神經病理性疼痛（neuropathic pain, NP）是由軀體感覺神經系統損傷或疾病引起的一種病理狀態。程序性細胞死亡（programmed cell death, PCD）是一種由內在信號和外部刺激共同調控的有序細胞死亡過程。近年來，越來越多的研究表明 PCD 在 NP 發病機制中起關鍵的調控作用，該文就多種類型 PCD 的分子機制及其在 NP 中的具體作用進行綜述，以期為 NP 的預防、診斷及治療提供新的研究方向。
引用本文： 劉翔, 高瑋, 范曉華, 王雙連, 王超. 程序性細胞死亡參與神經病理性疼痛機制的研究進展. 華西醫學, 2025, 40(1): 125-131. doi: 10.7507/1002-0179.202408164 復制
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神經病理性疼痛（neuropathic pain, NP）是由軀體感覺神經系統損傷或疾病引起的復雜病理狀態，是臨床上最難治的疼痛類型之一[1]。盡管現有治療手段在一定程度上能夠緩解 NP，但治療效果往往有限。NP 的病理機制復雜，目前尚未完全闡明，可能涉及神經炎癥、氧化應激及細胞死亡等，導致疼痛信號的放大和痛覺感知的異常[2]。近年來，研究發現細胞死亡在 NP 的發生和發展中起關鍵的作用[3]。細胞死亡主要分為意外性細胞死亡和程序性細胞死亡（programmed cell death, PCD）：前者由外部不可控因素引發，因缺乏特定的調控機制，難以作為治療靶點；后者是在基因和信號通路精確調控下響應外部刺激的有序細胞死亡過程，包括凋亡、壞死性凋亡、自噬、焦亡和鐵死亡等[4]。不同的 PCD 類型在 NP 發病過程中不僅獨立發揮作用，還通過相互作用共同調控疼痛的發生發展。本文重點探討不同類型的 PCD 在神經細胞存活、炎癥反應和細胞穩態中的調控機制，以期揭示 NP 復雜的病理機制并發現潛在的治療靶點。
1 細胞凋亡與 NP
1.1 細胞凋亡的分子機制
細胞凋亡是受到精細調控的細胞死亡過程，主要生物學特征包括細胞體積縮小、DNA 片段化和凋亡小體形成。一旦凋亡被觸發，免疫系統中的吞噬細胞會有效清除凋亡細胞，而不會引發炎癥反應[5-6]。根據在凋亡過程中的作用，胱天蛋白酶分為啟動型（胱天蛋白酶 8、9、10）和執行型（胱天蛋白酶 3、6、7）兩類，前者負責凋亡信號的初始激活，后者負責細胞結構的程序性降解[7]。細胞凋亡主要通過死亡受體介導的外源性途徑和線粒體介導的內源性途徑進行[8]。在外源性途徑中，腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor, TNF）通過與細胞表面死亡受體的跨膜結構域結合來啟動凋亡信號傳導，隨后死亡受體通過其死亡結構域招募銜接蛋白，形成死亡誘導信號復合體。復合體進一步招募并激活前體胱天蛋白酶 8，進而啟動下游級聯反應誘導凋亡發生[9]。內源性途徑的啟動則源于 B 細胞淋巴瘤 2 家族蛋白平衡的破壞。促凋亡的 B 細胞淋巴瘤 2 家族蛋白在線粒體外膜的積聚，增加了線粒體膜的通透性，導致細胞色素 c 從線粒體間隙釋放至細胞質，隨后與凋亡蛋白酶激活因子 1 結合，激活胱天蛋白酶 9，促進凋亡小體形成，進而激活執行型胱天蛋白酶，最終完成細胞凋亡[8, 10]。
1.2 細胞凋亡在 NP 中的作用
細胞凋亡在 NP 的發展和維持過程中起關鍵作用。大鼠坐骨神經慢性壓迫損傷（chronic constriction injury, CCI）模型顯示，其后肢肌肉中存在顯著的細胞凋亡現象[11]。在神經根壓迫和脊神經壓迫的模型中，神經根壓迫導致了更持久且嚴重的疼痛，伴隨更多的神經元凋亡；而脊神經壓迫引起的神經元凋亡較少，提示凋亡越顯著疼痛越嚴重[12]。鏈脲佐菌素誘導的糖尿病性神經痛大鼠模型中存在顯著的細胞凋亡現象，橄欖葉提取物通過抑制高血糖誘導的細胞凋亡，尤其是通過抑制胱天蛋白酶 3 的活化，緩解了早期糖尿病性神經痛癥狀，表明橄欖葉提取物可能在預防細胞凋亡和緩解神經痛方面具有潛在作用[13]。此外，高壓氧治療在 CCI 模型中通過抑制脊髓中促凋亡基因胱天蛋白酶 3 和 TNF-α的表達，顯著減輕了疼痛和神經元凋亡[14]。而且胱天蛋白酶在神經元中不僅負責調控細胞凋亡，還參與突觸消除和軸突修剪等，因此胱天蛋白酶抑制劑在治療 NP 方面具有巨大潛力，但其臨床應用仍面臨療效有限、靶向特異性差和不良副作用等挑戰[15-16]。
在信號通路方面，蛋白激酶 A 通過激活 p38 絲裂原活化蛋白質激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）通路，在 NP 的形成和維持中起關鍵作用。蛋白激酶 A 激活 p38 MAPK，導致脊髓中細胞凋亡增加，從而加劇疼痛反應。而抑制蛋白激酶 A 可減弱 p38 MAPK 的活化，減少細胞凋亡，進而緩解疼痛，提示蛋白激酶 A 和 p38 MAPK 信號通路可作為治療 NP 的潛在靶點[17]。自噬、促炎性細胞因子與凋亡之間的相互作用也對 NP 的調節具有重要影響。粒細胞集落刺激因子在 CCI 模型中不僅能調節炎癥反應，還通過促進自噬減少神經元的凋亡，起到保護作用[18]。綜上，凋亡在 NP 的發生和維持中起至關重要的作用。通過靶向凋亡途徑能夠有效緩解 NP，進一步研究凋亡有望為 NP 提供更系統和有效的治療策略。
