鐵死亡調(diào)控機(jī)制及其在腫瘤治療中的研究進(jìn)展

阿依加馬力·麥麥提，梁靚，管曉翔,3#

1南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院，南京 210093

2江蘇省人民醫(yī)院句容分院血液腫瘤科，江蘇 句容 212400

3江蘇省人民醫(yī)院腫瘤科，南京 210029

2012年，Dixon等[1]首次發(fā)現(xiàn)鐵死亡。鐵死亡在形態(tài)、生化和遺傳上與其他為人熟知的自噬和凋亡不同。細(xì)胞凋亡中的染色質(zhì)固縮和邊緣化及聚ADP核糖聚合酶1[poly(ADP-ribose)polymerase 1，PARP1]裂解、線粒體釋放的細(xì)胞色素c或caspase 3裂解、細(xì)胞自噬中的雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬小泡、細(xì)胞器的腫脹、核膜和細(xì)胞膜的溶解等典型的特征在鐵死亡中均沒(méi)有出現(xiàn)。此外，由于發(fā)生鐵死亡時(shí)，細(xì)胞膜或細(xì)胞器膜脂質(zhì)過(guò)氧化和氧化應(yīng)激，導(dǎo)致質(zhì)膜選擇滲透性喪失，線粒體形態(tài)發(fā)生特殊而獨(dú)特的變化，包括線粒體嵴減少或消失、線粒體外膜破裂、線粒體膜濃縮[2]。

研究表明，人和動(dòng)物不同的生理和病理應(yīng)激狀態(tài)均可引起鐵死亡[1]。鐵死亡可消除惡性細(xì)胞的適應(yīng)性特征，去除無(wú)法獲取關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)因子或受感染及因環(huán)境改變而損傷的細(xì)胞，在抑制腫瘤發(fā)生中起關(guān)鍵作用。經(jīng)典的氧化應(yīng)激途徑是誘發(fā)鐵死亡的一個(gè)重要原因。雖然腫瘤細(xì)胞處于持續(xù)的氧化應(yīng)激狀態(tài)，但鐵死亡潛在的分子機(jī)制仍未清楚。本文對(duì)腫瘤細(xì)胞中鐵死亡的發(fā)生和調(diào)控機(jī)制進(jìn)行綜述，并詳細(xì)介紹以鐵死亡為基礎(chǔ)的腫瘤治療所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為腫瘤治療探索具有臨床價(jià)值的新策略。

1 鐵死亡調(diào)控機(jī)制

近10年來(lái)，活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）一直是腫瘤研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。細(xì)胞內(nèi)的ROS主要由線粒體呼吸鏈產(chǎn)生，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶復(fù)合體（NADPH oxidase，NOX）等也可以通過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生ROS。正常情況下，氧化-抗氧化體系將ROS維持在一定的范圍，超過(guò)正常范圍則會(huì)導(dǎo)致腫瘤。鐵死亡過(guò)程的主要特點(diǎn)是脂質(zhì)活性氧（lipid-ROS，L-ROS）和來(lái)自鐵代謝的致命ROS的積累，且可通過(guò)鐵螯合劑和脂質(zhì)過(guò)氧化抑制劑抑制。谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）、熱休克蛋白β1（heat shock protein β1，HSBP1）和核因子相關(guān)因子 2（nuclear factor-f2，Nrf2）通過(guò)限制ROS產(chǎn)生和減少細(xì)胞對(duì)鐵的攝取而對(duì)鐵死亡起負(fù)調(diào)控作用。NADPH氧化酶和P53通過(guò)促進(jìn)ROS產(chǎn)生發(fā)揮正調(diào)控作用[2]（圖1）。

