p53對(duì)鐵死亡的調(diào)節(jié)作用及潛在應(yīng)用*

張麗媛， 李芙蓉， 王 超， 任彩霞

(1北京大學(xué)第三醫(yī)院， 北京 100191； 2北京大學(xué)第一醫(yī)院， 北京 100034； 3北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室， 北京 100191)

p53自被發(fā)現(xiàn)以來(lái)一直是廣受關(guān)注的抑癌分子。傳統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)p53能夠誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期阻滯，從而發(fā)揮強(qiáng)大的抑腫瘤作用。當(dāng)細(xì)胞受到外源性或內(nèi)源性應(yīng)激因素刺激時(shí)，p53可介導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯，使細(xì)胞有足夠時(shí)間修復(fù)DNA損傷，從而防止致癌突變的傳播；同時(shí)，在DNA損傷無(wú)法修復(fù)時(shí)，p53又可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來(lái)清除受損或癌變細(xì)胞。但是最近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明它的上述“經(jīng)典功能”并不是其抑癌作用的關(guān)鍵，而其在調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝等方面的功能可能與腫瘤抑制有更重要的關(guān)系[1-2]。鐵死亡(ferroptosis)是一種新發(fā)現(xiàn)的獨(dú)特的細(xì)胞死亡形式，其與壞死、凋亡、脹亡和自噬等其它細(xì)胞死亡形式在形態(tài)學(xué)、生物途徑和遺傳上均有本質(zhì)區(qū)別[3-5]?，F(xiàn)有研究表明，鐵死亡與細(xì)胞內(nèi)代謝狀態(tài)顯著相關(guān)[4, 6-7]，而p53在細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著不可替代的作用[1-2, 8]，這提示誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡或許是p53發(fā)揮抑癌作用的重要機(jī)制。

鐵死亡是一種鐵依賴(lài)的脂質(zhì)氫過(guò)氧化物(lipid hydroperoxides)致死性累積引起的細(xì)胞死亡形式[4],是一種調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡，受到包括谷胱甘肽(glutathione，GSH)和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4(glutathione peroxidase 4，GPX4)在內(nèi)的脂質(zhì)修復(fù)系統(tǒng)的嚴(yán)密調(diào)控，并且依賴(lài)于含多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid，PUFA)的磷脂的生物合成、PUFA-磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine,PE)的選擇性氧化等一系列酶促反應(yīng)[4]。2012年，有學(xué)者首次提出鐵死亡的概念，他們?cè)诶酶咄啃》肿雍Y選技術(shù)篩選可以誘導(dǎo)RAS突變的小鼠腫瘤細(xì)胞死亡的分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)一種小分子erastin能夠抑制細(xì)胞膜表面的胱氨酸/谷氨酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)體(cystine/glutamate antiporter，system xc-)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸(cysteine，Cys)含量不足。Cys是GSH合成原料，而GSH又是細(xì)胞內(nèi)重要的脂質(zhì)過(guò)氧化物酶GPX4發(fā)揮活性的必要成分。因此Cys剝奪會(huì)導(dǎo)致GSH缺乏和GPX4活性喪失，最終使細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化物沉積，引發(fā)細(xì)胞死亡。由于這種細(xì)胞死亡的發(fā)生需要鐵依賴(lài)的活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)的產(chǎn)生，并且鐵離子螯合劑能抑制erastin誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，表明鐵離子在誘導(dǎo)細(xì)胞死亡過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，因此他們將這種死亡方式命名為鐵死亡[3]。

鐵死亡在形態(tài)、遺傳和機(jī)制上不同于細(xì)胞凋亡、壞死和自噬等傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡(regulated cell death，RCD)模式[3-5]。鐵死亡細(xì)胞可以表現(xiàn)出特殊的形態(tài)變化，主要表現(xiàn)為細(xì)胞變小變圓且相互之間分離、線粒體縮小但線粒體膜密度增加、線粒體嵴減少或消失；而沒(méi)有核固縮、核溶解和吞噬泡等其他RCD方式的特征性表現(xiàn)[3, 9]。同時(shí)，抑制凋亡、壞死和自噬的小分子不能逆轉(zhuǎn)細(xì)胞鐵死亡結(jié)局[3-5]。

