经典细胞焦亡途径
经典细胞焦亡主要依赖于由炎性体激活的caspase-1。当病原体入侵宿主细胞时,细胞表面或内部的特异性模式识别受体（Pattern recognition receptors,PRRs）包括NOD样受体（NLR）、Toll样受体（TLR）、RIG样受体（RLH）和C型血凝素受体（CLR）,这些模式识别受体能够识别病毒的核酸、细菌的细胞壁成分等病原体相关分子模式（PAMPs）结构和内源性危险相关分子模式（DAMPs）。模式识别受体与特定配体结合，再与其他蛋白结合形成多聚体蛋白复合物炎性体（Pyroptosomes），炎性体中存在caspase的激活和募集结构域（CARD）或下游信号传导 PYD结构域，不同炎性体分别对不同程度的危险刺激产生应答。
Caspase-1以前体的形式存在于胞质中，炎性小体是caspase-1活化的场所，CARD募集caspase-1前体，caspase-1前体二聚化，而后发生解朊反应，这是一个自催化的过程，产生p10a和p20的亚单位，最终成为有活性的caspase-1。NLRs或AIM2活化caspase-1需要ASC的参与，另一种炎性小体NLRC4不依赖ASC，直接募集caspase-1前体并催化caspase-1活化。Caspase-1活化后可进一步激活细胞焦亡的效应蛋白GSDMD以及炎症因子的成熟和释放。

非经典细胞焦亡途径
非经典细胞焦亡是以激活caspase-4、5、11为前提的非经典途径，在人类中由caspase-4/5介导，在小鼠由caspase-11介导。脂多糖（Lipopolysaccharides,LPS）组分中酰化脂质A部分与caspase-11的CARD结构域结合促进其自身寡聚化和活化，活化的caspase-11直接触发细胞焦亡。此外，在LPS与caspase-11特异性结合后，激活的caspase-11可剪切修饰缝隙连接蛋白（Pannexin-1）跨膜通道,促进Pannexin-1活化，使胞内的ATP即宿主细胞在细菌感染或受损下释放危险信号分子流出,释放ATP与细胞膜上P2X7受体结合，打开非选择性P2X7阳性离子通道,继而胞内的K⁺外流，胞外的Na⁺和 Ca²⁺内流，细胞膜完整性受损，导致胞内炎性内容物释放，引发炎症反应，细胞死亡。另一方面，PAMPs和DAMPs作用于Toll样受体激活TLR4信号通路，继而促进转录因子NF-κB的激活，NF-κB介导了促炎细胞因子IL-1β、IL-18前体的表达，IL-1β、IL-18前体受到活化caspase-1的有效切割，形成成熟的IL-1β、IL-18释放到细胞外环境中。同时，胞质内容物如HMGB-1、IL-1α、ATP也随之释放出来，诱导发生炎症反应。

细胞焦亡分子机制

细胞焦亡的分子机制

（Yu P , et al.Signal Transduction and Targeted Therapy, 2021.）

细胞焦亡是一个复杂的生化过程，各信号通路并非是相互孤立的，经典与非经典途径会有交叉，如caspase-11可以促进NLRP3的活化，进而导致caspase-1的活化和炎症因子的释放，炎性小体还可以通过caspase-4/5/11活化caspase-1。因此，对于细胞焦亡过程中caspases的活化通路及不同caspases相互作用仍需要进一步的研究。