圖1 鐵死亡調(diào)控機(jī)制

1.1 鐵死亡主要機(jī)制

L-ROS積累主要由GPX4活性喪失引起[3]，兩種不同的機(jī)制介導(dǎo)此過(guò)程：①是抑制胱氨酸/谷氨酸逆轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白體（system xc-），通過(guò)system xc-細(xì)胞內(nèi)的谷氨酸與細(xì)胞外的胱氨酸按照等比互換，可間接誘導(dǎo)GPX4失活。半胱氨酸（胱氨酸的還原形式）是谷胱甘肽（glutathione，GSH）合成的前體，GSH是GPX4發(fā)揮磷脂過(guò)氧化物酶活性并催化脂質(zhì)過(guò)氧化物還原過(guò)程的主要輔助因子。因此，抑制system xc-會(huì)導(dǎo)致GSH耗竭并隨后使GPX4失活（圖1），最終導(dǎo)致L-ROS聚集從而引發(fā)鐵死亡。②是鐵死亡誘導(dǎo)劑直接抑制GPX4的酶促活性，在鐵死亡的概念提出之前，研究者就發(fā)現(xiàn)了鐵死亡誘導(dǎo)因子。2003年，研究發(fā)現(xiàn)了突變型大鼠肉瘤癌基因（rat sarcoma oncogene，RAS）表達(dá)的人包皮成纖維細(xì)胞BJeLR中參與合成致死的誘導(dǎo)因子Erastin[4]。system xc-是由溶質(zhì)載體家族7成員11（solute carrier family 7 member 11，SLC7A11）和溶質(zhì)載體家族 3成員 2（solute carrier family 3 member 2，SLC3A2）組成的，研究證明，Erastin通過(guò)抑制SLC7A11而間接抑制GPX4的活化，破壞了細(xì)胞內(nèi)氧化還原的穩(wěn)定性及L-ROS聚集。隨后，在2008年的另一項(xiàng)高通量小分子篩選研究中鑒定了RSL3，可以直接抑制GPX4的活性以非凋亡的形式選擇性殺死BJeLR細(xì)胞[5]（圖1），且小分子抑制劑不能逆轉(zhuǎn)RSL誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。相反，抗氧化劑和鐵螯合劑可阻斷RSL誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。因此，也進(jìn)一步證明鐵死亡是一種鐵依賴性細(xì)胞死亡。

1.2 鐵代謝

已經(jīng)證實(shí)，與鐵代謝相關(guān)的基因是鐵死亡過(guò)程中的關(guān)鍵介質(zhì)（圖1），如轉(zhuǎn)鐵蛋白（transferrin，Tf）、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1（transferrin receptor 1，TfR1）、鐵卟啉（iron porphyrin，F(xiàn)PN）、二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)體1（divalent metal transporterq， DMT1， 又 稱SLC11A2）、鐵蛋白重鏈（ferritin heavy chain 1，F(xiàn)TH1）、鐵蛋白輕鏈（ferritin light chain，F(xiàn)TL）等。Fe3+通過(guò)TfR1進(jìn)入細(xì)胞，定位于內(nèi)胚層，并通過(guò)金屬還原酶家族3（six-transmembrane epithelial antigen of the prostate 3，STEAP3）的鐵還原酶還原為Fe2+。最后，SLC11A2促進(jìn)Fe2+釋放到細(xì)胞質(zhì)上的不穩(wěn)定鐵池中，通過(guò)Fenton反應(yīng)介導(dǎo)ROS產(chǎn)生[6]，多余的鐵儲(chǔ)存在鐵蛋白中。膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（鐵外排泵，也被稱為SLC11A3）將Fe2+氧化為Fe3+輸出。

學(xué)者對(duì)發(fā)生鐵依賴性死亡的細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，TfR1增加和鐵蛋白（FTL和FTH1）表達(dá)下調(diào)，是鐵死亡的細(xì)胞中鐵超載的原因。鐵螯合劑通過(guò)限制鐵超載從而抑制鐵死亡，而供應(yīng)外源性鐵可促進(jìn)鐵死亡。研究顯示，蛋白62（protein 62，p62）/Kelch樣ECH聯(lián)合蛋白1（kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1）/Nrf2抗氧化信號(hào)通路是通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活活性氧和鐵代謝相關(guān)基因而抑制鐵吸收[7]（圖1）。相反，HSP27的磷酸化阻斷鐵吸收從而抑制鐵死亡。蛋白激酶 C（protein kinase C，PKC）介導(dǎo)HSPB1的磷酸化，并通過(guò)抑制ROS產(chǎn)生和減少鐵吸收從而成為鐵死亡的負(fù)調(diào)節(jié)劑[8]。