1 多種生物學(xué)途經(jīng)可影響細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性

細(xì)胞對(duì)鐵死亡的易感性與多種生物學(xué)途經(jīng)相關(guān)，包括PUFA代謝、氨基酸代謝和鐵代謝等。

PUFA是指含有2個(gè)或2個(gè)以上雙鍵且碳鏈長(zhǎng)度為18～22個(gè)碳原子的直鏈脂肪酸，其在生理狀態(tài)下負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的流動(dòng)性。PUFA是發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化和鐵死亡的重要底物，它的豐度和分布會(huì)影響脂質(zhì)過(guò)氧化以及鐵死亡發(fā)生的程度[7]。游離 PUFA是合成脂類(lèi)信號(hào)分子的底物，它們經(jīng)過(guò)酯化反應(yīng)變成膜磷脂，膜磷脂可以整合到細(xì)胞膜上，調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的流動(dòng)性，也可以進(jìn)一步被氧化成誘導(dǎo)鐵死亡的脂質(zhì)過(guò)氧化物[10]。鐵死亡的效應(yīng)階段是毒性脂質(zhì)過(guò)氧化物累積的直接結(jié)果，脂質(zhì)過(guò)氧化物分解成活性衍生物如醛和ROS，這些活性衍生物會(huì)破壞細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和核酸[11]，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。生理狀況下，毒性脂質(zhì)過(guò)氧化物會(huì)在GPX4的作用下變成無(wú)毒的脂質(zhì)氧化物，但是當(dāng)毒性脂質(zhì)過(guò)氧化物產(chǎn)生過(guò)多或GPX4活性受損，毒性脂質(zhì)過(guò)氧化物大量累積，便會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡[4]。

GPX4負(fù)責(zé)降解細(xì)胞內(nèi)有潛在毒性的脂質(zhì)過(guò)氧化物。GSH是GPX4發(fā)揮活性的關(guān)鍵，而Cys是GSH的合成原料，因此與Cys、GSH和GPX4相關(guān)的氨基酸代謝會(huì)影響細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。system xc-是一種跨膜氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體，由底物特異性亞基溶質(zhì)載體家族7成員11(solute carrier family 7 member 11，SLC7A11)和調(diào)節(jié)性亞基溶質(zhì)載體家族3成員2(solute carrier family 3 member 2，SLC3A2)組成，可1 ∶1攝取Cys、排出谷氨酸[12]，因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Cys水平影響GSH活性，進(jìn)而影響細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。一些細(xì)胞可以通過(guò)轉(zhuǎn)硫作用合成GSH，因此它們對(duì)system xc-抑制劑誘導(dǎo)的鐵死亡表現(xiàn)出抗性。Hayano等[13]發(fā)現(xiàn)敲除半胱氨酰tRNA合成酶(cysteinyl-tRNA synthetase，CARS)基因可以上調(diào)轉(zhuǎn)硫作用，介導(dǎo)細(xì)胞對(duì)system xc-抑制劑誘導(dǎo)的鐵死亡的抗性。此外，過(guò)高的谷氨酸水平會(huì)產(chǎn)生神經(jīng)毒性，這與細(xì)胞外高水平的谷氨酸水平對(duì)system xc-的抑制作用有關(guān)[6]。

鐵代謝也會(huì)影響細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。鐵的運(yùn)入、運(yùn)出、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換都會(huì)影響鐵死亡敏感性。脂氧合酶(lipoxygenase，LOX)是一種鐵依賴(lài)的加氧酶，對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化很重要，游離二價(jià)鐵離子可以通過(guò)芬頓反應(yīng)促進(jìn)過(guò)氧化反應(yīng)，因此細(xì)胞內(nèi)鐵代謝會(huì)影響細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化物水平和ROS水平，進(jìn)而影響細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性[14]。Shah等[15]研究表明，酶依賴(lài)的LOX酶促反應(yīng)和非酶依賴(lài)的鐵依賴(lài)的自由基反應(yīng)都在鐵死亡中發(fā)揮作用。