2 壞死性凋亡與 NP
2.1 壞死性凋亡的分子機制
壞死性凋亡是一種區別于經典胱天蛋白酶依賴性凋亡途徑的獨特細胞死亡形式，其形態特征類似于傳統壞死，包括質膜完整性喪失、細胞內容物釋放、細胞和細胞器膨脹、染色質凝聚[19]。這一過程由受體相互作用蛋白質（receptor-interacting protein, RIP）1 和 RIP3 的激活驅動，尤其是在胱天蛋白酶 8 缺失的情況下，RIP1、RIP3 復合物的形成是壞死性凋亡的關鍵觸發步驟[20]。此過程中混合譜系激酶結構域樣蛋白質（mixed lineage kinase domain-like protein, MLKL）的激酶域被磷酸化，導致構象變化，使其能夠與帶正電荷的磷脂質結合，從而增加細胞膜通透性并損害其完整性。壞死性凋亡中，細胞膜破裂和內容物外泄會釋放損傷相關分子模式激活免疫反應，引發局部或全身炎癥[19]。
2.2 壞死性凋亡在 NP 中的作用
壞死性凋亡在 NP 的發生與發展中主要通過 RIP1、RIP3 和 MLKL 等分子的調控，導致神經元死亡以及神經系統的炎癥反應，進而加劇 NP 的嚴重程度。RIP1、RIP3 的激活不僅改變了神經組織的微環境，還放大了疼痛信號。在 CCI 大鼠模型中，RIP1 和 RIP3 的表達顯著增加，表明壞死性凋亡通路被激活，使用壞死性凋亡抑制劑 necrostatin-1 能夠有效抑制 RIP1/RIP3 信號通路的過度激活，從而緩解 NP；同時，抑制該通路還能夠減輕神經損傷后伴隨的炎癥反應，進一步緩解 NP 的癥狀[21]。TNF-α不僅是細胞凋亡的關鍵上游因子，也是壞死性凋亡的主要激活因子。TNF-α顯著上調了 RIP1、RIP3 和 MLKL 等壞死性凋亡相關分子，并在前扣帶回皮質中與這些分子共定位，而胱天蛋白酶等與細胞凋亡相關的分子并未顯著表達或共定位。其次在藥物干預實驗中，廣譜胱天蛋白酶抑制劑 zVAD-fmk 未能阻止 TNF-α誘導的神經元死亡和疼痛敏感性，但通過抑制 RIPK1/RIPK3 信號過度激活，能有效緩解 NP 癥狀[19]。形態學觀察同樣支持這一結論，前扣帶回皮質中未見凋亡小體形成等典型細胞凋亡特征，而是觀察到細胞膜破裂和細胞器腫脹等壞死性凋亡特征[22]。這些研究不僅深化了對 TNF-α在 NP 中作用機制的理解，也為靶向壞死性凋亡的治療策略提供了重要理論依據[19, 22]。免疫細胞的參與是重要影響因素，特別是巨噬細胞的浸潤和小膠質細胞的 M1 極化。在紫杉醇誘導的 NP 模型中，巨噬細胞和小膠質細胞通過 RIP3/MLKL 通路啟動了壞死性凋亡，從而加劇了神經炎癥和 NP[23]。這些免疫細胞在神經損傷區域釋放促炎細胞因子 TNF-α和白細胞介素（interleukin, IL）-1β，進一步激活 RIP1 和 RIP3，放大了壞死性凋亡的效應，導致疼痛信號和炎癥反應的惡化[24]。綜上，壞死性凋亡通過 RIP1、RIP3、MLKL 及 TNF-α等信號通路在 NP 中發揮重要作用，而免疫細胞的參與加劇了神經炎癥和疼痛反應。因此，理解這些信號通路之間的相互關系和具體機制對于揭示 NP 的病理機制至關重要，并為開發新的 NP 治療策略提供了潛在的靶點。
3 自噬與 NP
3.1 自噬的分子機制
自噬是一種高度保守的細胞內降解機制，通過溶酶體途徑降解和回收受損或多余的蛋白質及細胞器，從而維持細胞內部環境的穩態[25]。根據其形式，自噬可分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬，其中巨自噬是研究最深入的一種。巨自噬的啟動受營養缺乏和氧化應激等多種因素調控，其過程涉及自噬相關基因的激活，形成具有雙層膜結構的自噬小體。自噬小體隨后與溶酶體融合，形成自噬溶酶體，降解受損的細胞成分，從而減輕細胞的應激反應并維持細胞穩態[26-27]。在自噬的過程中，LC3 和 p62 是 2 個關鍵的分子標志物。LC3 參與自噬體的成熟與擴展，而 p62 則作為選擇性自噬受體引導受損的物質至自噬小體進行降解。因此，LC3 和 p62 的表達水平及動態變化常被用作衡量自噬水平的重要指標[28-29]。自噬作為細胞對能量和營養狀態變化的適應性響應機制，依賴于哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合體 1 與腺苷酸活化蛋白激酶相互作用來實現調控。當營養充足時，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合體 1 被激活并抑制自噬的啟動；而在營養缺乏時，腺苷酸活化蛋白激酶被激活后進而抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合體 1，促進自噬的啟動[30]。
3.2 自噬在 NP 中的作用