1.3 P53參與鐵死亡

研究表明，P53與鐵死亡機(jī)制相關(guān)（圖1），P53可直接抑制system xc-的關(guān)鍵成分SLC7A11的轉(zhuǎn)錄而抑制細(xì)胞對(duì)胱氨酸的攝取。此外，乙酰化缺陷突變體小鼠缺乏細(xì)胞周期阻滯、凋亡或衰老的功能，但可以通過(guò)抑制SLC711A的表達(dá)而誘導(dǎo)鐵死亡，仍具有腫瘤抑制功能[9]。在某些特定條件下，P53的表達(dá)可能促進(jìn)、限制或延緩鐵死亡的開(kāi)始。P53在細(xì)胞鐵依賴性死亡過(guò)程中的這些作用是通過(guò)不同機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，如P53對(duì)代謝基因轉(zhuǎn)錄、翻譯后調(diào)控或?qū)53-P21軸的影響等[10]。P53以細(xì)胞特異性或環(huán)境依賴性的方式對(duì)鐵死亡的雙向調(diào)節(jié)需要進(jìn)一步研究。

1.4 其他機(jī)制

Erastin除通過(guò)抑制system xc-和鐵通過(guò)Fenton反應(yīng)介導(dǎo)ROS產(chǎn)生外，還有很多種途徑產(chǎn)生ROS并引發(fā)鐵死亡。電壓依賴性陰離子通道2（voltagedependent anion channel 2，VDAC2）/VDAC3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在線粒體外膜上控制腺苷二磷酸（adenosine diphosphate，ADP）、磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）和腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）的跨膜流動(dòng)。微管蛋白可以通過(guò)阻斷VDAC2/VDAC3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制線粒體代謝，從而促進(jìn)有氧糖酵解（是腫瘤細(xì)胞主要的能量來(lái)源）。Erastin具有直接抑制微管蛋白的功能，使VDAC2/VDAC3處于開(kāi)放狀態(tài)并恢復(fù)線粒體代謝，誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生[11]（圖1），最終誘導(dǎo)細(xì)胞以獨(dú)特的鐵依賴性、非凋亡形式死亡。此外，鐵死亡誘導(dǎo)劑可以誘導(dǎo)線粒體上的戊糖磷酸途徑（pentose phosphate pathway，PPP）產(chǎn)生 NADPH，通過(guò) NOX氧化酶將電子轉(zhuǎn)移并氧轉(zhuǎn)化為過(guò)氧化物。此外，谷氨酰胺轉(zhuǎn)化為α-酮戊二酸（α-ketoglutaric acid，α-KG）可產(chǎn)生ROS。

德國(guó)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，脂代謝相關(guān)的長(zhǎng)鏈脂酰輔酶A合成酶家族成員4（long-chain acyl-CoA synthetase 4，ACSL4）是鐵死亡中的關(guān)鍵蛋白之一[12]。花生四烯酸和腎上腺酸是多不飽和脂肪酸底物，ACSL4可酰基化花生四烯酸和腎上腺酸，使其成為膜磷脂的一部分，易被氧化成脂質(zhì)ROS，而GSH和GPX4對(duì)其有還原作用。RSL3可以直接抑制GPX4，導(dǎo)致這些脂質(zhì)ROS的積聚和脂質(zhì)過(guò)氧化，從而引發(fā)鐵死亡[12]（圖1）。半胱氨酰轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（transfer RNA，tRNA）合成酶可以剝奪胱氨酸，減少GSH的合成，使GPX4失活，從而產(chǎn)生ROS誘導(dǎo)鐵死亡[13]。

1.5 非編碼RNA 在細(xì)胞鐵死亡中的作用

越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)為，微小RNA（microR NA，miRNA）和長(zhǎng)鏈非編碼 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是調(diào)控鐵死亡的關(guān)鍵介質(zhì)（表1）。研究發(fā)現(xiàn)，肺腺癌中的P53RRA異常低表達(dá)。P53與RNA結(jié)合蛋白（G3BP1）結(jié)合[14]，P53RRA與G3BP1的RNA識(shí)別基序結(jié)構(gòu)域相互作用，將P53與其分離并使細(xì)胞核中的P53保存更多，通過(guò)P53途徑增加鐵和脂質(zhì)ROS的濃度。從而得知，P53RRA-G3BP1是肺腺癌中誘導(dǎo)鐵死亡的一種新的機(jī)制，肺腺癌組織中P53RRA表達(dá)水平越低，肺腺癌患者的預(yù)后就越差。