2 p53增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性

2015年，Jiang等[16]首次將p53與鐵死亡聯(lián)系起來(lái)，認(rèn)為p53可以通過(guò)轉(zhuǎn)錄依賴(lài)的方式抑制SLC7A11，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡。他們將小鼠成纖維細(xì)胞和人類(lèi)某些腫瘤細(xì)胞(人乳腺癌MCF7和人骨肉瘤U2OS)中p53的第117、161和162三個(gè)位點(diǎn)的賴(lài)氨酸殘基替換成精氨酸殘基，構(gòu)建成乙?；毕莸膒533KR突變型細(xì)胞，這些細(xì)胞喪失了誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和凋亡等經(jīng)典的p53功能，但是保留了抑制SLC7A11轉(zhuǎn)錄的能力。當(dāng)用鐵死亡誘導(dǎo)劑erastin分別處理p533KR突變型和p53缺失型細(xì)胞時(shí)，觀察到p533KR突變型細(xì)胞死亡率大于90%，而p53缺失型細(xì)胞死亡率不超過(guò)10%，這說(shuō)明p533KR突變型細(xì)胞保留誘導(dǎo)鐵死亡的能力。而若在p533KR突變型細(xì)胞導(dǎo)入過(guò)量SLC7A11后再加入erastin，細(xì)胞死亡率會(huì)降至20%，抑制SLC7A11轉(zhuǎn)錄可能是p53誘導(dǎo)鐵死亡的方式。此外，他們還對(duì)比了p533KR突變型和p53缺失型細(xì)胞系的腫瘤生長(zhǎng)速度，發(fā)現(xiàn)p533KR突變型細(xì)胞系保留腫瘤抑制的能力。2016年，Wang等[17]在p533KR突變型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步將細(xì)胞中p53的第98位點(diǎn)的賴(lài)氨酸殘基替換為精氨酸，構(gòu)建了p534KR98模型，p534KR98模型在喪失p53經(jīng)典功能的同時(shí)也喪失了抑制SLC7A11轉(zhuǎn)錄的能力，當(dāng)用erastin分別處理野生型和p533KR突變型細(xì)胞時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)p534KR98模型的細(xì)胞死亡率大幅降低，腫瘤抑制功能減退。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，p53可能通過(guò)抑制SLC7A11轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)鐵死亡，從而發(fā)揮抑制腫瘤的作用。

除了SLC7A11，還有一些p53的靶基因可以促進(jìn)鐵死亡，比如谷氨酰胺酶2(glutaminase 2，GLS2)、前列腺素內(nèi)過(guò)氧化物合成酶2(prostaglandin endoperoxide synthase 2，PTGS2)、亞精胺/精胺N1-乙酰轉(zhuǎn)移酶1(spermidine/spermineN1-acetyltransferase 1，SAT1)等。

GLS2可催化谷氨酰胺水解為谷氨酸，它通過(guò)降低GSH水平和增加ROS水平來(lái)下調(diào)細(xì)胞的抗氧化防御功能，增加細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。Gao等[6]用谷氨酰胺分解代謝抑制劑可抑制erastin誘導(dǎo)的鐵死亡，說(shuō)明 GLS2升高和GSH降低是鐵死亡的必要條件。p53在靜息和應(yīng)激狀態(tài)下均可增加GLS2表達(dá)，表明p53可通過(guò)激活GLS2進(jìn)而大量水解GSH，促進(jìn)鐵死亡[6]。Jennis等[18]發(fā)現(xiàn)一種p53變體，該變體可以誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞衰老，但是不能抑制SLC7A11轉(zhuǎn)錄，也不能誘導(dǎo)GLS2表達(dá)，該p53變體喪失了腫瘤抑制功能，說(shuō)明p53通過(guò)誘導(dǎo)GLS2或抑制SLC7A11轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)鐵死亡的能力是其腫瘤抑制機(jī)制的關(guān)鍵，而其經(jīng)典功能對(duì)腫瘤抑制不重要。