在 NP 的進展過程中，自噬扮演著雙重角色。既有保護作用，也可能導致損傷。脊髓背角中自噬功能受損是 NP 癥狀加重的關鍵因素之一。脊神經結扎模型研究顯示，自噬標志物 LC3 和 p62 在脊髓背角中變化明顯，并主要與神經元共表達，提示自噬是 NP 調控機制之一[31]。同樣的結果在 CCI 模型和選擇性神經損傷得到驗證，進一步支持了這一結論，不同的是脊神經結扎模型中 p62 積累明顯，而 CCI、選擇性神經損傷模型中 p62 的表達沒有明顯變化，表明不同的 NP 模型中自噬調控存在差異[32]。自噬在中樞神經系統中的調控機制不僅限于神經元，小膠質細胞和星形膠質細胞的自噬活動對 NP 的影響也逐漸被揭示。小膠質細胞自噬水平的增加與促炎癥因子的釋放增加相關，而星形膠質細胞的自噬障礙則可能參與 NP 的維持和進展[33]。有研究通過鞘內注射自噬誘導劑雷帕霉素，提高了脊髓背角小膠質細胞的自噬水平，顯著改善了 NP 癥狀[34]。而激活星形膠質細胞的哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路可抑制自噬，從而加劇 NP[35]。在外周神經系統中，自噬的作用同樣不可忽視。外周神經損傷后，施萬細胞和背根神經節細胞的自噬活動顯著增強，幫助清除受損的髓鞘碎片并維持細胞穩定性[18]。進一步的研究表明，自噬與核轉錄因子紅系 2 相關因子 2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2, Nrf2）抗氧化通路的相互作用，進一步增強了神經保護作用，有效減輕疼痛癥狀。自噬通過清除受損細胞器減少神經元損傷，Nrf2 則通過抗氧化應答降低氧化應激和神經炎癥。聯合激活這 2 條通路的治療策略能夠產生顯著的協同效應，比單獨激活任一通路能更有效地減輕疼痛敏感性，并改善神經元功能。此外，自噬和 Nrf2 之間的正反饋機制進一步增強了神經保護作用，展示了通過聯合激活自噬和 Nrf2 信號通路作為治療策略的潛力[36]。
自噬根據吞噬底物的不同可分為內質網自噬、線粒體自噬、脂質自噬等。其中，線粒體自噬和內質網自噬在 NP 中的作用備受關注。線粒體自噬通過清除受損線粒體，防止活性氧積累，減輕氧化應激和細胞損傷，主要由 Pink1 途徑調控。當線粒體膜電位下降時，Pink1 在受損線粒體外膜上積累，激活 E3 泛素連接酶，通過泛素化標記線粒體，使其被自噬體識別并降解，從而減少活性氧積累和細胞損傷[37]。內質網自噬同樣發揮重要的作用，右美托咪定通過上調內質網自噬受體 FAM134B 的表達，促進內質網自噬，緩解了 NP[38]。而進一步的研究顯示，右美托咪定和氯胺酮通過調控干擾素基因刺激因子/TBK1 信號通路，增強內質網自噬，緩解內質網應激，從而減輕神經損傷和疼痛反應[39]。綜上，自噬在 NP 中具有重要調節作用，深入研究自噬機制對 NP 治療至關重要。
4 細胞焦亡與 NP
4.1 細胞焦亡的分子機制
細胞焦亡是一種與炎癥密切相關的 PCD 形式，通過釋放促炎細胞因子來增強或維持炎癥反應。焦亡的顯著特征為質膜破裂，導致細胞內容物外泄并引發強烈的炎癥反應[40]。焦亡主要由炎癥小體介導，涉及 2 條關鍵信號途徑。第 1 條是經典的炎癥反應途徑，由核苷酸結合結構域富含亮氨酸重復序列和含熱蛋白結構域受體 3（nucleotide-binding domain leucine-rich repeat and pyrin domain-containing receptor 3, NLRP3）炎癥小體介導。NLRP3 炎癥小體通過激活胱天蛋白酶 1，切割膜蛋白 GSDMD（gasdermin D），形成質膜上的孔洞，從而導致細胞內容物外泄，同時這一途徑還促使促炎因子 IL-1β和 IL-18 的成熟與釋放，進一步觸發炎癥反應；第 2 條途徑依賴胱天蛋白酶 4、5、11 的非經典途徑，由脂多糖在細胞質中觸發，尤其是在巨噬細胞和單核細胞中，引發 GSDMD 介導的焦亡反應[41-42]。此外，胱天蛋白酶 8 也在細胞焦亡中具有重要作用。在胱天蛋白酶 1 缺失的細胞中，胱天蛋白酶 8 可通過激活 NLRP3 炎癥小體來誘導焦亡[43]。
4.2 細胞焦亡在 NP 中的作用
在 NP 發展過程中，NLRP3 炎癥小體的激活顯著增加，并伴隨著胱天蛋白酶 1、IL-1β、IL-18 的上調，特別是 IL-1β的釋放被認為加劇了中樞神經系統的炎癥反應和痛覺敏感性[44]。在神經元和小膠質細胞中，NLRP3 炎癥小體的顯著激活導致了焦亡和炎癥反應的加劇，從而進一步加重了疼痛癥狀[45]。靶向 NLRP3 通路可以有效減輕焦亡和神經炎癥，RNA 編輯酶 ADAR3 通過靶向 NLRP3 顯著減輕了 CCI 模型小鼠的炎癥和焦亡[46]。而胱天蛋白酶 1 抑制劑 VX-765 能夠減少 IL-1β和 IL-18 的釋放，進而緩解神經炎癥和疼痛[47]。此外，褪黑素通過調節核因子κB/NLRP3 炎癥小體通路抑制焦亡，展現了顯著的抗炎效果，并有效緩解疼痛癥狀[48]。同樣，非經典途徑介導的泛連接蛋白 1 通道激活，通過調節細胞內外鉀離子濃度梯度，進一步觸發炎癥小體的激活并促進 IL-1β的釋放[49]。轉錄因子 C/EBPβ-模式識別受體 Clec7a 軸的破壞也被發現通過激活 NLRP3 炎癥小體，導致焦亡增加和神經炎癥加劇，這表明 C/EBPβ-Clec7a 軸可能是治療 NP 的潛在靶點[50]，提示通過抑制 NLRP3 炎癥小體或胱天蛋白酶 1 的活性，可以顯著減輕 NP 的癥狀。
