前段时间为大家分享了一篇细胞焦亡与神经退行性疾病相关的综述，相信大家已经在里边找到了不少重要信息。今天为大家分享一篇细胞焦亡与肿瘤的综述，希望大家能够找到肿瘤研究细胞焦亡的切入点。文章今年三月份发表在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF：13.493）。

当然了，这篇综述篇幅较长，所以准备了两个版本。

一、太长不看版

时间线上来说，细胞焦亡从1986年持续至今。细胞焦亡由gasdermin家族介导。细胞焦亡的分子机制包含了经典途径（caspase-1）、非经典途径（caspase-4/5/11）、caspase-3/8途径和颗粒酶介导途径。已有研究细胞焦亡在黑色素瘤、乳腺癌、结直肠癌、胃癌、肝细胞肝癌、肺癌、宫颈癌和白血病中与肿瘤的发生发展密切相关。相关疗法包含Gasdermin相关疗法、炎性小体相关疗法、Caspase 1 相关疗法。此外，细胞焦亡与肿瘤治疗有一定负面影响。

二、完整版

摘要

目前，细胞焦亡（pyroptosis）因其与先天免疫和疾病的关联而受到越来越多的关注。随着gasdermin家族的发现，细胞焦亡的研究范围得以扩展。大量的证据表明细胞焦亡能够影响肿瘤的发展。在不同的组织和遗传背景中，细胞焦亡与肿瘤的关系是多种多样的。在这篇综述中，我们提供了细胞焦亡的基本知识，解释了细胞焦亡与肿瘤的关系，并且聚焦于细胞焦亡与肿瘤治疗的意义。此外，我们进一步总结了细胞焦亡作为潜在肿瘤治疗策略的可能性，并且描述了细胞焦亡引起的放疗和化疗副作用。简而言之，细胞焦亡对于肿瘤来说是一把双刃剑。合理利用这种双重作用将有助于我们进一步探索肿瘤的形成和发展，并为患者开发基于焦亡的新药提供思路。

介绍

最早对焦亡的研究可以追溯到1986年。Friedlander在报告中指出，用炭疽致死毒素（LT）处理原代小鼠巨噬细胞导致细胞死亡和细胞内容物快速释放。Cerretti 等人和Thornberry等人，观察到于 1989 年首次发现的ICE（白细胞介素-1β-转化酶，caspase-1），是一种炎症性半胱天冬酶，将前体 IL-1β 加工成成熟的 IL-1β。

1992 年，Zychlinsky 等人首次发现细胞焦亡，他们在革兰氏阴性细菌病原体志贺氏菌感染的巨噬细胞中发现了自杀。

1996 年，Chen等人报道了志贺氏菌的入侵质粒抗原 B (ipaB) 可以直接与 ICE 结合并导致该酶在受感染的巨噬细胞中被激活。这种形式的细胞死亡最初被认为是细胞凋亡，因为它的一些特征类似于细胞凋亡，例如依赖半胱天冬酶、DNA 损伤和核凝聚。之后，这种细胞死亡形式被观察到与细胞凋亡不同。

2001年，D'Souza 等人提出了pyroptosis，它来自希腊词根pyro（火/发烧）和ptosis（to-sis，坠落），用来描述促炎性程序性细胞死亡。这是细胞焦亡的第一个定义，它区分了细胞焦亡和细胞凋亡（细胞死亡的非炎症程序）。

2002 年，炎症小体首次被认为可以激活炎症性半胱天冬酶并加工 pro-IL-1β。之后，Petr 等人发现当宿主感染沙门氏菌时，非经典 caspase-11 可以在不依赖 caspase-1 的情况下诱导细胞死亡。细胞焦亡长期以来被认为是 caspase-1 诱导的单核细胞死亡。后来有报道称在这个过程中caspase-1或caspase-11/4/5被激活，gasdermin D（GSDMD）被裂解，N端结构域可以寡聚化形成细胞膜孔，诱导细胞膜破裂。有趣的是，近年来的报道表明 GSDMD 介导的细胞焦亡可以被一些因素阻断。Caspase-3/7 在 Asp87 位点切割 GSDMD，导致 GSDMD 的焦亡活性失活。此外，运输 (ESCRT) 机制所需的内体分选复合物可以消除质膜上的 GSDMD 孔，从而抑制 GSDMD 介导的细胞焦亡，并限制炎症小体激活后 IL-1β 的释放。Humphries等人发现三羧酸循环的中间产物富马酸盐也抑制了细胞焦亡。富马酸和富马酸二甲酯 (DMF) 都可以通过琥珀化 GSDMD 的半胱氨酸来防止 GSDMD 被半胱天冬酶加工和激活。

2017 年，Wang和Rogers等人表明化学治疗剂还可以通过激活 caspase-3 剪切 GSDME 来诱导细胞焦亡。随后，caspase-8 被证明会引起细胞焦亡并影响炎性体功能。

2020 年，据报道颗粒酶 B (GzmB) 可以直接切割 GSDME 并激活细胞焦亡，进一步激活抗肿瘤免疫反应并抑制肿瘤生长。同年，研究人员发现发现细胞毒性淋巴细胞中的颗粒酶 A (GzmA) 通过穿孔素进入靶细胞，并通过在 Lys229/Lys244 位点水解 GSDMB 诱导细胞焦亡，使我们重新认识了细胞焦亡。最近，焦亡取得了进一步的进展。Hou等人。发现在缺氧条件下，激活的 p-Stat3 促进核 PD-L1 易位。核 PD-L1 和 p-Stat3 协同促进 GSDMC 的表达，巨噬细胞来源的 TNF-α 激活的 caspase-8 可以在 D365 位点将 GSDMC 裂解为 N-GSDMC，最终导致细胞焦亡（图一）。

图1.细胞焦亡时间线

肿瘤使用多种策略来避免或限制细胞死亡途径。在某些情况下，肿瘤可以通过不同的方式被杀死，例如细胞凋亡、坏死、自噬和细胞焦亡。细胞凋亡和其他死亡方式是被广泛研究的重要抗癌防御机制，但目前尚未完全了解细胞焦亡与癌症之间的关系。细胞焦亡与神经系统疾病、传染病、自身免疫性疾病、心血管疾病和肿瘤密切相关。随着研究的深入，细胞焦亡与肿瘤的关系越来越清晰，为临床治疗提供了一些策略。

我们关注细胞焦亡的机制、各种肿瘤的不同功能以及潜在的临床价值。这些发现提高了人们对肿瘤的认识，并确定了许多潜在的癌症治疗方法。我们期待交流焦亡研究的最新成果及其在肿瘤学领域的发展。这些发现提高了对肿瘤的理解，并确定了许多潜在的肿瘤治疗方法。

GASDERMIN，细胞焦亡的刽子手

在2015年，细胞焦亡被定义未gasdermin介导的程序性死亡。Gasdermin超级家族由人类gasdermin A/B/C/D (GSDMA/B/C/D), gasdermin E (GSDME,也称为DFNA5) 和DFNB59 (Pejvakin, PJVK)构成（在小鼠中由Gsdma1-3, Gsdmc1-4, Gsdmd, Dfna5和Dfnb59构成）。在这些保守的蛋白中，GSDMD和DFNA5在细胞焦亡中研究得最深入。除Pejvakin之外，所有得这些蛋白都有两个保守的domain，N 端成孔域和 C 端阻遏域（PFD 和 RD）。大多数 Gasdermins 的 PFD 可诱导细胞焦亡，而 Pejvakin 尚未检测到这种情况。一般来说，gasdermins通过PFD和RD之间的相互作用维持寡聚化，并且RD可以抑制PFD的细胞毒作用。当宿主受到多种外源性或内源性因素的刺激时，gasdermin 被一些半胱天冬酶或颗粒酶裂解，N 端 PFD 与 C 端 RD 解离，然后 N 端 PFD 寡聚化并在细胞膜上形成孔隙，导致炎症分子的释放和细胞焦亡。虽然已经报道了许多gasdermin蛋白家族被链接到人类疾病，具体机制和作用还有待研究。