在黑色素瘤細(xì)胞系G-361和A375中，miRNA-9可以通過(guò)靶向谷氨酸-草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶1（glutamate oxaloace-tate transaminase 1，GOT1）來(lái)抑制鐵死亡。GOT1是分解葡萄糖，并將其轉(zhuǎn)化為α-KG的酶，其可促進(jìn)ROS的積累并誘導(dǎo)鐵死亡。另一項(xiàng)研究表明，miRNA-137可直接抑制SLC1A5來(lái)阻止鐵死亡，而SLC1A5是葡萄糖攝取的主要受體。因此，通過(guò)敲除miRNA-9和miRNA-137，可提高α-KG的水平并促進(jìn)葡萄糖的攝取，從而提高腫瘤細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。

SLC7A11在鐵死亡的負(fù)調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究表明，miRNA-375、miRNA-27a、miRNA-26b和As-SLC7A11（反義lncRNA）能抑制SLC7A11的轉(zhuǎn)錄，降低其蛋白強(qiáng)度[15]。因此，這些miRNA可以通過(guò)靶向SLC7A11來(lái)促進(jìn)鐵死亡。

由于Nrf2具有抑制鐵吸收、限制ROS生成和上調(diào)SLC7A11表達(dá)的功能，因此，Nrf2也是鐵死亡的重要抑制劑。首先，miRNA-7和miRNA-200a通過(guò)抑制Keap1的表達(dá)，激活Nrf2途徑[16]；相反，miRNA-28以不依賴Keap1的方式抑制Nrf2的表達(dá)[17]。其次，miRNA-101和miRNA-455均可通過(guò)靶向Cullin-3（Cul3）來(lái)促進(jìn)Nrf2的表達(dá)[18]。最后，miRNA-153、miRNA-142-5p、miRNA-27a、miRNA-144、miRNA-93、miRNA-34a、miRNA-365-1、miRNA-193b和 miRNA-29-b1[18]可通過(guò)不同機(jī)制降低Nrf2的水平。這些結(jié)果表明，miRNA可以通過(guò)調(diào)節(jié)Nrf2的表達(dá)來(lái)影響鐵死亡。

根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果得知，miRNA還參與鐵的轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存、利用和吸收的調(diào)控。miRNA-20a和miRNA-485-3p可以通過(guò)靶向FPN基因來(lái)降低鐵產(chǎn)量[19]，miRNA-210和miRNA-152抑制TfR1的表達(dá)，從而減少對(duì)Tf的吸收。同時(shí)，miRNA-200b和miRNA-Let-7d的表達(dá)分別通過(guò)抑制FTH和DMT1-IRE的表達(dá)有效減少了鐵的積累。

2 鐵死亡是程序性細(xì)胞死亡的擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)

近5年，我們對(duì)鐵死亡的認(rèn)識(shí)得到了驚人的提高，鐵死亡與細(xì)胞凋亡、自噬和其他程序性壞死之間的作用都已進(jìn)行了初步研究。

表1 與鐵死亡相關(guān)非編碼RNA的表達(dá)情況

2.1 鐵死亡和細(xì)胞凋亡：轉(zhuǎn)換、協(xié)同還是拮抗作用？

越來(lái)越多的研究表明，P53除通過(guò)細(xì)胞周期停滯和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來(lái)預(yù)防腫瘤發(fā)生外，還可以在某些條件下誘導(dǎo)鐵死亡。張先正教授等設(shè)計(jì)了一種新型的P53復(fù)合物——MON-P53[20]。MON引起Fenton反應(yīng)調(diào)節(jié)ROS積累，P53抑制SLC7A11誘導(dǎo)GSH清除引起鐵死亡，還能調(diào)節(jié)凋亡途徑引起細(xì)胞凋亡，從而限制腫瘤的生長(zhǎng)及延長(zhǎng)腫瘤切除小鼠的壽命。因此，該方法將指導(dǎo)鐵死亡和細(xì)胞凋亡混合抗腫瘤治療。

