程序性細胞死亡途徑被先天免疫系統激活，以應對微生物感染和其他細胞應激源。焦亡、凋亡和壞死是三種程序性細胞死亡途徑，已被廣泛研究，并具有很好的特征。圣裘德兒童研究醫院的Kanneganti小組的工作表明，這三種途徑并不總是相互孤立地運作他們的工作描述了一種新的炎癥程序性細胞死亡途徑，PAN凋亡。之所以被稱為PAN凋亡，是因為它涉及細胞死亡、凋亡和程序性壞死的一系列集體行為。

PAN細胞死亡可由多種細菌和病毒病原體誘導，包括單核增生李斯特菌、腸鏈球菌血清型鼠傷寒、水泡性口炎病毒(VSV)和甲型流感病毒(IAV)全視缺失也可能在重癥COVID-19患者的炎癥中發揮作用，在本文中后者是由嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2 (SARS-CoV-2)引起的，我們綜述了這種新描述的程序性細胞死亡途徑的機制和調控，冠狀病毒如何觸發程序性細胞死亡，并討論了最近的研究表明PAN細胞凋亡在covid -19相關炎癥中的作用，為通過調節這種細胞死亡途徑進行治療干預提供了可能的機會。

PAN細胞凋亡由PAN凋亡體調節
PAN細胞凋亡的主調控因子是一種稱為PAN凋亡體的多聚體細胞質蛋白復合體，由參與死亡、凋亡和程序性壞死的蛋白質組成。1,4它可以包括NOD-、LRR-和含吡啶結構域蛋白3 (NLRP3)，含有CARD的凋亡相關斑點樣蛋白(ASC)，以及細胞凋亡蛋白酶，在死亡和炎癥小體中起作用的蛋白質(圖1)。凋亡蛋白半胱天冬酶-8抗原和壞死蛋白受體相互作用蛋白激酶1 (RIPK1)和RIPK3也可以被納入PAN凋亡體。其他蛋白質成分包括半胱胺酸蛋白酶蛋白，作為支架，Z-DNA結合蛋白1 (ZBP1)，作為先天免疫傳感器，脂肪酸合成酶相關死亡結構域(FADD)，作為適配器。通過PAN凋亡體的信號通路激活下游效應子gasdermin D (GSDMD)， 半胱天冬酶-3和-7，以及混合譜系激酶結構域樣(MLKL)，分別執行細胞死亡, 凋亡和程序性壞死。

圖1。ZBP1依賴的PAN凋亡體的激活在IAV感染時觸發死亡、凋亡和壞死。

天然免疫傳感器ZBP1是PAN凋亡體形成和激活的正向調節因子。1,4,5在IAV感染過程中，ZBP1識別病毒核糖核蛋白并誘導形成ZBP1依賴的泛體。依賴于ZBP1的泛光體由ZBP1(傳感器)、RIPK3和RIPK1(壞死蛋白)、NLRP3、ASC、細胞凋亡蛋白酶-1(炎癥小體/壞死蛋白)、細胞凋亡蛋白酶-8(凋亡蛋白)和支架細胞凋亡蛋白酶-6(圖1)組成。該PAN凋亡體的形成導致RIPK3、細胞凋亡蛋白酶-8和NLRP3炎癥小體的激活，導致PAN凋亡。

而TGF-β-活化激酶1 (TAK1)則是PAN細胞凋亡的負調控因子。TAK1的抑制與toll樣受體(TLRs)或死亡受體(如TNF受體1 (TNFR1)、Fas、TRAIL-R或DR3)的信號耦合，促進ripk1依賴的PAN凋亡體的形成(圖2)一種以這種方式誘導泛光癥的細菌是耶爾森氏菌。耶爾森氏菌致病菌株可將效應蛋白YopJ分泌到巨噬細胞中抑制TAK1和NF-κB激酶抑制劑(IKK)。2,4這導致PAN凋亡的激活，細胞內病原體清除，以及包括IL-1β和IL-18在內的促炎細胞因子的釋放。

圖2。致病性耶爾森氏菌通過抑制TAK1觸發PAN凋亡，從而導致PAN凋亡體激活。

如上所述，IAV、VSV、單核增生L.和腸鏈球菌血清型鼠傷寒都能誘導巨噬細胞PAN細胞死亡僅抑制死亡、凋亡或壞死不足以保護巨噬細胞免受病原體誘導的細胞死亡。只有同時抑制這三種途徑，例如通過刪除編碼細胞凋亡蛋白酶-1和細胞凋亡蛋白酶-11、細胞凋亡蛋白酶-8和壞死蛋白RIPK3的基因，才能保護巨噬細胞免受這些病原體誘導的PAN細胞死亡。這表明PAN凋亡的所有三個分支都是由細胞參與并介導細胞死亡以應對這些病原體。