细胞焦亡的特点

Pyroptosis 由“pyro”和“ptosis”组成。“Pyro”的意思是火，表明了pyroptosis的炎症性质，而“ptosis”的意思是坠落，这与其他形式的细胞程序性死亡是一致的。细胞焦亡和细胞凋亡有一些相似之处，例如 DNA 损伤和染色质凝聚。有趣的是，焦亡细胞在细胞膜破裂前出现肿胀，并在细胞膜表面出现许多气泡状突起。同样，细胞凋亡过程中也会发生膜起泡，而 caspase-3 是该过程所必需的。然而，细胞焦亡的独特形态特征明显不同于细胞凋亡。一般认为细胞凋亡是一种安全的死亡形式，但细胞焦亡会引起炎症，被细胞外或细胞内刺激激活，如细菌、病毒、毒素和化疗药物。事实上，与坏死相关的爆炸性破裂不同，细胞焦亡会由于质膜渗漏而导致细胞质变平。此外，半胱天冬酶的激活或颗粒酶的释放导致 Gasdermin 寡聚化的 N 端和质膜中的孔形成（直径 1-2 μm），从而允许直径为 4.5 nm 的成熟 IL-1β/IL-18和直径为 7.5 nm 的 caspase-1 分别通过。同时，通过孔隙进入的水导致细胞肿胀和渗透裂解，从而导致质膜破裂和 IL-1β 和 IL-18 的释放。因此，焦亡细胞可渗透 7-氨基放线菌素 (7-AAD)、碘化丙啶 (PI) 和溴化乙锭 (EtBr)，因为这些染料的分子量较低。相反，与焦亡细胞相比，凋亡细胞保持膜完整性，因此这些染料无法染色它们。有趣的是，与凋亡细胞类似，膜联蛋白 V 也可染色细胞凋亡，并且染料与磷脂酰丝氨酸 (PS) 结合。因此，膜联蛋白 V 不能区分凋亡细胞和焦亡细胞。此外，凋亡小体是在细胞凋亡过程中形成的，而焦亡体是在细胞焦亡过程中形成的。有趣的是，焦亡体的直径与凋亡体的直径相似，它们的大小均为 1-5 µm。

此外，在细胞焦亡的早期有一种非常特殊的DNA损伤形式，dUTP缺口末端标记（TUNEL）染色呈阳性，这与凋亡不同。与凋亡相比，焦亡细胞的DNA损伤强度较低。细胞焦亡的 DNA 片段是随机的，细胞核保持完整而凋亡的 DNA 片段是有序的，细胞核被片段化。有趣的是，caspase 激活与细胞焦亡和细胞凋亡有关。最初，细胞焦亡被认为是与 caspase-1 相关的细胞死亡。值得一提的是，最近的研究表明，包括 caspase-3/4/5/6/8/9/11 在内的其他 caspase 也会引起其他不同细胞的细胞焦亡，并在先天免疫和肿瘤发生中起主要作用。Caspase-3 以前被认为是细胞凋亡的执行者，但有人认为 caspase-3 也可以通过裂解 GSDME 诱导细胞焦亡。更令人惊讶的是，凋亡相关蛋白 caspase-8 也可以直接裂解 GSDMD 以诱导细胞焦亡。此外，caspase-9 的激活也通过裂解和激活 caspase-3 参与细胞焦亡，同时caspase-6介导了GSDMC裂解。虽然目前的研究发现 caspase-1 和 caspase-4/5/11 仅与细胞焦亡有关，而 caspase-2、caspase-7 和 caspase-10 仅与细胞凋亡有关，随着研究的深入，caspases与细胞焦亡以及caspases与细胞凋亡之间的联系可能会在未来陆续报道。细胞凋亡受ATP水平的影响，细胞凋亡伴随着PARP的激活，导致ATP耗竭。然而，细胞焦亡的效应蛋白属于 gasdermin 家族。（表1，表2）

细胞焦亡的分子机制

经典途径

经典的细胞焦亡途径是由炎性小体组装介导的，伴随着GSDMD裂解和IL-1β和IL-18的释放。炎症小体是多分子复合物，当宿主抵抗微生物感染时会被激活，并促进适应性免疫反应的发展。此外，炎症小体还与非微生物疾病有关。有大量证据表明炎性体及其相关细胞因子在肿瘤发生（如增殖、转移和侵袭）中起着至关重要的作用。炎性体的组装始于胞质模式识别受体（PRRs，也称为炎性体传感器），它们能够识别病原体相关分子模式和危险相关分子模式（PAMPs 和 DAMPs）。PRRs的激活促进下游信号通路，导致I型干扰素的产生和促炎细胞因子的释放。在细菌和病毒等信号分子刺激细胞后，PRRs与前体caspase-1和ASC组装形成炎症小体。

目前，炎症小体传感器NLRP1、NLRP3、NLRC4、AIM2和pyrin能够组装典型的炎症小体，并且已经得到了比较深入的研究。大多数炎症小体由三个成分组成：（i）富含亮氨酸重复序列的蛋白质（NOD 样受体，NLRs），（ii）包含半胱天冬酶募集结构域（CARD）（ASC）的适配器凋亡相关斑点样蛋白，pro-caspase-1。NLR通常由一个富亮氨酸重复序列(LRR)、一个核苷酸结合寡聚结构域(NACHT)和一个CARD或pyrin结构域组成(PYD)， 153-156按其N端是否包含PYD或CARD分为NLRP或NLRC。在它们的N端有一个或多个CARD，例如NLRC4，但是它们包含PYD，例如NLRP1和NLRP3。与NLRP3相比，NLRP1在N端包含额外的功能发现domain(FIIND)和CARD domain。人类 NLRP1 在小鼠中携带三个旁系同源物：NLRP1a/b/c，而小鼠中的这些 NLRP1 缺乏 PYD。NLRP1b 已得到相对广泛的研究，并且对弓形虫、Val-boro-Pro 和炭疽杆菌炭疽致死毒素有反应。NLRP3 感知多种刺激，如毒素、病原体、代谢物、结晶物质、核酸和 ATP。各种 NAIP 蛋白对配体的初始识别对于 NLRC4 炎性体激活是必要的。人类 NAIP 可以直接与 3 型分泌系统 (T3SS) 的鞭毛蛋白和蛋白质结合。与人类 NAIP 相比，小鼠 NAIP1、NAIP2、NAIP5 和 NAIP6 分别识别 T3SS 的针、T3SS 的内杆、鞭毛蛋白和鞭毛蛋白。然后，NAIP 诱导 NLRC4 的募集和寡聚化以形成 NLRC4 炎性体复合物，导致 caspase-1 的裂解和细胞焦亡。实际上，非 NLRs，如 AIM2 和 pyrin 也可以形成炎性体。AIM2 由 C 端的正电 HIN-200 结构域和 N 端的 PYD 组成。HIN-200结构域能结合带负电的双链DNA（dsDNA，同时PYD可以招募ASC和pro-caspase-1来组装炎性小体。另一种炎性体传感器，pyrin，在宿主 RHO 家族的小 GTP 酶失活后被激活。Rho 灭活毒素，如艰难梭菌糖基转移酶 TcdB、副溶血性弧菌 VopS 和肉毒梭菌 ADP 核糖基化 C3 毒素可诱导 pyrin 炎症小体的组装。此外，YopE（鼠疫耶尔森氏菌GTP酶激活蛋白）和YopT（半胱氨酸蛋白酶）也触发pyrin炎症小体的激活。具体而言，丝氨酸残基的突变，例如 S208A 和 S242R，可解除磷酸化，导致 pyrin 活化。（图2）

图2.经典炎性小体的多种组装机制。

ASC 包含一个pyrin 结构域 (PYD) 和一个半胱天冬酶激活和募集结构域 (CARD)。CARD 是招募 pro-caspase-1 形成炎性体所必需的。一些 PRR 包含 CARD，允许直接招募 pro-caspase-1。炎症小体组装后，caspase-1 被激活，并水解成 2 个片段，形成二聚体，成为成熟的裂解 caspase-1。一方面，caspase-1 在 Asp275 位点切割苛性执行蛋白 GSDMD，形成 22 kDa C 端 (C-GSDMD) 和 31 kDa N 端 (N-GSDMD)。N-GSDMD 穿透细胞膜形成内径约 10-14 nm 的非选择性孔，导致细胞肿胀和细胞焦亡。另一方面，caspase-1 也将 IL-1β 和 IL-18 的前体裂解为成熟的 IL-1β 和 IL-18，它们通过 GSDMD 形成的孔释放，导致细胞焦亡。值得注意的是，炎症小体激活后，细胞可能会发生细胞焦亡或释放细胞因子而没有细胞死亡，但具体机制尚不清楚。一些研究表明 Toll 样受体衔接蛋白 SARM 参与了该调节。（图2，图3）