除了胱天蛋白酶 1 和 NLRP3 炎癥小體，GSDMD 也是焦亡過程中的關鍵分子。雙硫侖通過靶向 GSDMD 的 Cys191 結構域，抑制細胞焦亡及 IL-1β和 IL-18 的釋放[51]。在脊髓損傷模型中抑制 GSDMD 介導的小膠質細胞焦亡，可以有效減輕炎癥反應和疼痛癥狀，并加速脊髓損傷的恢復[52]，這表明 GSDMD 是焦亡相關治療的關鍵靶點之一。焦亡與自噬之間也存在復雜的相互作用網絡，當線粒體受損導致活性氧積累時，炎癥小體被激活并繼而激活胱天蛋白酶 1，不僅直接引發焦亡，還通過切割含 TIR 結構域的干擾素誘導適配器蛋白影響自噬過程[53]。而非編碼 RNA miR-99b-3p 通過下調基質金屬蛋白酶-13 的表達，抑制了 NLRP3 炎癥小體的激活，減少了小膠質細胞的焦亡的同時，還通過促進小膠質細胞的自噬，進一步清除了細胞內的受損組分和炎癥信號[54]。這些相互作用表明焦亡和自噬的聯合調控為 NP 的治療提供了新的方向。此外，在選擇性神經損傷大鼠模型和脂多糖誘導的小膠質細胞模型中，骨橋蛋白的表達水平升高會促進小膠質細胞的焦亡，增加炎癥因子的釋放，從而加劇 NP；而通過 A 型肉毒毒素靶向抑制骨橋蛋白，可以顯著降低焦亡相關蛋白 GSDMD 的 N 端片段和 NLRP3 的表達，并減少炎癥因子的產生，從而減輕疼痛癥狀[55]。綜上，焦亡是 NP 發病過程中的關鍵機制，涉及多種信號通路和細胞因子的相互作用。抑制 NLRP3 炎癥小體、胱天蛋白酶 1 及 GSDMD 等焦亡關鍵分子的活性，對緩解神經炎癥和疼痛具有顯著效果。未來，焦亡相關機制的深入研究將有助于開發更有效的 NP 治療策略。
5 鐵死亡與 NP
5.1 鐵死亡的分子機制
鐵死亡首次于 2012 年被定義，是 PCD 研究的新興分支[56]。鐵死亡在形態學上與其他 PCD 類型具有顯著差異，包括線粒體顯著縮小和畸變、細胞膜破裂伴隨出泡現象，以及活性氧的大量積累[57]。鐵死亡主要與細胞內鐵代謝紊亂相關，過量的鐵離子通過芬頓反應生成羥自由基，后者氧化多不飽和脂肪酸，形成脂質過氧化物，脂質過氧化物的積累是鐵死亡的核心標志[58]。此外，胱氨酸/谷氨酸反向轉運蛋白通過細胞膜將胱氨酸轉運到胞內并交換胞外的谷氨酸，用于合成谷胱甘肽[59]。而谷胱甘肽過氧化物酶 4 利用谷胱甘肽還原脂質過氧化物，以緩解氧化損傷。當胱氨酸/谷氨酸反向轉運蛋白或谷胱甘肽過氧化物酶 4 功能受損時，脂質過氧化物積累，從而誘導鐵死亡。同時，鐵死亡抑制蛋白 1 通過還原泛醌為泛醇，減少脂質自由基生成，從而抑制脂質過氧化[60]。此外，自噬也在鐵死亡中發揮重要作用，通過降解鐵蛋白釋放游離鐵，進一步促進鐵死亡[61]。
5.2 鐵死亡在 NP 中的作用
鐵死亡通過多種機制影響 NP 的發生和發展，其中鐵在神經組織中的積累是關鍵因素之一。鐵積累引起活性氧的增加，這一現象與神經組織的高耗氧特性及其對鐵穩態調控的敏感性密切相關，進而導致氧化應激水平顯著升高，促進細胞損傷和死亡[62]。研究表明在 CCI 大鼠模型中，用鐵死亡抑制劑 ferrostatin-1 治療減少了鐵離子含量，從而有效緩解疼痛[63]。同樣在完全弗氏佐劑誘導的大鼠致痛模型中，鞘內注射鐵死亡抑制劑 liproxstatin-1 顯著減輕了熱痛和機械痛，進一步揭示了鐵死亡在疼痛調節中的潛在機制，還為鐵死亡抑制劑作為新型疼痛管理策略的開發提供了重要的理論依據[64]。維生素 D3 通過抑制蛋白質激酶 Cα和還原型輔酶Ⅱ氧化酶 4 信號通路，抑制線粒體相關鐵死亡，減少氧化應激，從而有效減輕 NP，進一步展示了調節鐵死亡通路的治療 NP 潛力[65]。鐵死亡除了直接參與 NP，還與自噬存在復雜的交互作用，具有 E3 泛素連接酶活性的蛋白 TRIM28 抑制其下游靶點糖原合酶激酶 3β的表達，減弱小膠質細胞中的自噬過程，調節小膠質細胞的鐵死亡，從而加劇了 NP 和神經炎癥。說明了在 NP 的病理過程中，不同細胞通路之間存在復雜的串擾現象[66]。
在脊髓背角區域，鐵死亡通過減少神經元和星形膠質細胞的活性，抑制疼痛信號的傳遞和放大。使用鐵螯合劑可減輕由鐵過載和脂質過氧化引起的痛覺過敏，表明控制這一過程有助于調節痛閾和緩解脊髓中的疼痛[67]。綜上，鐵死亡機制的研究揭示了鐵代謝失衡與 NP 之間的密切關系，并表明了神經組織對氧化應激具有高度敏感性。鐵死亡在 NP 的發生和發展中起著關鍵作用，涉及多種分子機制和細胞過程。針對鐵死亡的抑制劑在緩解 NP 癥狀方面展現出顯著的潛力，證明了其作為治療靶點的可行性。
6 小結和展望