冠狀病毒激活程序性細胞死亡途徑
乙型冠狀病毒SARS-CoV、SARS-CoV-2、中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)和小鼠肝炎病毒(MHV)已被證明可激活程序性細胞死亡途徑(圖3)

圖3。冠狀病毒激活多種程序性細胞死亡途徑。

SARS-CoV、SARS-CoV-2和MERS-CoV均可致死亡和凋亡在SARS-CoV和SARS-CoV-2的情況下，這些病原體誘導的死亡伴隨著促炎細胞因子IL-1β的分泌，以及NLRP3炎癥小體的激活。HCoV-OC43是一種可導致普通感冒的冠狀病毒，可誘導人類神經細胞壞死。還需要更多的研究來確定SARS-CoV、SARS-CoV-2和MERS-CoV是否也能誘導壞死。然而，小鼠冠狀病毒MHV已被證明可以激活小鼠巨噬細胞中的所有三種泛光性細胞死亡途徑，并且這種泛光性細胞死亡伴隨著促炎細胞因子IL-1β、IL-18、IL-6和TNF.7的釋放。

TNF-α和IFN-γ誘導PAN細胞死亡和類似COVID-19的炎癥
Karki等人最近的研究表明，PAN凋亡可能在嚴重COVID-19.3患者的炎癥反應中發揮作用。在小鼠中，促炎細胞因子TNF-α和IFN-γ的聯合給藥會導致死亡率增加，以及反映嚴重COVID-19患者觀察到的各種表型，包括血清谷丙轉氨酶(ALT)、天門冬氨酸轉氨酶(AST)、血尿素氮(BUN)和鐵蛋白水平升高。還有血小板減少和嗜中性粒細胞與淋巴細胞比例增加。在細胞中，TNF-α和IFN-γ誘導全視凋亡和細胞死亡。缺乏PAN凋亡體成分RIPK3和細胞凋亡蛋白酶-8的小鼠免受TNF-α-和IFN-γ-誘導的死亡。來自這些小鼠的巨噬細胞也受到TNF-α-和IFN-γ-誘導的全視和死亡的保護。這表明PAN凋亡是由TNF-α和IFN-γ聯合誘導的，其病理與嚴重的COVID-19有相似之處。

作者接下來試圖闡明TNF-α和IFN-γ.3誘導泛光癥的信號通路他們發現JAK/STAT1/IRF1信號通路對調節很重要。在這一途徑中，Janus激酶2 (JAK2)磷酸化JAK1，然后激活轉錄因子STAT1，誘導包括IFN調節因子1 (Irf1)在內的基因的轉錄(圖4)。在TNF-α和IFN-γ處理的小鼠巨噬細胞中，JAK2和Irf1基因上調，以及在重癥COVID-19患者中。通過刪除Irf1或Stat1來破壞這一信號通路，可以保護小鼠巨噬細胞免受TNF-α-和IFN-γ-誘導的細胞死亡，以及在Irf1缺失的情況下誘導全視缺失。類似地，Stat1-/-小鼠免受TNF-α-和IFN-γ-誘導的死亡。

圖4。TNF-α和IFN-γ誘導JAK/STAT1/IRF1信號通路和PAN凋亡。

Karki等人還證明，由JAK/STAT1/IRF1途徑誘導的一氧化氮(NO)生成有助于TNF-α-和IFN-γ-誘導的PAN細胞死亡(圖4)。3 IRF1 -/-小鼠巨噬細胞可降低誘導型一氧化氮合酶(iNOS)及其編碼基因Nos2的表達。與此一致的是，與野生型細胞相比，當TNF-α和IFN-γ刺激時，Irf1-/-和Stat1-/-細胞都減少了NO的產生。通過刪除Nos2或使用NO生成抑制劑L-NAME或1400W來干擾NO生成，可以保護細胞免受TNF-α-和IFN-γ-誘導的細胞死亡。

阿拉丁提供了多種工具來研究PAN凋亡和其他程序性細胞死亡途徑，包括PAN凋亡體成分和調節劑的小分子抑制劑，其他細胞死亡途徑，JAK/STAT信號，和誘導性一氧化氮合酶產生。