图3.细胞焦亡的分子机制

非经典途径

在非经典的细胞焦亡途径中，人 caspase-4/5（小鼠直向同源物 caspase-11）的上游感知复合物缺失，这些 caspase 可以通过 N 端 CARD 直接与细胞内脂多糖 (LPS) 结合而被激活。值得注意的是，氧化磷脂 1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphorylcholine（oxPAPC，一种 TLR4 激动剂）与 LPS 竞争结合 caspase-4/11，并减少非经典的巨噬细胞中的炎性体，但树突状细胞中没有。激活的 caspase-4/5/11 也可以将 GSDMD 裂解成 N-GSDMD，然后寡聚化并转移到细胞膜上，最终形成质膜孔。然而，caspase-4/5/11 不能切割 pro-IL-1β/pro-IL-18，但它们在一些细胞中能够通过 NLRP3/caspase-1 通路介导 IL-1β/IL-18 的成熟和分泌。此外，GSDMD 被 caspase-4/5/11 切割，导致 K +外流，诱导 NLRP3 炎性体的组装，最终导致细胞焦亡。值得注意的是，Yang 等人。发现 Pannexin-1 是另一种关键蛋白，它在由 caspase-11 诱导的非经典途径中介导细胞焦亡。在LPS的刺激下，活化的caspase-11可以特异性剪切和修饰Pannexin-1，引起细胞ATP的释放，从而诱导离子通道P2X7受体介导的细胞焦亡。另一个重要的观点是，老鼠BMDMs伴随Pannexin-1的不足同样能够导致k+的外流和NLRP3炎性小体介导caspase-1裂解，而不依赖P2X7，这与2011年的一篇报道一致。此外，在小鼠中敲除Pannexin-1防止内毒素休克，表明选择性 K +通道调节非典型 NLRP3 激活。

Caspase-3/8 介导的途径

gasdermin 蛋白家族的成员在结构上是高度保守的。除 DFNB59 外，所有 gasdermin 都包含 C 端和 N 端结构域，N 端是细胞焦亡的执行者。以前，细胞凋亡相关的半胱天冬酶（如 caspase-3/8）被认为不能刺激 gasdermin 诱导细胞焦亡，而研究表明化疗药物可以诱导半胱天冬酶 3 介导的 GSDME 裂解，并具有高 GSDME 表达和形成 N-GSDME 末端，导致肿瘤细胞焦亡。此外，在小鼠巨噬细胞中发现，耶尔森氏菌感染期间表达的效应蛋白 YopJ 可以抑制 TGF-β 活化激酶 1 (TAK1) 并诱导 Caspase-8 相关的 GSDMD 裂解，进一步改进和扩展了对细胞焦亡的理解。有趣的是，PD-L1 将 TNF 介导的细胞凋亡转化为乳腺癌细胞的细胞焦亡。缺氧条件下，p-Stat3促进PD-L1核转位，共同增强GSDMC的转录。在 TNF-α 的刺激下，Caspase-8 特异性裂解 GSDMC 产生 N-GSDMC，并在细胞膜上形成孔洞诱导细胞焦亡。巨噬细胞衍生的 TNF-α 诱导的肿瘤细胞焦亡需要体内核 PD-L1、caspase-8 和 GSDMC。此外，抗生素化疗药物还可以引发乳腺癌细胞中caspase-8/GSDMC介导的细胞焦亡。（图3）

颗粒酶介导途径

2020 年，刘等人报道，CAR T细胞通过释放GzmB快速激活靶细胞中的caspase-3，然后激活caspase-3/GSDME介导的焦亡途径，引起广泛的焦亡。最近，研究人员发现 GzmB 直接裂解 GSDME 并诱导细胞焦亡，进一步激活抗肿瘤免疫反应并抑制肿瘤生长。随后，据报道自然杀伤细胞和细胞毒性 T 淋巴细胞 (CTL) 通过细胞焦亡杀死 GSDMB 阳性细胞。杀伤作用是由淋巴细胞衍生的 GzmA 在 Lys229/Lys244 位点处的 GSDMB 裂解引起的。GSDMB 在一些组织中高度表达，特别是在消化道上皮，包括衍生肿瘤。该研究首次表明GzmA可以在非天冬氨酸位点水解gasdermin并形成孔隙，重新定义了细胞焦亡只能被caspases 激活的观点。（图3）