PTGS2是生物體內(nèi)前列腺素合成起始步驟的關(guān)鍵酶，它通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)關(guān)鍵膜磷脂PE的水平來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。Yang等[19]發(fā)現(xiàn)將GLS2和erastin等鐵死亡誘導(dǎo)劑作用于p53野生型細(xì)胞，該細(xì)胞會(huì)表現(xiàn)出PTGS2基因表達(dá)上調(diào)并且發(fā)生鐵死亡，但用GLS2和erastin誘導(dǎo)p53缺失的細(xì)胞，PTGS2基因表達(dá)水平不變，并且不會(huì)發(fā)生鐵死亡。所以PTGS2表達(dá)上升的過(guò)程是p53依賴(lài)的，并且與鐵死亡直接相關(guān)，現(xiàn)在PTGS2被用作鐵死亡的標(biāo)志物[19]。

SAT1是p53的直接靶基因，在p53野生型細(xì)胞系中沉默SAT1會(huì)降低ROS誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡率，但是在p53缺失型細(xì)胞系中沉默SAT1并不會(huì)降低死亡率[20]。SAT1會(huì)增加花生四烯酸15-LOX的表達(dá)，而花生四烯酸15-LOX是一種鐵依賴(lài)的PUFA氧化酶，可以增加脂質(zhì)過(guò)氧化，因此SAT1會(huì)增加細(xì)胞內(nèi)毒性脂質(zhì)過(guò)氧化物水平，進(jìn)而增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。

綜上所述，p53單獨(dú)并不能誘導(dǎo)鐵死亡，而是通過(guò)調(diào)節(jié)基因表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。

3 p53延緩細(xì)胞發(fā)生鐵死亡

如上文所述，p53可以增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性，誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，從而抑制腫瘤生長(zhǎng)。但另一些研究表明，雖然各細(xì)胞系對(duì)鐵死亡的敏感性不同，但是沒(méi)有任何一個(gè)細(xì)胞系可以在p53作用下直接發(fā)生鐵死亡，證明p53在細(xì)胞鐵死亡信號(hào)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中的作用是復(fù)雜而矛盾的[20]。在一些情況下，p53可降低細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感性。Xie等[21]發(fā)現(xiàn)p53野生型結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)細(xì)胞對(duì)鐵死亡誘導(dǎo)劑如erastin不敏感，而通過(guò)藥物或基因敲除的方式抑制p53活性之后，CRC細(xì)胞對(duì)erastin的敏感性恢復(fù)。Tarangelo等[22]認(rèn)為穩(wěn)定持續(xù)存在的基礎(chǔ)水平p53可以延緩細(xì)胞鐵死亡的發(fā)生。p53在靜息狀態(tài)下會(huì)與被其泛素連接酶Mdm2(mouse double minute 2)泛素化降解，因此靜息狀態(tài)下p53無(wú)法持續(xù)存在。nutlin-3是Mdm2的小分子抑制劑，可使p53在靜息狀態(tài)下穩(wěn)定存在，而用nutlin-3預(yù)處理細(xì)胞可以延緩細(xì)胞鐵死亡的發(fā)生，這說(shuō)明穩(wěn)定持續(xù)存在的p53可以延緩細(xì)胞鐵死亡的發(fā)生。

野生型p53延緩細(xì)胞鐵死亡的的能力與p21有關(guān)[22-23]。p53通過(guò)轉(zhuǎn)錄依賴(lài)的方式激活p21，延遲鐵死亡的發(fā)生。雖然具體的機(jī)制尚不明確，但有一種猜想是p21可作用于GSH，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)GSH增多，GPX4合成增多，從而使細(xì)胞內(nèi)毒性脂質(zhì)過(guò)氧化物減少，降低細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感性。而在Cys剝奪的情況下，GPX4合成不足，此時(shí)野生型p53表達(dá)增加會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞鐵死亡的敏感性增加。這與之前Jiang等[16]的研究并不矛盾，因?yàn)閜53無(wú)論是通過(guò)p21直接調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)GSH水平，還是通過(guò)抑制SLC7A11轉(zhuǎn)錄增加細(xì)胞Cys的水平，其本質(zhì)都是調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)GPX4的活性和毒性脂質(zhì)過(guò)氧化物的水平，從而影響細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。

