋白激活后，CLEC2D 会将 DNA 传递给内质体中的 TLR9，从而触发细胞因子的产生，从而增强对乙酰氨基酚过量诱导的小鼠肝损伤和致死率。
CLEC9A
CLEC9A（又称 DNGR-1）在小鼠 CD8α+树突状细胞和人类树突状细胞上表达，它能识别经紫外线处理后二次坏死的哺乳动物细胞。人和小鼠 CLEC9A 可直接与坏死细胞分泌的肌动蛋白丝结合，对 F-肌动蛋白的亲和力不大。然而，CLEC9A 与 F-肌动蛋白之间的结合由于多价相互作用而得到加强，这种多价相互作用是由 CLEC9A 的配体结合域与两个肌动蛋白原丝界面上的三个肌动蛋白亚基相互作用决定的。
此外，F-肌动蛋白相关的运动蛋白肌球蛋白 II 也暴露在坏死细胞中，可促进 CLEC9A 与 F-肌动蛋白的结合。这种死细胞识别途径可激活 SYK 信号，但不会导致 CD8α+树突状细胞产生细胞因子。相反，CLEC9A 可促进坏死细胞碎片向回收内质体输送，导致吞噬体破裂，从而使抗原交叉呈现给 CD8+T 细胞。此外，CLEC9A 还能激活酪氨酸磷酸酶 SHP-1，并抑制传统 1 型树突状细胞在全身感染真菌白色念珠菌时产生趋化因子 CXCL2。CLEC9A 对早期损伤的感知（可能是通过白念珠菌感染引起的肌动蛋白释放）减少了 CXCL2 介导的中性粒细胞募集、坏死性胰腺炎和病理学。
CLEC12A
CLEC12A 可直接与死亡的哺乳动物细胞结合，导致 CLEC12A 蛋白交联并抑制SYK。SYK 由携带 ITAM 或 ITAM 类主题的细胞表面受体激活；然而，CLEC12A 则携带基于免疫受体酪氨酸的抑制主题（ITIM），这表明 CLEC12A 的功能活性是抗炎的。CLEC12A 能感知人类和小鼠死亡细胞的尿酸单钠结晶。缺乏 CLEC12A 的小鼠在注射单钠尿酸盐结晶或 X 射线照射诱导胸腺细胞杀伤后，对中性粒细胞涌入的敏感性降低。在小鼠对 X 射线照射的反应中，CLEC12A 还能通过增强 RNA 感应 RIG-I 信号通路来驱动 I 型（IFN）反应。这种情况下的生理 RIG-I 配体尚不清楚，CLEC12A 在其他核酸感应途径中的潜在更广泛效应也不清楚。
cGAS样受体
cGAS 是 cGLR 家族的细胞质 PRR，可识别DNA。激活后，cGAS 生成第二信使环鸟苷酸-腺苷酸（cGAMP），与适配蛋白 STING 结合并激活STING。STING 招募并激活激酶 TBK1，促进转录因子 IRF3 的激活和 I 型 IFN 的产生。cGAS 可直接感知来自感染性病原体的 DNA 和同一细胞内错误定位的自身 DNA。
最近提出的 DNase II 缺乏症介导的疾病模型提供了最有力的证据，证明来自死亡邻近细胞的 DNA 也会激活 cGAS。小鼠 DNase II 缺乏会导致溶酶体中积聚未消化的 DNA，引起 TNF 和 IFN-β 反应、胚胎死亡和自身免疫性疾病。据报道，致病 DNA 来自凋亡细胞、红细胞前体细胞或 DNase II 缺乏的细胞核内。自身 DNA 也可在缺乏 DNA 核酸酶 TREX1 的细胞的细胞质中积累，但自身 DNA 来自另一个濒死细胞的证据有限。早期研究表明，在Dnase2-/-小鼠中遗传性缺失 TLR3、TLR9 或 MyD88 和 TRIF 不能防止胚胎致死和疾病，但缺失 I 型 IFN 受体 1（IFNAR1）可防止胚胎致死，但不能防止多关节炎，这表明其他 DNA 感知 PRRs 和其他细胞因子参与其中。