细胞焦亡在肿瘤中的作用

焦亡可能是多种肿瘤的关键部分。随着研究的深入，人们对细胞焦亡与肿瘤的关系越来越了解，并为临床治疗提供了一些启示。

细胞焦亡和黑色素瘤

黑色素瘤是一种常见的恶性肿瘤，通常与 BRAF 和 NRAS 突变有关。通过Corey等前期工作。发现来自 B16-Ova 细胞系的细胞焦亡相关蛋白 GSDME 发挥了肿瘤抑制作用。此外，已经发现具有 GSDME 缺陷的黑色素瘤细胞比野生型黑色素瘤细胞产生更大的肿瘤；因此，GSDME 可能具有真正的肿瘤抑制活性。2020 年，据报道，BRAF 和 MEK 抑制剂的组合可诱导黑色素瘤细胞中 GSDME 依赖性细胞焦亡。在免疫活性小鼠中，BRAF 抑制剂 + MEK 抑制剂导致 CD4+ T 细胞和 CD8+ T 细胞浸润增加，髓源性抑制细胞 (MDSC) 和肿瘤相关巨噬细胞 (TAM) 减少。在 BRAF 抑制剂 + MEK 抑制剂耐药的肿瘤中，BRAF 抑制剂 + MEK 抑制剂诱导的细胞焦亡和 GSDME 裂解的丧失与抗肿瘤免疫反应的降低有关。DHP1808是一种新型Hsp90/PI3K抑制剂，通过干扰Hsp90与EGFR的相互作用，抑制下游MAPK信号通路，有效诱导黑色素瘤细胞凋亡。然而，最近的一项研究发现，与 Hsp90 和 PI3K 抑制剂的组合相比，DHP1808 在肿瘤和肠组织中诱导的细胞焦亡较少，表明 DHP1808 是一种安全的药物，值得进一步开发。此外，z-YVAD-FMK 抑制了缺乏 R1 蛋白激酶活性 (ΔPK) 的 HSV-2 突变体诱导黑色素瘤细胞死亡的能力，表明 ΔPK 可以诱导细胞焦亡。有趣的是，由于细胞对 caspase-3 依赖性信号通路激活的敏感性增加，黑色素瘤细胞中依托泊苷耐药性的增加导致 GSDME mRNA 水平降低，从而触发程序性细胞死亡，并表明 GSDME 可能参与导致药物治疗的多模式机制恶性黑色素瘤治疗耐药。铁参与氧化还原循环和ROS的激活，而ROS被认为与癌症相关。Zhou 等人发现羰基氰化物间氯苯腙（CCCP）激活了氧化应激，铁显着增强了这种作用，随后是黑色素瘤 A375 细胞中的 Tom20 氧化和寡聚化。Tom20 促进 Bax 向线粒体募集，然后细胞色素 c 释放到细胞质中，激活 caspase-3，最终诱导 GSDME 裂解并引起细胞焦亡，表明铁可以增强激活 ROS 的药物的敏感性体内，并放大 ROS 信号以驱动细胞焦亡。Tom20 促进 Bax 向线粒体募集，然后细胞色素 c 释放到细胞质中，激活 caspase-3，最终诱导 GSDME 裂解并引起细胞焦亡，表明铁可以增强激活 ROS 的药物的敏感性体内，并放大 ROS 信号以驱动细胞焦亡。它还揭示了治疗黑色素瘤患者的潜在铁基干预策略。此外，eEF-2K 调节连接自噬和细胞焦亡的途径。eEF-2K 的抑制使黑色素瘤细胞对阿霉素更加敏感。然而，eEF-2K 调节 GSDME 的具体机制仍有待研究。据报道，过表达 GSDMB 的黑色素瘤细胞表现出明显的细胞焦亡特征。GSDMB 诱导细胞焦亡的机制与经典的半胱天冬酶途径无关，而是与由细胞毒性颗粒产生的穿孔素和颗粒酶介导的蛋白质裂解有关。据报道，NLRP1/NLRP3 的多态性可影响恶性黑色素瘤（MM）的易感性和结节性黑色素瘤（NM）的发生。与其他 NLRP 不同，NLRP1 的 C 端结构域包含一个 CARD 结合基序，该基序通过 CARD-CARD 与 pro-caspase-1 相互作用。因此，ASC 不参与 caspase-1 的 NLRP1 激活。2017年发现NLRP1不仅可以协同促进caspase-1介导的炎症小体激活，还可以抑制黑色素瘤caspase-2/9相关的线粒体凋亡，从而促进人黑色素瘤的发生。因此，NLRP1 可能是治疗人类黑色素瘤的新靶点。另外，野生型小鼠B16F10肺转移抑制作用是由NK细胞介导的，NLRP3在这个过程中发挥了重要作用。静脉注射 B16F10 黑色素瘤细胞后，野生型小鼠的肺转移明显多于 NLRP3 基因敲除小鼠。此外，NLRP3缺失对B16F10肺转移的保护作用依赖于NK细胞，而不依赖于CD4+和CD8+T细胞。NLRP3 的缺失增加了激活的 NK 细胞的数量，分泌更多的 IFN-γ，并杀死更多的肿瘤细胞以减少 B16F10 肺转移。这可能看起来很奇怪，因为宿主 NLRP3 的缺失抑制了促炎细胞因子的释放，这有助于 NK 细胞活化，但肿瘤微环境是独一无二的。NLRP3依赖性免疫抑制通路的干预可能是增强宿主对黑色素瘤转移抵抗力的潜在治疗策略。2020年，Okamoto等人发现人类黑色素瘤细胞通过NLRP3炎性体的结构激活自发分泌活性IL-1β，从而表现出自体炎症性疾病的特征。有趣的是，NLRP3 也可以破坏抗肿瘤疫苗的效果。基于树突状细胞疫苗接种的NLRP3缺陷型黑色素瘤细胞系B16F10小鼠的存活率显着高于其各自的对照组。存活率的增加归因于 NLRP3 缺失的肿瘤中 MDSCs 的数量较少，表明 NLRP3 在促进 MDSCs 到 TME 的迁移中发挥了作用。令人惊讶的是，NLRC4 在黑色素瘤中似乎发挥了不同于 NLRP1 和 NLRP3 的作用，它放大了巨噬细胞中的炎症信号并抑制了黑色素瘤肿瘤的生长，而与炎性体组装无关。NLRC4 炎症小体由 NLRC4、ASC 和 caspase-1 组成。与野生型小鼠相比，NLRC4 基因缺陷小鼠的肿瘤体积明显较大，而炎性体成分 ASC 和 caspase-1 敲除小鼠的肿瘤体积无明显变化，表明 NLRC4 介导的抗肿瘤调节在 B16F10 黑色素瘤模型中，生长与 NLRC4 炎症小体激活无关。此外，研究人员发现NLRC4的缺失与CD4+和CD8+T细胞无法产生INF-γ有关。虽然免疫治疗黑色素瘤增强内源性的效应T细胞应答已产生有希望的临床结果，还需要进一步的研究，以具体确定是否趋化因子产生的还原和CD4 +和CD8 + T细胞的产生INF人口-γ 直接影响肿瘤生长。炎性小体通过包含 CARD 的 ASC 调节 caspase-1 的激活。然而，ASC 通过对 NF-κB 和 IL-1β 的不同调节，在黑色素瘤的发病机制中发挥多种生理作用。一方面，ASC似乎通过激活caspase-1依赖性IL-1β分泌并增强其自主炎症NF-κB活性来诱导转移性黑色素瘤，表明ASC是转移性黑色素瘤的促癌因子；另一方面，ASC在原发性黑色素瘤中高表达，降低IKKα/β的磷酸化，抑制NF-κB的活性，从而发挥抗肿瘤作用。这些研究深入强调了炎症小体成分在黑色素瘤中的细胞类型和组织特异性作用。对ASC及其上下游分子或通路的深入研究可能会加深我们对黑色素瘤分子机制的理解，为抗黑色素瘤药物的设计提供新的分子靶点。特别是，多效性细胞因子 IL-1β/IL-18 还以自分泌或旁分泌方式促进黑色素瘤的生长、血管生成和转移。特别是，多效性细胞因子 IL-1β/IL-18 还以自分泌或旁分泌方式促进黑色素瘤的生长、血管生成和转移。特别是，多效性细胞因子 IL-1β/IL-18 还以自分泌或旁分泌方式促进黑色素瘤的生长、血管生成和转移。PD-1 由肿瘤携带者淋巴器官中活化的成熟 NK 细胞表达，也可以被 IL-18 上调。黑色素瘤中 IL-18 或 IL-18 结合蛋白的抑制足以刺激黑色素瘤模型中 NK 细胞依赖性免疫监视，表明 IL-18 可用作黑色素瘤中的免疫抑制细胞因子，以及抗 PD-1抗体在产生IL-18的人类恶性肿瘤中具有新的临床应用。

细胞焦亡与乳腺癌

乳腺癌是最常见的恶性肿瘤之一。乳腺癌中高水平的 GSDMB 与肿瘤进展有关，GSDMB 的过表达表明对 HER-2 靶向治疗的反应不佳。这意味着 GSDMB 可能是一种新型的肿瘤预后标志物。此外，高水平的 GSDMC 与乳腺癌的不良生存率有关。阿霉素、柔红霉素、放线菌素D、表柔比星等多种抗生素可促进细胞核PD-L1和GSDMC的表达，促进caspase-8的活化，导致乳腺癌细胞焦亡。在许多癌症中发现 GSDME 的低表达，低水平的 GSDME 也与乳腺癌患者的低存活率有关。2018 年，据报道二十二碳六烯酸在乳腺癌细胞中发挥抗肿瘤作用并诱导细胞焦亡，但这一过程可以被 caspase-1 抑制剂抑制。此外，p53 通过 GSDME 中特定的 p53 结合位点诱导 GSDME 的表达。有趣的是，DAC 恢复了 p53 和其他两个 p53 家族基因（p63gamma 和 p73beta）对 GSDME 的诱导，表明 GSDME 可能是 p53 家族的转录目标。此外，乳腺癌组织中的 GSDME mRNA 水平被下调，因为 GSDME 启动子在肿瘤组织中比在正常组织中更频繁地被甲基化。此外，GSDME 通过激活细胞焦亡增强了对三阴性乳腺癌的抵抗力。GSDME 甲基化与乳腺癌患者的淋巴结转移相关，表明 GSDME 启动子甲基化是人类乳腺癌的新型分子生物标志物。P2X7 信号通路已被发现与肿瘤发生有关。有趣的是，2015 年发表的一项研究表明，伊维菌素（FDA 批准的一种抗寄生虫药）诱导的乳腺癌细胞焦亡依赖于 ATP 的释放和 P2X7 受体的下游信号，这可以通过抑制 ROS、Ca 2+ /钙调蛋白依赖性蛋白激酶 II (CaMKII) 或阻断线粒体通透性转换孔 (MPTP)。伊维菌素诱导自噬和 ATP 和 HMGB1 的释放。自噬不仅可以抵抗多种化疗药物，还可以增强免疫原性，使癌细胞对免疫介导的杀伤更加敏感。P2X4/P2X7/Pannexin-1级联调控自噬和ATP释放，参与多种免疫细胞的募集和激活，起到正反馈回路的作用。因此，伊维菌素的抗癌特性不仅体现在其直接的细胞毒性上。增强的 P2X4/P2X7 信号可以进一步与富含 ATP 的肿瘤微环境相关，为嘌呤能受体调节肿瘤选择性和影响肿瘤免疫治疗的潜力提供线索。细胞焦亡相关的炎症小体和细胞因子 IL-1β 也似乎与乳腺癌的高复发率显着相关，并且对乳腺癌的增殖、血管生成、迁移和侵袭非常重要。与野生型小鼠相比，炎症小体缺陷小鼠的存活率更高。原位注射 PyT8 肿瘤细胞后，NLRP3 敲除小鼠的肿瘤生长和转移能力也低于野生型小鼠。趋化因子（C-C 基序）配体 2（CCL2）是 C-C 趋化因子家族的成员，可将骨髓细胞募集到炎症部位，并被证明可促进巨噬细胞浸润到肿瘤组织中。guo等人发现 IL-1β 刺激巨噬细胞和肿瘤细胞中的 CCL2 表达。更重要的是，靶向炎症小体/IL-1 信号通路可抑制体内乳腺癌的生长和转移。这些结果表明，抑制肿瘤微环境中炎症小体/IL-1 信号通路可能为乳腺癌的治疗提供新的视角。在牙周炎 (PI) 患者和小鼠模型中检测到细胞焦亡和由焦亡产生的 IL-1β。PI 和 IL-1β 促进了 CCL5、CXCL12、CCL2 和 CXCL5 的表达，它们募集 MDSC 和巨噬细胞以促进乳腺癌转移。类似地，使用抗CCL5抗体靶向CCL5（预后不良的炎性乳腺癌的突出标记在乳腺癌的许多临床标本检测）被描述为减少的免疫抑制活性MDSCs 和减少乳腺癌转移。慢性 PI 与乳腺癌转移风险之间存在直接关系，PI 诱导巨噬细胞、癌细胞和 MDSC 的募集。因此，建议炎症小体抑制剂用于抑制肿瘤进展。PI的干预可能是预防乳腺癌向头颈部转移的有效方法。肥胖与 ER 阳性乳腺癌风险升高有关。通常，肥胖患者的肿瘤微环境通过 NLRC4 炎性体的激活招募肿瘤浸润的骨髓细胞，并导致 IL-1β 的产生。IL-1β 通过脂肪细胞起源的血管生成和血管内皮生长因子 A (VEGFA) 的表达促进乳腺癌的进展。2020 年，jiao等人发现 NLRP1 炎性体参与了由人脐带间充质干细胞 (hUCMSCs)-CM 触发的乳腺癌细胞焦亡。令人惊讶的是，在 caspase-4 缺陷的 MCF7 细胞中，hUCMSC-CM 主要通过经典途径诱导细胞焦亡，而在 NLRP1 缺陷的 MCF7 细胞中，细胞焦亡主要通过非经典途径诱导。这些研究有助于确定潜在的乳腺癌治疗目标。