青蒿琥酯和Erastin之類的鐵死亡誘導(dǎo)因子可以誘導(dǎo)未折疊的蛋白應(yīng)答，該蛋白通過(guò)C/EBP同源蛋白（CAAT/enhancer binding protein homologous protein，CHOP）促進(jìn)P53上調(diào)促凋亡因子（P53 upregulated modulator of apoptosis，PUMA）的表達(dá)[21]。PUMA可以增強(qiáng)腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）的表達(dá)來(lái)促進(jìn)細(xì)胞凋亡。通過(guò)觀察TRAIL誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡作用可以證實(shí)鐵死亡誘導(dǎo)劑與TRAIL聯(lián)合能明顯提高對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。

另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，刺激鐵死亡相關(guān)的代謝在生化方面會(huì)抑制凋亡的發(fā)生。由于胱氨酸減少而發(fā)生鐵死亡的細(xì)胞，其細(xì)胞內(nèi)GSH含量約為正常水平的10%。GSH的還原能力是caspases 3和caspases 8激活的必要條件，因此，細(xì)胞缺乏GSH不能正確激活caspase，從而抑制細(xì)胞凋亡。

2.2 自噬降解鐵蛋白可以促進(jìn)鐵死亡

自噬是一種依賴溶酶體的降解途徑。自噬途徑的激活可以降解鐵蛋白，然后觸發(fā)腫瘤細(xì)胞的鐵死亡[22]，也可以通過(guò)溶酶體ROS的產(chǎn)生促進(jìn)鐵死亡，還可以通過(guò)NCOA4介導(dǎo)的鐵蛋白自噬為鐵死亡提供不穩(wěn)定鐵。敲除自噬相關(guān)基因Atg5和Atg7通過(guò)減少脂質(zhì)過(guò)氧化和細(xì)胞內(nèi)Fe2+水平，從而限制鐵死亡。

最近的研究表明，細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子1（suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1）是P53基因的直接調(diào)節(jié)和調(diào)控細(xì)胞衰老所必需的重要因子，而P53可抑制SLC7A11轉(zhuǎn)錄，從而抑制GSH的攝取。SOCS1可以通過(guò)調(diào)控P53，使細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感[23]。盡管不同類型調(diào)控細(xì)胞死亡的機(jī)制具有不同的形態(tài)學(xué)和生化特征，但在調(diào)控因子與這些不同過(guò)程的組成部分之間仍存在一些干擾。

3 鐵死亡在不同腫瘤治療中的調(diào)控機(jī)制

NCI-60是一組由8種不同組織類型組成的不同腫瘤細(xì)胞系，其中彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤和腎細(xì)胞癌細(xì)胞比其他6個(gè)組織（乳腺癌、肺癌、結(jié)腸癌、黑素細(xì)胞癌、中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌和卵巢癌）的腫瘤細(xì)胞更易發(fā)生Erastin誘導(dǎo)的鐵死亡。由于基本代謝狀態(tài)的不同，不同細(xì)胞系對(duì)鐵死亡的敏感性也不同。大量研究證實(shí)，如阿糖胞苷、順鉑、阿霉素和替莫唑胺等化療藥物與Erastin聯(lián)合應(yīng)用對(duì)其抗腫瘤活性有明顯的協(xié)同作用，患者的預(yù)后優(yōu)于單純傳統(tǒng)化療。

3.1 肝細(xì)胞癌

鐵死亡是索拉非尼治療肝細(xì)胞癌的潛在機(jī)制之一。肝細(xì)胞癌組織中視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（retinoblastoma，Rb）水平明顯降低，索拉非尼處理的肝細(xì)胞癌細(xì)胞中Rb蛋白更容易失活。抑制system xc-和GSH耗竭是索拉非尼誘導(dǎo)鐵死亡的主要機(jī)制。Rb蛋白失活導(dǎo)致線粒體中ROS濃度增加并增強(qiáng)肝細(xì)胞癌細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)，提高其對(duì)鐵死亡的敏感性。MT-1G是肝細(xì)胞癌中一種新型的鐵死亡負(fù)調(diào)節(jié)劑，敲除MT-1G可通過(guò)增加脂質(zhì)過(guò)氧化作用和GSH耗竭而導(dǎo)致鐵死亡。低密度脂蛋白-二十二碳六烯酸納米顆粒通過(guò)鐵死亡途徑導(dǎo)致肝細(xì)胞癌細(xì)胞死亡。過(guò)度活躍的P62/keap1/Nrf2途徑由于Nrf2的靶基因，包括血紅素加氧酶-1（HO-1）、FTH1和醌氧化還原酶1[NAD(P)H：quinine oxidoreductase 1，NQO1]可以直接抑制ROS的積聚（圖1），從而削弱鐵死亡過(guò)程[24]。