本綜述系統總結了 PCD 的發生機制，涵蓋了凋亡、壞死性凋亡、自噬、焦亡及鐵死亡等形式，并探討了不同類型 PCD 在 NP 病理過程中發揮的重要作用。基于現有文獻，本綜述進一步闡明了 PCD 關鍵分子通路對 NP 病理機制的影響。然而，PCD 在 NP 發病機制中的具體作用仍需要深入研究，尤其是不同 PCD 類型之間的相互作用及其可能存在的協同效應尚未得到充分探索。這些領域的進一步研究不僅有助于深化對 NP 病理機制的理解，還將為識別具有臨床應用潛力的關鍵分子靶點提供重要的理論依據，并為開發多靶點聯合治療策略提供新的思路。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
神經病理性疼痛（neuropathic pain, NP）是由軀體感覺神經系統損傷或疾病引起的復雜病理狀態，是臨床上最難治的疼痛類型之一[1]。盡管現有治療手段在一定程度上能夠緩解 NP，但治療效果往往有限。NP 的病理機制復雜，目前尚未完全闡明，可能涉及神經炎癥、氧化應激及細胞死亡等，導致疼痛信號的放大和痛覺感知的異常[2]。近年來，研究發現細胞死亡在 NP 的發生和發展中起關鍵的作用[3]。細胞死亡主要分為意外性細胞死亡和程序性細胞死亡（programmed cell death, PCD）：前者由外部不可控因素引發，因缺乏特定的調控機制，難以作為治療靶點；后者是在基因和信號通路精確調控下響應外部刺激的有序細胞死亡過程，包括凋亡、壞死性凋亡、自噬、焦亡和鐵死亡等[4]。不同的 PCD 類型在 NP 發病過程中不僅獨立發揮作用，還通過相互作用共同調控疼痛的發生發展。本文重點探討不同類型的 PCD 在神經細胞存活、炎癥反應和細胞穩態中的調控機制，以期揭示 NP 復雜的病理機制并發現潛在的治療靶點。
1 細胞凋亡與 NP
1.1 細胞凋亡的分子機制
細胞凋亡是受到精細調控的細胞死亡過程，主要生物學特征包括細胞體積縮小、DNA 片段化和凋亡小體形成。一旦凋亡被觸發，免疫系統中的吞噬細胞會有效清除凋亡細胞，而不會引發炎癥反應[5-6]。根據在凋亡過程中的作用，胱天蛋白酶分為啟動型（胱天蛋白酶 8、9、10）和執行型（胱天蛋白酶 3、6、7）兩類，前者負責凋亡信號的初始激活，后者負責細胞結構的程序性降解[7]。細胞凋亡主要通過死亡受體介導的外源性途徑和線粒體介導的內源性途徑進行[8]。在外源性途徑中，腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor, TNF）通過與細胞表面死亡受體的跨膜結構域結合來啟動凋亡信號傳導，隨后死亡受體通過其死亡結構域招募銜接蛋白，形成死亡誘導信號復合體。復合體進一步招募并激活前體胱天蛋白酶 8，進而啟動下游級聯反應誘導凋亡發生[9]。內源性途徑的啟動則源于 B 細胞淋巴瘤 2 家族蛋白平衡的破壞。促凋亡的 B 細胞淋巴瘤 2 家族蛋白在線粒體外膜的積聚，增加了線粒體膜的通透性，導致細胞色素 c 從線粒體間隙釋放至細胞質，隨后與凋亡蛋白酶激活因子 1 結合，激活胱天蛋白酶 9，促進凋亡小體形成，進而激活執行型胱天蛋白酶，最終完成細胞凋亡[8, 10]。
1.2 細胞凋亡在 NP 中的作用
細胞凋亡在 NP 的發展和維持過程中起關鍵作用。大鼠坐骨神經慢性壓迫損傷（chronic constriction injury, CCI）模型顯示，其后肢肌肉中存在顯著的細胞凋亡現象[11]。在神經根壓迫和脊神經壓迫的模型中，神經根壓迫導致了更持久且嚴重的疼痛，伴隨更多的神經元凋亡；而脊神經壓迫引起的神經元凋亡較少，提示凋亡越顯著疼痛越嚴重[12]。鏈脲佐菌素誘導的糖尿病性神經痛大鼠模型中存在顯著的細胞凋亡現象，橄欖葉提取物通過抑制高血糖誘導的細胞凋亡，尤其是通過抑制胱天蛋白酶 3 的活化，緩解了早期糖尿病性神經痛癥狀，表明橄欖葉提取物可能在預防細胞凋亡和緩解神經痛方面具有潛在作用[13]。此外，高壓氧治療在 CCI 模型中通過抑制脊髓中促凋亡基因胱天蛋白酶 3 和 TNF-α的表達，顯著減輕了疼痛和神經元凋亡[14]。而且胱天蛋白酶在神經元中不僅負責調控細胞凋亡，還參與突觸消除和軸突修剪等，因此胱天蛋白酶抑制劑在治療 NP 方面具有巨大潛力，但其臨床應用仍面臨療效有限、靶向特異性差和不良副作用等挑戰[15-16]。
在信號通路方面，蛋白激酶 A 通過激活 p38 絲裂原活化蛋白質激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）通路，在 NP 的形成和維持中起關鍵作用。蛋白激酶 A 激活 p38 MAPK，導致脊髓中細胞凋亡增加，從而加劇疼痛反應。而抑制蛋白激酶 A 可減弱 p38 MAPK 的活化，減少細胞凋亡，進而緩解疼痛，提示蛋白激酶 A 和 p38 MAPK 信號通路可作為治療 NP 的潛在靶點[17]。自噬、促炎性細胞因子與凋亡之間的相互作用也對 NP 的調節具有重要影響。粒細胞集落刺激因子在 CCI 模型中不僅能調節炎癥反應，還通過促進自噬減少神經元的凋亡，起到保護作用[18]。綜上，凋亡在 NP 的發生和維持中起至關重要的作用。通過靶向凋亡途徑能夠有效緩解 NP，進一步研究凋亡有望為 NP 提供更系統和有效的治療策略。
2 壞死性凋亡與 NP
2.1 壞死性凋亡的分子機制