另一項(xiàng)研究表明p53可通過(guò)與二肽基肽酶4(dipeptidyl peptidase-4，DPP4)結(jié)合而抑制CRC細(xì)胞鐵死亡[21]。DPP4是鐵死亡和脂代謝的調(diào)節(jié)分子，它有肽酶活性，可以降解多種生物活性肽，但是它的酶活性對(duì)鐵死亡不重要。它可以與煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶1(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 1，NOX1)結(jié)合，介導(dǎo)DPP4依賴(lài)的細(xì)胞膜和血漿中ROS生成過(guò)程，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化物大量積累和鐵死亡。p53野生型的CRC細(xì)胞中，DPP4大量存在于細(xì)胞核中，不與NOX1結(jié)合，因而ROS合成量較少，細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感性低。而p53缺失或突變的CRC細(xì)胞中，DPP4細(xì)胞核內(nèi)沉積受限，從而加速移位到血漿和細(xì)胞膜中，與NOX1結(jié)合，促進(jìn)DPP4依賴(lài)的脂質(zhì)過(guò)氧化過(guò)程，導(dǎo)致細(xì)胞鐵死亡。DPP4的表達(dá)與腫瘤干細(xì)胞的存在和不良預(yù)后相關(guān)。p53調(diào)節(jié)細(xì)胞鐵死亡敏感性的不同機(jī)制總結(jié)如圖1。

Figure 1.Regulatory mechanism of p53 in ferroptosis. Depending on the condition, p53 promotes or suppresses ferroptosis. Processes positively regulated are shown by “+”, and processes negatively regulated are shown by “-”. PTGS2: prostaglandin endoperoxide synthase 2; GLS2: glutaminase 2; SAT1: spermidine/spermine N1-acetyltransferase 1; PUFA: polyunsaturated fatty acid; SLC7A11: solute carrier family 7 member 11; NOX1: nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 1; ROS: reactive oxygen species; Glu: glutamate; L-OOH: lipid peroxide; L-OH: lipidol; system xc-: cystine/glutamate antiporter; Cys: cysteine; GSH: glutathione; GPX4: glutathione peroxidase 4; DPP4: dipeptidyl peptidase-4.

4 影響p53對(duì)鐵死亡調(diào)節(jié)作用的因素

p53對(duì)細(xì)胞命運(yùn)的調(diào)控是非常復(fù)雜而精細(xì)的，不同的細(xì)胞類(lèi)型、不同種類(lèi)的應(yīng)激因素甚至不同強(qiáng)度的同一應(yīng)激因素，都有可能激發(fā)不同的p53信號(hào)通路，引向不同的細(xì)胞命運(yùn)[1]。但從p53龐大繁雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中，我們依稀可以識(shí)別出各種不同的p53信號(hào)通路的共同目的：保持基因組穩(wěn)定性，抑制腫瘤發(fā)生。為了達(dá)到這個(gè)目的，它會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯，為DNA修復(fù)提供必要時(shí)間；會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞死亡(包括細(xì)胞凋亡和鐵死亡等)，清除基因組異常的細(xì)胞；同時(shí)，在輕度應(yīng)激的狀況下，它還會(huì)促進(jìn)正常細(xì)胞存活。完整的p53信號(hào)通路會(huì)抑制腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，但p53單個(gè)或幾個(gè)位點(diǎn)的突變可能只影響p53信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的一部分，導(dǎo)致原有的p53信號(hào)通路不完整。若p53抑制細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的功能喪失，提高細(xì)胞存活能力的功能保留，則不僅會(huì)加速腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，還會(huì)導(dǎo)致耐藥[1, 24]。

同理，p53在鐵死亡過(guò)程中的作用也是如此，它通過(guò)幾條獨(dú)立的信號(hào)通路分別調(diào)控不同細(xì)胞類(lèi)型和不同應(yīng)激因素下細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性，一方面p53可以抑制system xc-，導(dǎo)致Cys剝奪；或作用于GLS2增加GSH水解，導(dǎo)致GXP4失活；或作用于脂質(zhì)過(guò)氧化物合成酶，導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化物合成增加，增加細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。另一方面，當(dāng)細(xì)胞發(fā)生Cys剝奪時(shí)，另一條信號(hào)通路被激活，野生型p53表達(dá)增加以誘導(dǎo)p21轉(zhuǎn)錄或抑制DPP4與NOX1的結(jié)合，最終抑制細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。