3.2 胃癌

Hao等[25]發(fā)現(xiàn)，Erastin可以誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡。鐵死亡抑制劑（F-1和L-1）可以抑制CDO1，從而恢復(fù)GPX4的表達(dá)和GSH水平，最終減少ROS的生成來(lái)逆轉(zhuǎn)Erastin誘導(dǎo)的鐵死亡。CD44是在腫瘤干細(xì)胞中表達(dá)的黏附分子。研究發(fā)現(xiàn)，CD44突變體（CD44v）可與system xc-相互作用，調(diào)控細(xì)胞內(nèi)GSH的水平。因此，CD44高表達(dá)的人胃腸道腫瘤細(xì)胞GSH合成能力高，進(jìn)而可以阻斷ROS誘導(dǎo)的應(yīng)激信號(hào)傳導(dǎo)，使胃癌細(xì)胞對(duì)鐵死亡產(chǎn)生抵抗[26]。

3.3 卵巢癌

卵巢癌細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性很高，因?yàn)槠淠[瘤起始細(xì)胞TICs中鐵水平過(guò)高，TFR1過(guò)表達(dá)，鐵外排泵FPN水平過(guò)低[27]。青蒿琥酯是一種耐受性良好的抗瘧疾藥物，也具有抗腫瘤活性。研究發(fā)現(xiàn)，采用青蒿琥酯處理的卵巢癌細(xì)胞發(fā)生ROS與鐵依賴性細(xì)胞死亡，并且鐵死亡抑制劑F-1可有效阻止這一過(guò)程[28]。

3.4 乳腺癌

Ma等[29]研究顯示，西拉美新和拉帕替尼通過(guò)增加鐵依賴性ROS的產(chǎn)生來(lái)誘導(dǎo)鐵死亡。CDO1過(guò)表達(dá)會(huì)降低乳腺癌細(xì)胞中GSH水平，導(dǎo)致ROS的進(jìn)一步積累從而加劇鐵死亡[30]。相反，MUC1-C可以通過(guò)與CD44v形成復(fù)合物來(lái)增加半胱氨酸的攝取并上調(diào)GSH的表達(dá)，可抑制乳腺癌細(xì)胞鐵死亡過(guò)程。三陰性乳腺癌中ACSL4的表達(dá)水平較高，其可以通過(guò)參與脂質(zhì)ROS的積聚和脂質(zhì)過(guò)氧化而引發(fā)鐵死亡。

3.5 肺癌

Erastin在KRAS突變的A549細(xì)胞中首次誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞鐵死亡。研究顯示，Erastin通過(guò)減少GSH和GPX4滅活引發(fā)鐵死亡。順鉑也是一種鐵死亡誘導(dǎo)劑，其機(jī)制與Erastin相似。此外，順鉑聯(lián)合Erastin治療肺癌的抗腫瘤活性存在明顯的協(xié)同作用[27]。半胱氨酸脫硫酶（cysteine desulfurase，NFS1）作為鐵硫簇生物合成酶，通過(guò)維持鐵硫輔因子，可以在高氧張力下保護(hù)細(xì)胞免受鐵死亡。

3.6 橫紋肌肉瘤

橫紋肌肉瘤（rhabdomyosarcoma，RMS）是一種影響兒童和青少年的肌源性腫瘤，對(duì)其發(fā)病機(jī)制的研究甚少。固有的RAS/ERK信號(hào)通路是發(fā)生RMS的主要驅(qū)動(dòng)因素之一，此通路的激活與腫瘤侵襲性和氧化應(yīng)激水平相關(guān)。最近的研究表明，高表達(dá)的GSH在RMS細(xì)胞生長(zhǎng)和RMS多藥耐藥性研究中至關(guān)重要。鐵死亡誘導(dǎo)劑RSL3和Erastin可使GPX4耗竭并降低GSH水平，從而誘導(dǎo)RMS13細(xì)胞鐵死亡并可以明顯阻止腫瘤的進(jìn)展。