壞死性凋亡是一種區別于經典胱天蛋白酶依賴性凋亡途徑的獨特細胞死亡形式，其形態特征類似于傳統壞死，包括質膜完整性喪失、細胞內容物釋放、細胞和細胞器膨脹、染色質凝聚[19]。這一過程由受體相互作用蛋白質（receptor-interacting protein, RIP）1 和 RIP3 的激活驅動，尤其是在胱天蛋白酶 8 缺失的情況下，RIP1、RIP3 復合物的形成是壞死性凋亡的關鍵觸發步驟[20]。此過程中混合譜系激酶結構域樣蛋白質（mixed lineage kinase domain-like protein, MLKL）的激酶域被磷酸化，導致構象變化，使其能夠與帶正電荷的磷脂質結合，從而增加細胞膜通透性并損害其完整性。壞死性凋亡中，細胞膜破裂和內容物外泄會釋放損傷相關分子模式激活免疫反應，引發局部或全身炎癥[19]。
2.2 壞死性凋亡在 NP 中的作用
壞死性凋亡在 NP 的發生與發展中主要通過 RIP1、RIP3 和 MLKL 等分子的調控，導致神經元死亡以及神經系統的炎癥反應，進而加劇 NP 的嚴重程度。RIP1、RIP3 的激活不僅改變了神經組織的微環境，還放大了疼痛信號。在 CCI 大鼠模型中，RIP1 和 RIP3 的表達顯著增加，表明壞死性凋亡通路被激活，使用壞死性凋亡抑制劑 necrostatin-1 能夠有效抑制 RIP1/RIP3 信號通路的過度激活，從而緩解 NP；同時，抑制該通路還能夠減輕神經損傷后伴隨的炎癥反應，進一步緩解 NP 的癥狀[21]。TNF-α不僅是細胞凋亡的關鍵上游因子，也是壞死性凋亡的主要激活因子。TNF-α顯著上調了 RIP1、RIP3 和 MLKL 等壞死性凋亡相關分子，并在前扣帶回皮質中與這些分子共定位，而胱天蛋白酶等與細胞凋亡相關的分子并未顯著表達或共定位。其次在藥物干預實驗中，廣譜胱天蛋白酶抑制劑 zVAD-fmk 未能阻止 TNF-α誘導的神經元死亡和疼痛敏感性，但通過抑制 RIPK1/RIPK3 信號過度激活，能有效緩解 NP 癥狀[19]。形態學觀察同樣支持這一結論，前扣帶回皮質中未見凋亡小體形成等典型細胞凋亡特征，而是觀察到細胞膜破裂和細胞器腫脹等壞死性凋亡特征[22]。這些研究不僅深化了對 TNF-α在 NP 中作用機制的理解，也為靶向壞死性凋亡的治療策略提供了重要理論依據[19, 22]。免疫細胞的參與是重要影響因素，特別是巨噬細胞的浸潤和小膠質細胞的 M1 極化。在紫杉醇誘導的 NP 模型中，巨噬細胞和小膠質細胞通過 RIP3/MLKL 通路啟動了壞死性凋亡，從而加劇了神經炎癥和 NP[23]。這些免疫細胞在神經損傷區域釋放促炎細胞因子 TNF-α和白細胞介素（interleukin, IL）-1β，進一步激活 RIP1 和 RIP3，放大了壞死性凋亡的效應，導致疼痛信號和炎癥反應的惡化[24]。綜上，壞死性凋亡通過 RIP1、RIP3、MLKL 及 TNF-α等信號通路在 NP 中發揮重要作用，而免疫細胞的參與加劇了神經炎癥和疼痛反應。因此，理解這些信號通路之間的相互關系和具體機制對于揭示 NP 的病理機制至關重要，并為開發新的 NP 治療策略提供了潛在的靶點。
3 自噬與 NP
3.1 自噬的分子機制
自噬是一種高度保守的細胞內降解機制，通過溶酶體途徑降解和回收受損或多余的蛋白質及細胞器，從而維持細胞內部環境的穩態[25]。根據其形式，自噬可分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬，其中巨自噬是研究最深入的一種。巨自噬的啟動受營養缺乏和氧化應激等多種因素調控，其過程涉及自噬相關基因的激活，形成具有雙層膜結構的自噬小體。自噬小體隨后與溶酶體融合，形成自噬溶酶體，降解受損的細胞成分，從而減輕細胞的應激反應并維持細胞穩態[26-27]。在自噬的過程中，LC3 和 p62 是 2 個關鍵的分子標志物。LC3 參與自噬體的成熟與擴展，而 p62 則作為選擇性自噬受體引導受損的物質至自噬小體進行降解。因此，LC3 和 p62 的表達水平及動態變化常被用作衡量自噬水平的重要指標[28-29]。自噬作為細胞對能量和營養狀態變化的適應性響應機制，依賴于哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合體 1 與腺苷酸活化蛋白激酶相互作用來實現調控。當營養充足時，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合體 1 被激活并抑制自噬的啟動；而在營養缺乏時，腺苷酸活化蛋白激酶被激活后進而抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合體 1，促進自噬的啟動[30]。
3.2 自噬在 NP 中的作用