這兩者看似矛盾，實(shí)則統(tǒng)一，一方面p53增加細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性，因?yàn)樽鳛橐环N調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡形式，鐵死亡在物種進(jìn)化中有生理意義，p53可以通過(guò)增加細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性達(dá)到其清除異常細(xì)胞以及抑制腫瘤發(fā)生的目的；另一方面，它抑制鐵死亡，因?yàn)閜53還有一個(gè)重要的功能就是幫助基因組正常的細(xì)胞度過(guò)各種應(yīng)激因素的傷害。當(dāng)發(fā)生代謝應(yīng)激時(shí)，p53會(huì)通過(guò)增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)ROS水平的調(diào)節(jié)能力，降低細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性，促進(jìn)細(xì)胞存活。為了適應(yīng)體內(nèi)ROS應(yīng)激和Cys剝奪的體內(nèi)環(huán)境，一些腫瘤會(huì)保持p53-p21軸的正常運(yùn)行，在適當(dāng)?shù)膭?dòng)物模型中驗(yàn)證這個(gè)假說(shuō)將會(huì)是有趣的研究方向。

但是p53對(duì)細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感性的調(diào)節(jié)機(jī)制依然不完全清楚。目前認(rèn)為p53對(duì)細(xì)胞死亡敏感性的調(diào)節(jié)可能與以下幾種因素有關(guān)：(1)細(xì)胞類(lèi)型：不同的細(xì)胞類(lèi)型對(duì)鐵死亡敏感性不同，p53對(duì)鐵死亡的作用也不同。雖然p53野生型的CRC細(xì)胞對(duì)凋亡刺激很敏感，但是它們對(duì)鐵死亡誘導(dǎo)劑如erastin是不敏感的。而相反，通過(guò)藥物或基因敲除的方式抑制p53活性之后，CRC細(xì)胞對(duì)erastin的敏感性恢復(fù)，并且同時(shí)，這些缺乏p53的CRC細(xì)胞對(duì)凋亡刺激表現(xiàn)出抗性[21, 25]。在非CRC細(xì)胞中，p53增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性，通過(guò)抑制SLC7A11的表達(dá)或激活SAT1來(lái)促進(jìn)鐵死亡。應(yīng)該關(guān)注動(dòng)物模型中不同組織的細(xì)胞中p53在鐵死亡扮演的角色和鐵死亡在腫瘤抑制中扮演的角色。這與之前發(fā)現(xiàn)的p53在其他非CRC細(xì)胞中的作用是不同的，也暗示p53對(duì)鐵死亡的作用與腫瘤細(xì)胞類(lèi)型相關(guān)。(2)p53缺失/突變：正常細(xì)胞中，p53增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感性和延緩細(xì)胞發(fā)生鐵死亡的信號(hào)通路同時(shí)存在，并且有著完善的調(diào)節(jié)機(jī)制。因此受到輕中度應(yīng)激刺激時(shí)，p53延緩細(xì)胞發(fā)生鐵死亡的信號(hào)通路會(huì)被激活，幫助細(xì)胞克服應(yīng)激繼續(xù)存活。若細(xì)胞遭受重度應(yīng)激，p53會(huì)啟動(dòng)增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感性的信號(hào)通路，誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，防止致癌突變的擴(kuò)散。而在部分腫瘤細(xì)胞中， p53突變位點(diǎn)損害了其誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生鐵死亡的能力，而保留了其延緩細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，協(xié)助細(xì)胞度過(guò)應(yīng)激的能力，這會(huì)導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞過(guò)度增殖并且生命力頑強(qiáng)，可能與腫瘤耐藥性有關(guān)[24]。同時(shí)，腫瘤細(xì)胞可能在鐵死亡其他的信號(hào)通路發(fā)生突變，直接調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。例如它們可表達(dá)過(guò)量的抗氧化轉(zhuǎn)錄因子核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor E2-related factor 2，NRF2)，在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)SLC7A11，從而抑制鐵死亡。Sun等[26]研究發(fā)現(xiàn)，在肝細(xì)胞癌中抑制NRF2信號(hào)通路，會(huì)增加erastin和Sora的抗癌活性。