细胞焦亡与结直肠癌

结直肠癌是一种与基因突变、年龄、家族史、种族和生活方式相关的异质性疾病。GSDMC 的下调导致结直肠癌细胞增殖和增殖的显着减少，而 GSDMC 过表达促进细胞增殖，肿瘤发生表明 GSDMC 可能是结直肠癌的有希望的治疗靶点。GSDMD 在癌细胞中下调，而在正常结直肠上皮细胞中略微过度表达。2019 年，Ibrahim等人发现无论年龄或阶段如何，通过两种 CpG 的组合都可以准确区分结直肠癌和正常组织，表明 GSDME 是一种新的结直肠癌诊断指标。Lobaplatin 诱导的 ROS/JNK 信号转导，在结肠癌细胞中诱导 GSDME 介导的细胞焦亡。有趣的是，lncRNA RP1-85F18.6 在结直肠癌中过表达，在结直肠癌细胞的肿瘤发生和抑制细胞焦亡中起关键作用。已有研究证明与细胞焦亡相关的炎性小体可抑制肿瘤发生。据报道，与野生动物相比Nlrp1b (-/-)、Nlrp3 (-/-)、Nlrc4 (-/-)、Aim2 (-/-) 和 pyrin (-/-) 小鼠的炎症、发病率和肿瘤发生显着增加。此外，与正常组织相比，结肠癌组织中NALP1的表达降低。此外，DAC可以恢复NALP1的表达，从而抑制结肠癌的发生，表明NALP1是一种潜在的结直肠癌治疗标志物。葡聚糖硫酸钠（DSS）破坏上皮屏障，导致肠道菌群引起大量炎症。氧化偶氮甲烷 (AOM) 是一种强致癌物质，可对上皮细胞造成 DNA 损伤。DSS 的多周期给药促进慢性炎症，从而加速 AOM 诱导的结直肠癌的发展。尽管经过 DSS 处理的炎症消失的小鼠通常比野生型小鼠更容易发生诱导性结肠炎，但特定 NLRP 的结果可能会有所不同。一些研究还发现，NLRP1b、NLRP3和pyrin在结直肠癌早期通过促进IL-18的分泌促进上皮屏障再生来预防结直肠癌。尽管 DSS 治疗的炎症小体缺失小鼠通常比野生型小鼠更容易患结肠炎，但特定 NLRP 的结果可能会有所不同。已经表明，在 DSS 和 AOM + DSS 模型中，炎性体成分对急性和复发性结肠炎和结肠炎相关癌症 (CAC) 具有保护作用。具有 ASC 和 caspase-1 缺乏症的小鼠发病率增加。升高的肿瘤负荷与降低的 IL-1β 和 IL-18 水平有关。此外，Nlrp3 敲除小鼠的急性结肠炎、复发性结肠炎和 CAC 增加，但 NLRC4 缺失小鼠的疾病进展与野生型小鼠没有显着差异。缺乏 Nlrp3 炎性体也可导致 NK 细胞上的 IL-18 信号受损，并加剧肝脏中结直肠癌生长的转移性生长。有趣的是，炎症小体引起的免疫监视依赖于 NK 细胞，但不需要 T 细胞和 B 细胞。此外，Nlrp3 或 caspase-1 缺陷的小鼠对 AOM/DSS 诱导的炎症高度敏感，结肠肿瘤的负担显着升高。这是缺乏 Nlrp3 炎性体成分的小鼠中 IL-18 水平显着降低的结果。此外，有缺陷的炎症小体激活导致上皮完整性丧失，导致大量白细胞浸润和结肠中趋化因子的增加。这是由于小鼠体内 IL-18 的减少，导致更高的死亡率。因此，Nlrp3炎症小体在维持肠道稳态和预防结肠炎方面起着至关重要的作用。这些数据表明炎性体可以减少结肠炎和 CAC。然而，另一份报告显示，与野生型小鼠相比，NLRP3 缺陷小鼠在口服 DSS 后结肠炎的严重程度较低。可能是不同的实验方法和变量的内在差异导致了这些研究之间的显着差异。有趣的是，一份报告显示炎性体成分缺乏的小鼠，如 NLRP3-/- 小鼠，可能以肠道微生物群落的变化为特征。这表明不同动物设施之间肠道菌群的改变也可能是这些研究中观察到的差异的原因。此外，小鼠中缺乏ASC和caspase-1也容易发生DSS诱导的结肠炎和结肠有关的结直肠癌，这为炎症小体在结直肠癌炎症模型中的保护作用提供了大量证据。此外，IL-18也与大肠癌的发生发展密切相关。一方面，将重组 IL-18 注射到 caspase-1-/- 小鼠中可减少对葡聚糖硫酸钠 DSS 和 AOM 的反应的疾病进展或结果。另一方面，肠上皮细胞中 IL-18 或其受体 IL-18R 的缺失可诱导小鼠对 DSS 诱导的结肠炎产生抗性。因此，早期肠上皮细胞局部产生 IL-18 可能有利于损伤后上皮修复，而慢性炎症晚期过度产生 IL-18 可能促进肿瘤发展，表明这种与细胞焦亡相关的细胞因子可被视为治疗某些结直肠癌的免疫疗法的潜在候选者。

细胞焦亡与胃癌

胃癌是一种起源于胃细胞的恶性肿瘤，预后差，死亡率高。一项研究表明，GSDMA 是胃癌中的抑癌基因，但 GSDMB 过表达，并且在某些胃癌细胞中可以作为致癌基因。GSDMB 在大多数癌组织样本中高表达，但在大多数正常胃样本中不表达，并且可能与侵袭有关。相比之下，GSDMC 在胃癌中被下调，表明它可能起到肿瘤抑制因子的作用。同样，GSDMD 在胃癌细胞系和模型中的表达水平较低。此外，GSDMD 的下调可激活 STAT3 和 PI3K/PKB 信号通路的信号转导和激活剂，并调节细胞周期相关蛋白以加速 S/G2 期细胞转变，表明 GSDMD 下调可能有益于胃癌的治疗。已有研究发现化疗药物在高表达 GSDME 的胃癌细胞中诱导细胞焦亡而不是细胞凋亡。用5-氟尿嘧啶（5-FU）处理胃癌细胞系后，细胞似乎表现出细胞焦亡的特征。细胞焦亡主要由微生物感染引起，研究发现，幽门螺杆菌的持续感染会导致多种胃和胃外疾病的进展。重要的是，Semper等人报道幽门螺杆菌在天然免疫细胞中产生的IL-1β主要与NLRP3炎症体的激活有关，这与幽门螺杆菌感染的树突状细胞分泌的IL-1β与TLR2/NOD2和NLRP3炎症体之间的协同作用有关的研究相一致。NLRP3 以炎性体通路依赖或独立的方式在胃癌发生发展中发挥作用。NLRP3 在胃癌中的高表达加速了 NLRP3 炎性体的激活和巨噬细胞释放 IL-1β。此外，幽门螺杆菌感染显着促进NLRP3的表达，但抑制miR-22的表达。miR-22是NLRP3的抑制剂，在体内外直接减弱NLRP3的致癌活性，维持胃微环境的平衡。然而，NLRP3 炎症小体与胃癌发生之间的机制需要进一步阐明。幽门螺杆菌感染引起的胃慢性炎症及IL-6、IL-1β、TNF-α的释放可影响胃细胞的增殖。IL-18 通过 JNK 通路产生血小板反应蛋白-1（促血管生成因子），刺激表达 IL-18R 的胃癌细胞的血管生成，影响胃癌的发生和转移。IL-1β 也与自发性胃炎和胃癌的风险增加有关。胃中 IL-1β 的过表达通过增加 MDSC 的数量促进了胃癌的发展。