3.7 血液惡性腫瘤

一項(xiàng)研究從各種組織收集8種細(xì)胞系，其中彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞是對(duì)鐵死亡誘導(dǎo)劑最敏感的細(xì)胞之一[3]。研究證明，GPX4過(guò)表達(dá)是彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。此外，體外分析表明，GPX4過(guò)表達(dá)細(xì)胞對(duì)ROS誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡具有抵抗力。相反，GPX4基因敲除細(xì)胞對(duì)ROS誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡敏感。上述研究表明GPX4調(diào)節(jié)ROS誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡過(guò)程[31]。

急性髓系白血病（acute myeloblastic leukemia，AML）是成年人最常見(jiàn)的白血病類型。研究顯示，Erastin以一種與RAS無(wú)關(guān)的方式增強(qiáng)AML細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。Erastin劑量依賴性地誘導(dǎo)HL-60細(xì)胞（AML，NRAS_Q61L）中與鐵死亡、凋亡、壞死和自噬相關(guān)的混合型細(xì)胞死亡。鐵死亡抑制劑或細(xì)胞壞死抑制劑可防止Erastin誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，但Z-VAD-FMK（一種通用的caspase抑制因子）或氯喹（一種有效的自噬抑制因子）則不會(huì)防止。重要的是，小劑量Erastin明顯增強(qiáng)了兩種一線化療藥物（阿糖胞苷/阿糖胞苷和阿霉素）對(duì)HL-60細(xì)胞的抗腫瘤活性。總之，誘導(dǎo)鐵死亡和壞死有助于Erastin抑制AML細(xì)胞生長(zhǎng)和克服耐藥性[32]。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，目前，根除殘留或耐藥腫瘤細(xì)胞在腫瘤治療的相關(guān)研究中至關(guān)重要，鐵死亡作為一種新型細(xì)胞死亡形式為腫瘤治療提供了一個(gè)新的治療策略。有研究報(bào)道，獲得間充質(zhì)細(xì)胞狀態(tài)（如上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化或腫瘤干細(xì)胞）與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移及擴(kuò)散、耐藥和化療抵抗有密切關(guān)系[33]。高間充質(zhì)狀態(tài)的腫瘤細(xì)胞存活依賴于GPX4，并且高間充質(zhì)狀態(tài)是獲得性和非獲得性抗靶向治療的重要機(jī)制。阻斷GPX4將直接導(dǎo)致鐵死亡，持續(xù)存在的腫瘤細(xì)胞通過(guò)腫瘤休眠狀態(tài)擺脫常規(guī)治療的細(xì)胞毒性，此狀態(tài)也對(duì)GPX4通路有相同的選擇依賴性。因此，鐵死亡可能是逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞耐藥性的可行策略。鐵死亡比細(xì)胞凋亡更具免疫原性，鐵死亡細(xì)胞通過(guò)DAMP釋放炎性相關(guān)的損傷分子（如HMGB1）促進(jìn)炎癥的發(fā)生[34]，還可通過(guò)傳遞趨化性信號(hào)在腫瘤部位招募和激活免疫細(xì)胞，這說(shuō)明鐵死亡誘導(dǎo)劑很有可能對(duì)抗腫瘤免疫治療有促進(jìn)作用。

雖然鐵死亡在腫瘤治療中效益明顯，但如何從分子水平上解釋鐵死亡與其他細(xì)胞死亡之間的相互聯(lián)系，鐵死亡是否跟細(xì)胞壞死一樣增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)宿主的免疫原性，從而引起適應(yīng)性免疫反應(yīng)；在臨床前或臨床試驗(yàn)中，是否通過(guò)鐵死亡誘導(dǎo)劑來(lái)有效殺死腫瘤細(xì)胞等一系列問(wèn)題仍需要進(jìn)一步研究。