5 p53對(duì)鐵死亡調(diào)節(jié)作用的潛在臨床應(yīng)用

作為一種新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞調(diào)節(jié)性死亡方式，鐵死亡可發(fā)生在神經(jīng)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞等正常組織細(xì)胞，導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病(阿爾茨海默病、亨廷頓舞蹈癥和帕金森病等)和缺血性疾病(腦卒中、顱內(nèi)出血、創(chuàng)傷性腦損傷和缺血再灌注損傷)的發(fā)生[4, 27]。鐵死亡也可能發(fā)生在各種腫瘤細(xì)胞中，在各種化療藥物耐藥導(dǎo)致藥物療效不佳、嚴(yán)重危害病人生命和健康的時(shí)候，鐵死亡可為誘導(dǎo)定向清除腫瘤細(xì)胞和克服腫瘤耐藥提供新的研究方向[5, 23, 28]。雖然目前在不同影響因素下p53對(duì)鐵死亡的調(diào)節(jié)機(jī)制并未完全研究透徹，但這龐大而復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑為我們提供了廣闊的疾病治療思路：研究p53對(duì)鐵死亡調(diào)節(jié)作用的上游信號(hào)通路，了解p53增強(qiáng)或減弱細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感性的影響因素，讓p53在“剎車(chē)”和“油門(mén)”之間靈活轉(zhuǎn)化。針對(duì)過(guò)度增殖的腫瘤細(xì)胞，我們可同時(shí)抑制p53延緩鐵死亡的信號(hào)通路和促進(jìn)p53激活鐵死亡的信號(hào)通路，使鐵死亡成為繼細(xì)胞凋亡之后又一重要的化療藥物作用機(jī)制。而對(duì)于不可再生的神經(jīng)細(xì)胞和心肌細(xì)胞，通過(guò)對(duì)p53信號(hào)通路的調(diào)節(jié)抑制細(xì)胞鐵死亡無(wú)疑是值得嘗試的治療策略。

6 結(jié)論

鐵死亡是一種獨(dú)特的RCD形式，其與脂質(zhì)代謝、氨基酸代謝、鐵代謝等多種生物學(xué)過(guò)程相關(guān)。p53是廣為關(guān)注的抑癌因子，現(xiàn)有研究表明其誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡等的能力不是其抑制腫瘤生長(zhǎng)的關(guān)鍵，而其在細(xì)胞代謝調(diào)節(jié)方面的能力與腫瘤抑制有關(guān)。且與以往單一的信號(hào)通路不同的是，現(xiàn)有觀點(diǎn)認(rèn)為p53身處一個(gè)強(qiáng)大的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的核心，不同的上游信號(hào)通路可能會(huì)以不同的方式激活p53，從而介導(dǎo)不同的p53下游信號(hào)通路。p53可以增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性，從而阻止基因突變的積累與細(xì)胞癌變。同時(shí)，p53也可以延緩細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，幫助處于應(yīng)激狀態(tài)下(如Cys剝奪)的正常組織細(xì)胞度過(guò)應(yīng)激狀態(tài)。目前研究表明細(xì)胞類(lèi)型和p53突變位點(diǎn)可能影響p53對(duì)細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感性調(diào)節(jié)的選擇機(jī)制，但是更為具體確定的選擇機(jī)制有待進(jìn)一步研究。研究清楚p53在因素作用下對(duì)鐵死亡的調(diào)節(jié)作用，有助于我們選擇特定的信號(hào)通路作為靶點(diǎn)，或誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，作為腫瘤治療的新靶點(diǎn)；或抑制組織細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，以減輕化療藥物的副反應(yīng)、治療神經(jīng)退行性疾病及血管性疾病。