细胞焦亡和肝细胞肝癌

肝细胞癌是全球癌症相关死亡的第二大原因，预计其发病率将在全球范围内进一步增加。据报道，DFNA5 在肝细胞癌细胞中以低水平显着表达。DFNA5过表达导致细胞增殖的抑制。此外，小檗碱通过 caspase-1 介导的细胞焦亡抑制 HepG2 细胞的活力。有趣的是，caspase-1 介导的细胞焦亡也可能在 APOL1 诱导的细胞毒性中起作用。大量证据证实NLRP3炎症小体与肝功能衰竭和肝病有关。在之前的一项研究中，Wei 等人发现 NLRP3 炎症小体的缺失促进了肝细胞癌的进展。此外，17β-雌二醇（E2）通过激活NLRP3炎性体抑制肝细胞癌的肿瘤进展。在 2019 年，该小组证明 E2 诱导的 NLRP3 炎症小体激活导致 caspase 1 介导的细胞焦亡。此外，靶向 NLRP3 炎症小体可能对肝细胞癌的增殖、转移和侵袭产生抑制作用，表明有必要了解炎性体在肝细胞癌增殖、转移和侵袭中的确切机制。此外，Wei 等人。发现自噬抑制增强了肝细胞癌细胞的焦亡，表明焦亡可能是肝细胞癌的潜在治疗策略。肝脂肪变性或肝硬化与肝细胞癌的发生密切相关。新的证据表明炎症小体在非酒精性脂肪性肝病中起着重要作用，非酒精性脂肪肝是一系列从脂肪变性 (NAFL) 到脂肪性肝炎 (NASH) 再到肝硬化的代谢紊乱。此外，也有报道称炎症小体活性可以抑制肝脂肪变性。内质网应激诱导炎症小体的激活和IL-1β的产生产生正反馈回路，放大炎症反应，导致肝脂肪变性和损伤。同样，AIM2 在肝细胞癌中含量较低，AIM2 的缺失与 mTOR-S6K1 通路激活和晚期肝细胞癌进展显着相关。然而，炎症小体在肝细胞癌中的作用尚未深入探讨，其在肝细胞癌发生发展中的作用需要进一步的临床和实验研究。

细胞焦亡与肺癌

肺癌是导致死亡的主要原因之一，也是世界上最常见的癌症。GSDMD被发现在非小细胞肺癌（NSCLC）中被上调。此外，高水平的 GSDMD 促进了肿瘤转移，并表明 LUAD 预后不良。有趣的是，在 GSDMD 缺陷的肿瘤细胞中，细胞焦亡信号通路 (NLRP3/caspase-1) 的激活诱导细胞凋亡，但不诱导细胞焦亡。此外，沉默 GSDMD 通过减弱 NSCLC 中的 EGFR/Akt 信号通路来抑制肿瘤增殖。2019 年，Xi 等人证明GSDMD与免疫突触附近的GzmB共定位，并且GSDMD的缺陷减轻了CD8 + T细胞的细胞溶解能力，表明GSDMD在肿瘤细胞的免疫反应中是必不可少的。GSDME在肺癌的不同分子亚型中广泛表达。GSDME 或 caspase-3 耗竭显着减弱了 A549、PC9 或 NCI-H3122 细胞中 GSDME 依赖性细胞焦亡。zhang等人表明紫杉醇和顺铂均能明显诱导 A549 细胞凋亡，但一些垂死细胞显示出高度具有细胞焦亡特征的形态。在 A549 细胞中，顺铂引发了比紫杉醇更严重的细胞焦亡，表明在 GSDME 高表达的肺癌中，顺铂可能比紫杉醇具有额外的优势。Polyphyllin VI (PPVI) 通过 ROS/NF-κB/NLRP3/GSDMD 信号轴诱导 NSCLC 中 caspase-1 介导的细胞焦亡，这表明 PPVI 是治疗 NSCLC 的潜在新治疗剂。AIM2 和 NLRP3 炎症小体在 NSCLC 中均高度表达。高转移的NSCLC细胞比低转移的细胞表达更多的炎性体成分，释放更多的白细胞介素；此外，顺铂敏感的NSCLC细胞也比顺铂耐药的NSCLC细胞具有更高水平的炎性体成分白细胞介素释放；此外，在切除的肺癌组织中，与低级别 ADC 相比，高级别腺癌 (ADC) 还观察到炎性体成分和白细胞介素释放的上调，表明炎性体可能有利于肺癌的化疗敏感性。总之，这些发现表明，各种肺部肿瘤中炎性体的水平取决于肺癌的亚型、肿瘤分期、侵袭潜力和化学敏感性，表明炎性体可能是肺癌的重要生物标志物和有希望的调节剂。其他研究也证明了炎症小体与肺癌之间的关系。例如，研究人员发现抑制 NF-κB（一种与炎性体启动相关的转录因子）导致肺癌细胞活力和增殖的降低。LncRNA-XIST是多发性肿瘤的癌基因，对NSCLC细胞的增殖、侵袭和转移具有调节作用，在NSCLC组织和细胞系中表达明显高于正常组织和细胞，通过靶向miR-335（一种抑制NSCLC进展的负性肿瘤调节因子）调节SOD2（一种线粒体抗氧化酶，在肾衰老中可被miR-335抑制）的表达水平。有趣的是，敲低 LncRNA-XIST 会增加 A549 细胞中的 ROS 水平并激活 NLRP3 炎性体，并且据报道 ROS 的产生会诱导细胞焦亡。此外，ROS清除剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）可以阻断lncRNA-XIST敲低诱导的NSCLC细胞的细胞焦亡，并且细胞增殖的抑制也可以被焦亡抑制剂necrosulfonamide（NSA）逆转。通常，lncRNA-XIST 的下调通过激活 miR-335/SOD2/ROS 级联相关的细胞焦亡来抑制 NSCLC 的发展。

细胞焦亡和宫颈癌

宫颈癌是全球最常见的女性恶性肿瘤之一，是女性肿瘤死亡的主要原因之一。研究人员发现 GSDMB 过表达的 HeLa 细胞表现出明显的细胞焦亡特征。此外，免疫细胞释放 GzmB 会裂解 GSDME 并促进 HeLa 细胞焦亡，这是了解 GSDME 介导的细胞死亡与免疫系统之间相互作用的重要发现。结果表明细胞焦亡与免疫反应之间存在正反馈关系。事实上，正常宫颈上皮细胞比宫颈癌细胞释放更少的 IL-18 和 IL-1β。Sirtuin 1 (SIRT1) 在 HPV 感染的宫颈癌细胞中过表达，敲低 SIRT1 导致宫颈癌细胞发生细胞焦亡，以及高表达 AIM2 及其下游与炎性体反应相关的基因。因此，SIRT1 可能是宫颈癌的潜在治疗靶点。最近，song等人发现人乳头瘤病毒E7（HPV E7，一种性传播的DNA病毒）可以抑制dsDNA转染诱导的细胞焦亡。HPV E7招募E3连接酶TRIM21引起IFI16炎症小体泛素化和降解，抑制细胞焦亡和免疫监测的自我逃逸，揭示了HPV感染中显着的免疫逃逸机制，为免疫治疗策略的发展提供了新的靶点有效恢复抗病毒免疫力。