后来的研究表明，在Dnase2-/-小鼠体内缺失 STING 或 cGAS 会导致细胞因子产生减少，并能防止胚胎死亡和炎症性关节炎，这与体外实验表明坏死细胞触发小鼠巨噬细胞产生 STING 依赖性 IFNβ 的结果相吻合。与 cGAS 催化 cGAMP 生成以激活 STING 的作用相一致的是，在缺乏 cGAS 的Dnase2-/-小鼠胎儿肝脏中 cGAMP 不会积累。
cGAS-STING 通路还能激活 NF-κB，导致 TNF 和 IL-6 的产生。这种额外的信号传导能力可能部分解释了为什么Dnase2-/-Ifnar1-/-小鼠或携带 STING 突变体（STINGS365A/S365A ）的Dnase2-/-小鼠（STINGS365A/S365A 不能诱导 I 型 IFN 信号传导，但保留了诱导 NF-κB 激活的能力）仍然会发生多关节炎。针对 TNF 或 IL-6 受体的中和抗体可缓解Dnase2-/-STINGS365A/S365A 小鼠的多关节炎。Dnase2-/-Ifnar1-/-小鼠中 STING、AIM2 或 TLR 合子蛋白 UNC93B1 的额外基因缺失也会减轻多关节炎的严重程度。由于 PRRs 的复杂性，人们得以开发和微调针对自身 DNA 引发的自身炎症性疾病的疗法。
在肿瘤发生过程中，cGAS 和 STING 也参与感知死亡细胞的DNA。注射到小鼠体内的肿瘤细胞的标记 DNA 在树突状细胞内被发现，cGAS、STING 和 IRF3 驱动着暴露于照射肿瘤细胞或凋亡细胞的树突状细胞诱导 IFNβ。小鼠树突状细胞与辐照肿瘤细胞之间的物理分离或肌动蛋白聚合抑制剂均可抑制 STING 依赖性 IFNβ 的产生和交叉呈递，从而支持树突状细胞吞噬死亡细胞至关重要的模型。这一过程促使树突状细胞将肿瘤相关抗原交叉呈现给 CD8+T 细胞，从而诱导小鼠产生抗肿瘤免疫。针对阻断含免疫球蛋白样结构域分子 CD47 的抗体，肿瘤衍生的线粒体 DNA 被树突状细胞吞噬，从而激活 cGAS-STING 通路，促进小鼠的肿瘤排斥反应。这是通过抗体介导干扰肿瘤细胞上的 CD47 与树突状细胞上的信号调节蛋白α（SIRPα）之间的结合，激活依赖 NOX2 的吞噬体酸化延迟和被吞噬线粒体 DNA 的降解。这种延迟可维持 cGAS 感知所需的 DNA 浓度。肿瘤细胞的基因组或线粒体 DNA 是如何释放到受体细胞的细胞质中以激活 cGAS-STING 通路的，目前尚不清楚。一种不同的模式认为，肿瘤细胞中组成型活性 cGAS 催化 cGAMP 的产生，cGAMP 激活邻近非肿瘤细胞中 STING 依赖性 IFN-β 的产生，从而导致自然杀伤细胞的抗肿瘤反应。然而，cGAMP 在肿瘤细胞和非肿瘤细胞之间的直接转移许可 STING 激活和体内免疫反应仍有待检验，因为 cGAMP 在体内的转移主要受限于细胞外磷酸酶/磷酸二酯酶-1（ENPP1）对细胞外 cGAMP 的降解。
RIG-I样受体