在 NP 的進展過程中，自噬扮演著雙重角色。既有保護作用，也可能導致損傷。脊髓背角中自噬功能受損是 NP 癥狀加重的關鍵因素之一。脊神經結扎模型研究顯示，自噬標志物 LC3 和 p62 在脊髓背角中變化明顯，并主要與神經元共表達，提示自噬是 NP 調控機制之一[31]。同樣的結果在 CCI 模型和選擇性神經損傷得到驗證，進一步支持了這一結論，不同的是脊神經結扎模型中 p62 積累明顯，而 CCI、選擇性神經損傷模型中 p62 的表達沒有明顯變化，表明不同的 NP 模型中自噬調控存在差異[32]。自噬在中樞神經系統中的調控機制不僅限于神經元，小膠質細胞和星形膠質細胞的自噬活動對 NP 的影響也逐漸被揭示。小膠質細胞自噬水平的增加與促炎癥因子的釋放增加相關，而星形膠質細胞的自噬障礙則可能參與 NP 的維持和進展[33]。有研究通過鞘內注射自噬誘導劑雷帕霉素，提高了脊髓背角小膠質細胞的自噬水平，顯著改善了 NP 癥狀[34]。而激活星形膠質細胞的哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路可抑制自噬，從而加劇 NP[35]。在外周神經系統中，自噬的作用同樣不可忽視。外周神經損傷后，施萬細胞和背根神經節細胞的自噬活動顯著增強，幫助清除受損的髓鞘碎片并維持細胞穩定性[18]。進一步的研究表明，自噬與核轉錄因子紅系 2 相關因子 2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2, Nrf2）抗氧化通路的相互作用，進一步增強了神經保護作用，有效減輕疼痛癥狀。自噬通過清除受損細胞器減少神經元損傷，Nrf2 則通過抗氧化應答降低氧化應激和神經炎癥。聯合激活這 2 條通路的治療策略能夠產生顯著的協同效應，比單獨激活任一通路能更有效地減輕疼痛敏感性，并改善神經元功能。此外，自噬和 Nrf2 之間的正反饋機制進一步增強了神經保護作用，展示了通過聯合激活自噬和 Nrf2 信號通路作為治療策略的潛力[36]。
自噬根據吞噬底物的不同可分為內質網自噬、線粒體自噬、脂質自噬等。其中，線粒體自噬和內質網自噬在 NP 中的作用備受關注。線粒體自噬通過清除受損線粒體，防止活性氧積累，減輕氧化應激和細胞損傷，主要由 Pink1 途徑調控。當線粒體膜電位下降時，Pink1 在受損線粒體外膜上積累，激活 E3 泛素連接酶，通過泛素化標記線粒體，使其被自噬體識別并降解，從而減少活性氧積累和細胞損傷[37]。內質網自噬同樣發揮重要的作用，右美托咪定通過上調內質網自噬受體 FAM134B 的表達，促進內質網自噬，緩解了 NP[38]。而進一步的研究顯示，右美托咪定和氯胺酮通過調控干擾素基因刺激因子/TBK1 信號通路，增強內質網自噬，緩解內質網應激，從而減輕神經損傷和疼痛反應[39]。綜上，自噬在 NP 中具有重要調節作用，深入研究自噬機制對 NP 治療至關重要。
4 細胞焦亡與 NP
4.1 細胞焦亡的分子機制
細胞焦亡是一種與炎癥密切相關的 PCD 形式，通過釋放促炎細胞因子來增強或維持炎癥反應。焦亡的顯著特征為質膜破裂，導致細胞內容物外泄并引發強烈的炎癥反應[40]。焦亡主要由炎癥小體介導，涉及 2 條關鍵信號途徑。第 1 條是經典的炎癥反應途徑，由核苷酸結合結構域富含亮氨酸重復序列和含熱蛋白結構域受體 3（nucleotide-binding domain leucine-rich repeat and pyrin domain-containing receptor 3, NLRP3）炎癥小體介導。NLRP3 炎癥小體通過激活胱天蛋白酶 1，切割膜蛋白 GSDMD（gasdermin D），形成質膜上的孔洞，從而導致細胞內容物外泄，同時這一途徑還促使促炎因子 IL-1β和 IL-18 的成熟與釋放，進一步觸發炎癥反應；第 2 條途徑依賴胱天蛋白酶 4、5、11 的非經典途徑，由脂多糖在細胞質中觸發，尤其是在巨噬細胞和單核細胞中，引發 GSDMD 介導的焦亡反應[41-42]。此外，胱天蛋白酶 8 也在細胞焦亡中具有重要作用。在胱天蛋白酶 1 缺失的細胞中，胱天蛋白酶 8 可通過激活 NLRP3 炎癥小體來誘導焦亡[43]。
4.2 細胞焦亡在 NP 中的作用
在 NP 發展過程中，NLRP3 炎癥小體的激活顯著增加，并伴隨著胱天蛋白酶 1、IL-1β、IL-18 的上調，特別是 IL-1β的釋放被認為加劇了中樞神經系統的炎癥反應和痛覺敏感性[44]。在神經元和小膠質細胞中，NLRP3 炎癥小體的顯著激活導致了焦亡和炎癥反應的加劇，從而進一步加重了疼痛癥狀[45]。靶向 NLRP3 通路可以有效減輕焦亡和神經炎癥，RNA 編輯酶 ADAR3 通過靶向 NLRP3 顯著減輕了 CCI 模型小鼠的炎癥和焦亡[46]。而胱天蛋白酶 1 抑制劑 VX-765 能夠減少 IL-1β和 IL-18 的釋放，進而緩解神經炎癥和疼痛[47]。此外，褪黑素通過調節核因子κB/NLRP3 炎癥小體通路抑制焦亡，展現了顯著的抗炎效果，并有效緩解疼痛癥狀[48]。同樣，非經典途徑介導的泛連接蛋白 1 通道激活，通過調節細胞內外鉀離子濃度梯度，進一步觸發炎癥小體的激活并促進 IL-1β的釋放[49]。轉錄因子 C/EBPβ-模式識別受體 Clec7a 軸的破壞也被發現通過激活 NLRP3 炎癥小體，導致焦亡增加和神經炎癥加劇，這表明 C/EBPβ-Clec7a 軸可能是治療 NP 的潛在靶點[50]，提示通過抑制 NLRP3 炎癥小體或胱天蛋白酶 1 的活性，可以顯著減輕 NP 的癥狀。