细胞焦亡与白血病

白血病的特点是造血干细胞异常过度增殖，可分为急性或慢性白血病。Tp92是梅毒螺旋体唯一的外膜蛋白，与许多革兰氏阴性菌的外膜蛋白具有高度同源性。Luo等人发现重组 Tp92 蛋白能够通过 caspase-1 途径引起 THP-1 细胞（源自急性单核细胞白血病患者的人单核细胞系）细胞焦亡。作为有效的钙拮抗剂，硫酸镁 (MgSO 4)可显着抑制钙内流依赖性组胺的释放，并具有潜在的抗炎作用。研究发现，MgSO 4还可以抑制 LPS 诱导的 NLRP3 炎性体增加、IL-1β 上调和 THP-1 细胞的细胞焦亡。CARD8 是一种由人类基因组编码的蛋白质，由一个 FIIND 和一个 CARD 组成。CARD8 的 CARD 可以与 pro-caspase-1 结合，诱导 caspase-1 的激活。一般而言，抗癌药物 talabostat（PT-100，Val-boroPro）抑制 DPP8/9（两种细胞内丝氨酸二肽酶 Dpp8 和 Dpp9），并且主要诱导依赖于 NLRP1b 的细胞焦亡，但不依赖于 ASC。令人惊讶地是，talabostat诱导THP-1 CARD8介导pyroptosis和其他AML细胞，其是独立的NLRP1，表明CARD8也可形成炎性。已有研究发现DPP8 / 9抑制剂诱导pyroptosis在绝大多数人类急性骨髓性白血病（AML）细胞系，以及这些抑制剂抑制人AML的在小鼠模型中的进展。更重要的是，CARD8参与了DPP8/9抑制剂诱导的人骨髓细胞的焦亡，为治疗AML提供了新的潜在策略。基因修饰增强了嵌合抗原受体 (CAR) T 细胞杀死靶肿瘤细胞的能力。有趣的是，CAR T 细胞通过释放大量穿孔素和 GzmB 激活 GSDME 介导的 B 白血病细胞死亡，导致促炎细胞因子（如 IL-1β、IL-6）水平升高并增加血清淀粉样蛋白 A3 (SAA3) 的释放，导致接受 CAR T 细胞治疗的患者出现细胞因子释放综合征 (CRS)。GSDME 可被 caspase-3 切割以诱导程序性细胞死亡，被认为是一种肿瘤抑制基因。然而，B 白血病细胞中 GSDME 的高表达表明 GSDME 可能在肿瘤细胞的孔形成中起不同的作用。这意味着将靶标肿瘤细胞死亡模式从细胞焦亡转变为细胞凋亡，可能为减少CAR-T细胞治疗引起的CRS提供新的视角。此外，吡哆醇（维生素B6）是一种低毒性的天然小分子，可诱导THP-1细胞中GSDME介导的细胞焦亡，表明吡哆醇是治疗AML的潜在药物。

治疗意义

不同形式的细胞焦亡与肿瘤密切相关。目前，研究人员一直在尝试通过焦亡或将焦亡与多种肿瘤治疗方法相结合来提高治疗效果。

Gasdermin相关疗法

Gasdermins 是细胞焦亡的效应物，gasdermins 的激活可能会阻止肿瘤的形成。研究人员开发了一种生物正交化学系统，由探针苯丙氨酸三氟硼酸盐（Phe-BF 3，一种癌症成像探针，可显着且特异性地被肿瘤吸收）在细胞和体内水平上介导。研究表明，一小部分肿瘤细胞的焦亡可以有效调节肿瘤免疫微环境并激活强大的 T 细胞介导的抗肿瘤免疫反应。这一发现为开发肿瘤免疫治疗药物提供了新的策略（图4）。

Wang和Rogers等人发现化疗药物诱导高 GSDME 表达的肿瘤细胞中 caspase-3 的活化并诱导细胞焦亡。在GSDME低表达的肿瘤细胞系中，地西他滨可以上调GSDME的表达，增加肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，从而使这些细胞更容易发生细胞焦亡。Lobaplatin 诱导的 ROS 导致 JNK 磷酸化，激活的 JNK 促进 Bax 的线粒体易位，从而激活 GSDME 并诱导细胞焦亡。这一研究进一步阐明了化疗药物与细胞焦亡之间的关系。Chen等人发现 PTX 触发的 A549 细胞焦亡与活化的 caspase-3 和 N-GSDME 水平密切相关。与PTX相比，顺铂在非小细胞肺癌和食管鳞状细胞癌细胞中诱导更严重的细胞焦亡，表明顺铂在治疗GSDME高表达的癌症方面可能比其他药物更具优势。此外，GSDME的表达可以增强肿瘤相关巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用，增加肿瘤浸润性自然杀伤淋巴细胞和CD8+T淋巴细胞的数量和功能。因此，抑癌蛋白GSDME可以通过激活细胞焦亡来增强对三阴性乳腺癌等肿瘤的免疫反应。许多不同的化疗药物可以促进核 PD-L1 易位并促进 GSDMC 表达，但只有抗生素类药物被观察到激活 caspase-8，并进一步激活 GSDMC 激活，最终导致细胞焦亡。然而，这一过程被 PD-L1-NLS/Stat3-Y705F 突变或 caspase-8 敲除所废除。因此，这类药物介导的治疗方法可能会引起强烈的炎症反应，从而影响PD-L1+或GSDMC+肿瘤的抗肿瘤免疫和预后。BRAF 抑制剂和 MEK 抑制剂的组合通过免疫调节导致黑色素瘤持续消退。这两种抑制剂的组合诱导了 caspase-3 依赖性 GSDME 裂解和促炎因子（如 HMGB1）的释放。HMGB1 通过与 toll 样受体 4 相互作用激活树突状细胞，从而促进抗肿瘤 T 细胞活性。此外，在BRAF抑制剂+MEK抑制剂治疗期间，TAM和MDSC均下降。此外，免疫细胞释放GzmA和GZMB，其切割GSDMB和GSDME，分别促进了细胞焦亡（图5）。

细胞焦亡伴随着细胞因子的释放，从而激活免疫反应，23表明细胞焦亡与免疫反应之间存在正反馈调节关系。鉴于这种正反馈关系具有很强的抗肿瘤活性，寻找触发正反馈的因素或探索相关调控途径可能为抗肿瘤治疗提供新的药物靶点。Gasdermin 家族蛋白也是肿瘤免疫治疗的潜在生物标志物。下一步可能是探索上调 gasdermin 水平的治疗策略，例如使用现有的 DNA 甲基化抑制剂地西他滨，该抑制剂已被批准用于治疗白血病和骨髓增生异常疾病。这些蛋白质的激动剂很可能成为抗肿瘤药物研发的新候选药物，尽管这些新药物在肿瘤中的疗效仍有待确定。有趣的是，抑制gasdermins也能有效阻断肿瘤形成。2019 年，Ángela等人。发现了一种新的靶向纳米药物，可以基于透明质酸生物相容性纳米胶囊向 HER2 阳性乳腺癌细胞提供特殊的抗 GSDMB 抗体。这种细胞内递送的抗 GSDMB 抗体有效且特异性地降低了 GSDMB 功能，从而为 HER2 阳性乳腺癌提供了一种新的治疗策略。GSDMD 的高表达与肿瘤侵袭相关并影响肿瘤大小和分期。此外，GSDMD 在肺腺癌中的高表达表明预后较差。NSCLC 细胞中的 Gsdmd 沉默降低了 EGFR-AKT 信号传导，增强了 caspase-3 的裂解和细胞凋亡，并抑制了小鼠 NSCLC 细胞中移植的肿瘤生长。Gsdmd 沉默还减少了 EGFR-AKT 信号传导，增强了 caspase-3 激活和细胞凋亡，并抑制了小鼠移植瘤的生长。这些发现表明，抑制gasdermins 也可能是肿瘤治疗的潜在策略。

炎性小体相关疗法

炎性体是细胞质多蛋白复合物。此外，活化的 caspase-1 会裂解 GSDMD，导致细胞焦亡。炎症小体参与肿瘤形成和进展的多种标志，促进和抑制肿瘤。

最初，炎症小体促进肿瘤发生，因此抑制炎症小体可能提供有希望的肿瘤治疗。NLRP3 的缺失显着减少了肺转移，并提高了黑色素瘤对树突状细胞治疗的存活率。NLRP3 的消耗导致 MDSCs 的数量大大减少，从而抑制了邻近免疫细胞的活性。百里醌是从Nigella sativa的黑色种子中提取的主要成分，它通过抑制 NLRP3 炎症小体来抑制黑色素瘤细胞的迁移。NLRP3 抑制剂MCC950 可以减少 SCCHN 形成的球体和集落数量，抑制 SCCHN 细胞中 BMI1、ALDH1 和 CD44 的表达。特定的 NLRP3 炎症小体阻滞剂 β-羟基丁酸盐也显示出作为炎症小体相关领域治疗的前景。此外，NLRP3 在肿瘤浸润巨噬细胞中的表达与乳腺癌患者的生存、淋巴结侵袭和转移有关。NLRP3 炎症小体促进了口腔鳞状细胞癌 (OSCC) 对 5-氟尿嘧啶 (5-FU) 的耐药性。靶向 ROS/NLRP3 炎症小体/IL-1β 信号通路可能有助于 OSCC 中的 5-FU 辅助化疗。Bay 11-7082可以抑制NLRP3炎症小体，阻断胃癌细胞的细胞周期进程，为其在胃癌中的临床应用提供了基础。ASC蛋白在转移性黑色素瘤中的表达低于原发性黑色素瘤。在原发性黑色素瘤中，ASC 通过减少 IKKalpha/beta 的磷酸化和抑制 NF-kappaB 的活性来抑制肿瘤发生。ASC对浸润细胞有促炎作用，有利于黑色素瘤的发展，但它也限制了角质形成细胞对有害刺激作出反应的增殖，可能是通过激活p53抑制黑色素瘤。此外，抗氧化剂会抑制 ROS 的产生，表明它们会阻断 NLRP3 的表达。N-乙酰半胱氨酸 (NAC) 是一种常见的抗氧化剂，可阻止患者体内 NLRP3 炎性体的激活。NLRP3 和 AIM2 在 EBV 相关的 NPC 中过表达，并且表达水平与患者的存活率有关。NLRP3 在不同肿瘤中的确切作用也突出了炎性体作为预后标志物的治疗潜力。AIM2 的敲低导致 OSCC 细胞中细胞生长和细胞凋亡的抑制，而 B 细胞活化被核因子κ轻链增强下调。此外，与肥胖相关的 NLRC4 炎症小体激活/IL-1a 信号通路促进了乳腺癌的进展，这提供了肥胖可以促进乳腺癌进展的机制。该结果可能对肥胖癌症患者的治疗具有一定的参考价值。这些发现表明抑制炎症小体可能对预防和治疗肿瘤有益且安全（图6）。