RLRs 存在于细胞质中，其家族成员 RIG-I 可感知较短的 dsRNA，另一家族成员 MDA5 可感知较长的dsRNA。这两种受体都能通过适配蛋白 MAVS 触发 I 型 IFN 和促炎细胞因子的产生。虽然 RLRs 与病毒病原体的免疫反应最为相关，但它们也能感知内源性 RNA 形式的 DAMPs。线粒体 dsRNA 通常会被迅速降解，但由于线粒体 RNA 螺旋酶 SUV3 和多核苷酸磷酸化酶PNPase 的缺失，线粒体 dsRNA 可能会累积。线粒体 dsRNA 逃逸到细胞质中，激活 MDA5 和 I 型 IFN 的产生，这可能是PNPase 基因突变患者临床表现的原因。此外，ADAR1缺陷或突变诱导的腺苷-肌苷 RNA 编辑缺陷也会导致人和小鼠体内可被 MDA5 感测到的内源性 RNA 的积累，某些肿瘤中 ADAR1 的缺失会使它们对免疫原性细胞死亡敏感。尽管这些研究表明，在同一细胞内，存在定位错误或累积的自身 RNA 触发 RNA 感应机制，但从死亡细胞中释放的细胞外 RNA 是否能激活邻近细胞中的 RLR 还未见报道。RNA 可被动地从濒死或死亡细胞中释放出来，也可通过细胞外囊泡释放出来，但这种 RNA 会被细胞外 RNases 快速降解。然而，由于细胞外 RNA 的功能缺陷，细胞外 RNA 有可能积累到可激活 RLR 的数量。
未来展望
炎性细胞死亡是先天性免疫激活的一个关键结果，同时也是导致慢性炎症和病理的 PRR 感应的驱动力和持续力。揭示先天性免疫细胞死亡与病理炎症之间的联系，对于理解基础细胞生物学、确定治疗策略至关重要。来自死亡或死亡细胞的 DAMPs 以及 PRRs 对它们的感应所产生的生物效应主要表现为炎症的扩大和免疫细胞的招募，这可能会导致有害的组织损伤、愈合延迟、细胞因子风暴、转移和胰岛素抵抗。这些效应导致癌症、糖尿病、脓毒症和其他炎症的发生。不过，也有文献记载了 PRR 感知细胞死亡的一些保护作用，包括降低炎症反应的程度、诱导交叉呈递和抗肿瘤免疫。因此，PRRs 可以感知相同的细胞尸体、DAMPs 和细胞因子，但却能产生趋同或相反的结果。PRRs 如何精确地相互整体协调，从而对同一个濒死或死亡细胞产生一致的细胞反应，目前仍不清楚。答案可能在于空间上不同的多蛋白复合物，它们在细胞内组织和执行 PRRs、Caspase 和 RIPKs 的各种活动，并在 PANoptosome 等单一信号中心进行协调。
从治疗的角度来看，阻断感知细胞死亡过程中释放的 PAMPs、DAMPs 和细胞因子的 PRRs 的策略可以预防炎症和病变。使用抗-TNF 和抗-IFNγ 抗体抑制 PANoptosome 的活化可预防 SARS-CoV-2 感染、脓毒症、HLH 和细胞因子休克期间的死亡。此外，阻断 NLRP12-PANoptosome 的活化可防止溶血性疾病模型的发生，而抑制 NLRC5-PANoptosome 可防止 PANoptosis 在 NAD+耗尽时活化，并降低溶血性疾病、结肠炎和 HLH 模型中的发病率和死亡率。阻断 DAMPs（如 HMGB1）在减少肺炎球菌脑膜炎、中风、阿尔茨海默病和其他几种中枢神经系统疾病和炎症性疾病的动物模型中的病理变化和死亡率方面也显示出良好的效果。为在治疗上激活 PRRs 以发挥有益作用，可考虑在抗肿瘤疗法中使用 IFN 和 NEIs 激活ZBP1-PANoptosome，还应考虑通过其他 PRRs 靶向 PANoptosis 的其他策略。继续进行研究以确定应对细胞死亡的关键 PRR 传感途径，有望为新的诊断和预后生物标志物以及疾病治疗的进步铺平道路。