除了胱天蛋白酶 1 和 NLRP3 炎癥小體，GSDMD 也是焦亡過程中的關鍵分子。雙硫侖通過靶向 GSDMD 的 Cys191 結構域，抑制細胞焦亡及 IL-1β和 IL-18 的釋放[51]。在脊髓損傷模型中抑制 GSDMD 介導的小膠質細胞焦亡，可以有效減輕炎癥反應和疼痛癥狀，并加速脊髓損傷的恢復[52]，這表明 GSDMD 是焦亡相關治療的關鍵靶點之一。焦亡與自噬之間也存在復雜的相互作用網絡，當線粒體受損導致活性氧積累時，炎癥小體被激活并繼而激活胱天蛋白酶 1，不僅直接引發焦亡，還通過切割含 TIR 結構域的干擾素誘導適配器蛋白影響自噬過程[53]。而非編碼 RNA miR-99b-3p 通過下調基質金屬蛋白酶-13 的表達，抑制了 NLRP3 炎癥小體的激活，減少了小膠質細胞的焦亡的同時，還通過促進小膠質細胞的自噬，進一步清除了細胞內的受損組分和炎癥信號[54]。這些相互作用表明焦亡和自噬的聯合調控為 NP 的治療提供了新的方向。此外，在選擇性神經損傷大鼠模型和脂多糖誘導的小膠質細胞模型中，骨橋蛋白的表達水平升高會促進小膠質細胞的焦亡，增加炎癥因子的釋放，從而加劇 NP；而通過 A 型肉毒毒素靶向抑制骨橋蛋白，可以顯著降低焦亡相關蛋白 GSDMD 的 N 端片段和 NLRP3 的表達，并減少炎癥因子的產生，從而減輕疼痛癥狀[55]。綜上，焦亡是 NP 發病過程中的關鍵機制，涉及多種信號通路和細胞因子的相互作用。抑制 NLRP3 炎癥小體、胱天蛋白酶 1 及 GSDMD 等焦亡關鍵分子的活性，對緩解神經炎癥和疼痛具有顯著效果。未來，焦亡相關機制的深入研究將有助于開發更有效的 NP 治療策略。
5 鐵死亡與 NP
5.1 鐵死亡的分子機制
鐵死亡首次于 2012 年被定義，是 PCD 研究的新興分支[56]。鐵死亡在形態學上與其他 PCD 類型具有顯著差異，包括線粒體顯著縮小和畸變、細胞膜破裂伴隨出泡現象，以及活性氧的大量積累[57]。鐵死亡主要與細胞內鐵代謝紊亂相關，過量的鐵離子通過芬頓反應生成羥自由基，后者氧化多不飽和脂肪酸，形成脂質過氧化物，脂質過氧化物的積累是鐵死亡的核心標志[58]。此外，胱氨酸/谷氨酸反向轉運蛋白通過細胞膜將胱氨酸轉運到胞內并交換胞外的谷氨酸，用于合成谷胱甘肽[59]。而谷胱甘肽過氧化物酶 4 利用谷胱甘肽還原脂質過氧化物，以緩解氧化損傷。當胱氨酸/谷氨酸反向轉運蛋白或谷胱甘肽過氧化物酶 4 功能受損時，脂質過氧化物積累，從而誘導鐵死亡。同時，鐵死亡抑制蛋白 1 通過還原泛醌為泛醇，減少脂質自由基生成，從而抑制脂質過氧化[60]。此外，自噬也在鐵死亡中發揮重要作用，通過降解鐵蛋白釋放游離鐵，進一步促進鐵死亡[61]。
5.2 鐵死亡在 NP 中的作用
鐵死亡通過多種機制影響 NP 的發生和發展，其中鐵在神經組織中的積累是關鍵因素之一。鐵積累引起活性氧的增加，這一現象與神經組織的高耗氧特性及其對鐵穩態調控的敏感性密切相關，進而導致氧化應激水平顯著升高，促進細胞損傷和死亡[62]。研究表明在 CCI 大鼠模型中，用鐵死亡抑制劑 ferrostatin-1 治療減少了鐵離子含量，從而有效緩解疼痛[63]。同樣在完全弗氏佐劑誘導的大鼠致痛模型中，鞘內注射鐵死亡抑制劑 liproxstatin-1 顯著減輕了熱痛和機械痛，進一步揭示了鐵死亡在疼痛調節中的潛在機制，還為鐵死亡抑制劑作為新型疼痛管理策略的開發提供了重要的理論依據[64]。維生素 D3 通過抑制蛋白質激酶 Cα和還原型輔酶Ⅱ氧化酶 4 信號通路，抑制線粒體相關鐵死亡，減少氧化應激，從而有效減輕 NP，進一步展示了調節鐵死亡通路的治療 NP 潛力[65]。鐵死亡除了直接參與 NP，還與自噬存在復雜的交互作用，具有 E3 泛素連接酶活性的蛋白 TRIM28 抑制其下游靶點糖原合酶激酶 3β的表達，減弱小膠質細胞中的自噬過程，調節小膠質細胞的鐵死亡，從而加劇了 NP 和神經炎癥。說明了在 NP 的病理過程中，不同細胞通路之間存在復雜的串擾現象[66]。
在脊髓背角區域，鐵死亡通過減少神經元和星形膠質細胞的活性，抑制疼痛信號的傳遞和放大。使用鐵螯合劑可減輕由鐵過載和脂質過氧化引起的痛覺過敏，表明控制這一過程有助于調節痛閾和緩解脊髓中的疼痛[67]。綜上，鐵死亡機制的研究揭示了鐵代謝失衡與 NP 之間的密切關系，并表明了神經組織對氧化應激具有高度敏感性。鐵死亡在 NP 的發生和發展中起著關鍵作用，涉及多種分子機制和細胞過程。針對鐵死亡的抑制劑在緩解 NP 癥狀方面展現出顯著的潛力，證明了其作為治療靶點的可行性。
6 小結和展望
本綜述系統總結了 PCD 的發生機制，涵蓋了凋亡、壞死性凋亡、自噬、焦亡及鐵死亡等形式，并探討了不同類型 PCD 在 NP 病理過程中發揮的重要作用。基于現有文獻，本綜述進一步闡明了 PCD 關鍵分子通路對 NP 病理機制的影響。然而，PCD 在 NP 發病機制中的具體作用仍需要深入研究，尤其是不同 PCD 類型之間的相互作用及其可能存在的協同效應尚未得到充分探索。這些領域的進一步研究不僅有助于深化對 NP 病理機制的理解，還將為識別具有臨床應用潛力的關鍵分子靶點提供重要的理論依據，并為開發多靶點聯合治療策略提供新的思路。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。