图6.NLRP3炎性小体与caspase-1抑制剂

此外，炎症小体还具有抗肿瘤作用，这一点已在结直肠癌模型中得到证实。例如，NLRP1 在结肠癌中显着失调并减弱肿瘤发生。Nlrp1b 的删除显着增加了小鼠的发病率和肿瘤发生。此外，Nlrp3 (-/-) 小鼠还表现出复发性结肠炎和结肠炎相关癌症的增加。此外，NLRP6 炎症小体的缺乏增强了小鼠炎症诱导的 CRC 发展。在 DSS 诱导的结肠炎中，pyrin 是激活炎性体和成熟 IL-18 所必需的。Pyrin还能促进肠道屏障的完整性，预防结肠炎和肿瘤。总之，可以开发提高炎症小体活性的策略来预防相关肿瘤的发生。

Caspase 1 相关疗法

Caspase-1 作为上游效应器，在细胞焦亡中也至关重要。沙利度胺是一种有效的抗炎药，可显着抑制 caspase-1 的激活和活性，但由于其致畸活性强，其应用受到限制。当 T 细胞耗尽时，过继转移缺乏 caspase-1 的骨髓细胞的嵌合小鼠的肿瘤生长速度受到显着抑制。这种抗肿瘤反应在过继转移性荷瘤小鼠中被野生型 MDSC 逆转，而 caspase-1 对沙利度胺处理的 MDSC 的抗肿瘤作用与 caspase-1 缺陷小鼠相似。Belnacasan (VX-765) 是一种有效的选择性 caspase-1 抑制剂。然而，它的临床效果并不乐观，因为虽然它具有高度耐受性，但临床前数据显示其疗效低于预期。此外，VX-765 可有效抑制炎症因子的产生，减轻炎症反应，保护因冷抑制应激诱发的急性胃溃疡小鼠的胃黏膜。利托那韦曾经是一种用于治疗 HIV 的蛋白酶抑制剂，后来被发现通过抑制 caspase-1 来有效降低小鼠胰腺癌中 IL-18 的水平。Ac-YVAD-CMK 是一种不可逆且选择性的 caspase-1 抑制剂，可有效阻断 pro-IL-1β 和 pro-IL-18 的裂解并降低炎症反应，有望用于抑制食管炎的进展。另外，AC-YVAD-CMK抑制IFI16-或黄连素诱导的肿瘤抑制在肝细胞癌。

细胞焦亡对肿瘤治疗的负面影响

以往的研究表明，GSDME 的激活是 caspase-3 依赖性的，GSDME 的表达水平与化疗药物诱导的细胞死亡方式密切相关。化疗药物诱导 GSDME 高表达细胞的细胞焦亡，而低表达或不表达的细胞发生凋亡。然而，研究人员也指出，由于 GSDME 基因启动子甲基化，GSDME 在大多数肿瘤细胞系中表达较低，而 GSDME 在正常细胞系中广泛过度表达。因此，化疗也可在GSDME高表达的正常细胞中诱导caspase-3介导的细胞焦亡，这可能是化疗相关毒副作用的原因之一。在 Gsdme+/+ 小鼠中，腹腔注射顺铂或 5-FU 导致免疫细胞浸润和严重的小肠损伤，而 Gsdme-/- 小鼠的组织损伤迹象显着减少。此外，Gsdme-/- 小鼠在博来霉素或顺铂治疗下表现出较少的炎症和肺损伤。

焦亡也与放疗的负面影响有关。AIM2炎症小体在响应辐射诱导的DNA损伤和诱导caspase-1介导的肠上皮细胞和骨髓细胞焦亡方面发挥了意想不到的作用，这是辐射诱导的胃肠道和血液学毒性的原因之一。抑制 AIM2 炎症小体可能是一些患者的有希望的治疗目标，例如那些暴露于电离辐射的患者或因放疗或化疗而导致造血或胃肠道毒性的癌症患者。此外，辐射还引发了骨髓来源的巨噬细胞中 NLRP3 炎症小体介导的细胞焦亡。靶向 NLRP3 炎症小体可能是减少辐射损伤的有效策略。此外，鞭毛蛋白 AN/C 抑制辐射诱导的肠上皮细胞 ROS 产生，降低 NLRP3 活性，并抑制 caspase-1 依赖性细胞焦亡，这可能是保护肠上皮细胞免受辐射损伤的一个因素。这些研究显示了细胞焦亡在化疗和放疗中的负面影响，为肿瘤治疗提供了新的见解和希望。

结论

细胞焦亡作为一种炎症性和程序化的细胞死亡方式，随着进一步的研究逐渐阐明，但仍有一些问题有待解决，例如还有哪些因素调节焦亡，以及gasdermin家族的其他成员在焦亡中起什么作用。

越来越多的证据证实了细胞焦亡在肿瘤中的重要作用，但很少有肿瘤特异性调控机制被发现。此外，关于细胞焦亡与肿瘤关系的结论并不完全一致，这表明肿瘤的异质性和免疫微环境的复杂性。细胞焦亡不仅可以抑制肿瘤细胞增殖，还可以形成适合肿瘤细胞生长的微环境，促进肿瘤生长。

尽管对细胞焦亡在肿瘤中的作用的认识仍有许多空白，但进一步研究焦亡的信号通路、调控机制和病理意义将有助于开发预防和治疗人类肿瘤的新治疗方案。

除了已经深入研究的化疗药物和一些小分子药物外，对焦亡和放疗的治疗反应以及焦亡与特异性免疫治疗的关系尚不完全清楚。gasdermin 蛋白不需要杀死所有癌细胞，而是通过杀死少量癌细胞来激活肿瘤免疫。很难避免损伤一些正常的组织细胞。然而，由于免疫细胞能够区分正常组织细胞和肿瘤细胞，因此细胞焦亡介导的免疫扩增将选择性地发生在肿瘤细胞中，大大降低了药物对正常组织的毒副作用。研究人员有可能找到一些与gasdermin结合的小分子，以减轻gasdermin的自我抑制并诱导细胞焦亡。如果这样的小分子可以通过口服或静脉给药的方式用于临床治疗，医生就可以准确控制剂量，确保药物安全。我们无法准确解释是否应使用gasdermin 激动剂或抑制剂来实现肿瘤抑制。需要进一步阐明gasdermin在肿瘤免疫反应中的重要作用，这也将为精准治疗肿瘤免疫提供可能的策略。具体而言，由于免疫细胞可以通过诱导细胞死亡来杀死癌细胞，因此，gasdermin 家族蛋白可以用作生物标志物来将患者分为临床组。高表达 gasdermin 家族蛋白的患者可能对肿瘤免疫疗法的反应有所改善。

化疗药物通过激活GSDME并引起GSDME高表达的正常细胞焦亡对肿瘤免疫微环境有何影响？如何调控肿瘤细胞的焦亡以达到预期的治疗效果，以及在肿瘤治疗过程中如何避免正常细胞的焦亡，仍有待探索。预计细胞焦亡和肿瘤的基础研究将不断完善并转化为临床实践。

文献：Pyroptosis: mechanisms and diseases

来源：生信人

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肿瘤细胞焦亡万字综述-细胞焦亡生信专题3