細胞死亡的新方式
——鐵死亡與銅死亡

王 浩,肖金龍,沈 玨,趙金剛,王 帥,劉 根,趙 汝,肖 鵬*,高 洪*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,昆明 650201;2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院,昆明 650201;3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,昆明 650201)

細胞死亡是一個復(fù)雜的過程,可通過多種子程序執(zhí)行。以往的研究已鑒定出多種細胞死亡形式,并將其分為細胞意外死亡和調(diào)節(jié)性細胞死亡(regulated cell death,RCD)[1]。相對于細胞意外死亡,調(diào)節(jié)性細胞死亡可由一系列分子機制和信號通路介導(dǎo),包括凋亡[2]、焦亡[3]、壞死性凋亡[4]和自噬性死亡[5]等。鐵死亡[6]和Science最近報道的銅依賴性細胞死亡[7]是新發(fā)現(xiàn)的調(diào)節(jié)性細胞死亡形式。結(jié)合本課題組對大腸桿菌誘導(dǎo)不同形式RCD及相關(guān)信號通路調(diào)控機制的研究[8],本文總結(jié)了鐵死亡和銅死亡,并以鐵死亡為參考提出了銅死亡的研究空白,為進一步探索銅死亡提供了研究方向。

1 銅死亡與鐵死亡

Tsvetkov等[7]在Science上發(fā)表的研究提出了一種由銅離子誘導(dǎo)的新型細胞死亡形式,他們發(fā)現(xiàn),用于治療腫瘤的銅離子載體-伊利司莫(Elesclomol,ES)包裹銅離子進入胞內(nèi)后會殺死細胞,并具有Cu+劑量依賴性,而單獨的ES進入胞內(nèi)并不會誘導(dǎo)細胞死亡,表明細胞死亡是由過載的銅離子引起的。細胞內(nèi)過量的銅離子會與線粒體三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle,TCA cycle)有關(guān)的硫辛酸化二氫脂酰胺S-乙酰乙酰轉(zhuǎn)移酶(dihydrolipoamide S-acetyltransferase,DLAT)結(jié)合并發(fā)生寡聚化,導(dǎo)致蛋白質(zhì)毒性應(yīng)激,引發(fā)一種可稱為銅死亡(cuproptosis)的新型細胞死亡形式[7],這種類型的細胞死亡取決于線粒體呼吸受損和隨后的線粒體蛋白應(yīng)激,與線粒體氧化應(yīng)激無關(guān)。

同為金屬離子過載引起的鐵死亡(ferroptosis)是依賴于胞內(nèi)鐵離子積累從而引起大量脂質(zhì)過氧化的調(diào)節(jié)性細胞壞死[6]。鐵死亡主要由鐵依賴性磷脂過氧化驅(qū)動,并由多種代謝途徑調(diào)節(jié),這些代謝途徑主要包括鐵處理、線粒體活性、氧化還原穩(wěn)態(tài)、氨基酸和脂質(zhì)代謝,以及與各種疾病相關(guān)的信號通路[9-10]。銅死亡的誘因是胞內(nèi)金屬離子Cu+的大量積累,而鐵死亡是由胞內(nèi)鐵的過載引起大量脂質(zhì)過氧化造成的,二者主要由金屬離子誘導(dǎo),在形成機制上具有一定相似性。

1.1 銅死亡的形態(tài)學(xué)特征

Tsvetkov等[7]對銅死亡的發(fā)生機制進行了研究,但遺憾的是該研究未對其形態(tài)特征做出具體的說明。研究表明,發(fā)生鐵死亡的細胞線粒體形態(tài)發(fā)生了改變(圖1),發(fā)生鐵死亡的細胞通常表現(xiàn)為質(zhì)膜完整性喪失,細胞和細胞器腫脹以及染色質(zhì)適度凝結(jié);線粒體異常,如凝結(jié)或腫脹、膜密度增加、嵴減少或缺失及外膜破裂[11-12]。銅死亡的進程集中于線粒體,推測細胞線粒體發(fā)生了變化,其形態(tài)學(xué)變化可能類似于鐵死亡的線粒體形態(tài)異常,具體有待進一步研究。

單一白色箭頭指向線粒體萎縮;成對的白色箭頭指向染色質(zhì)凝結(jié);成對黑色箭頭指向細胞和線粒體腫大及質(zhì)膜破裂;黑色箭頭指向形成雙膜囊泡Single white arrows point to mitochondrial atrophy; Paired white arrows point to chromatin condensation; Paired black arrows point to cytoplasmic and organelle swelling and plasma membrane rupture; Single black arrow point to forming a double membrane vesicle

研究表明,ATP7b堿基突變誘導(dǎo)的Wilson病發(fā)生了銅死亡[13],本文便以Wilson病的細胞病理變化來推測銅死亡的具體形態(tài)學(xué)特征。透射電子顯微鏡(transmission electron microscope, TEM)觀察Wilson病患者的肝細胞發(fā)現(xiàn)線粒體外膜正常,嵴間隙狹窄、扭曲;線粒體濃縮,內(nèi)外膜分離,基質(zhì)密度增加或者由大的空泡取代;線粒體內(nèi)存有不同大小的線粒體包裹體,包含無定形、松散排列的顆粒狀物質(zhì);粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的囊體圍繞著一些線粒體[14],鐵死亡與銅死亡形態(tài)學(xué)比較見表1。

表1 鐵死亡與銅死亡比較

1.2 銅、鐵死亡與金屬離子代謝

1.2.1 銅、鐵離子的代謝 鐵、銅是哺乳動物細胞內(nèi)的兩個重要微量元素,在許多重要的生理過程中起關(guān)鍵作用,如神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞、細胞呼吸、鐵離子的攝取和抗氧化應(yīng)激等,這些生理過程均依賴于銅、鐵離子的存在[15-16]。細胞內(nèi)銅、鐵離子穩(wěn)態(tài)失衡時,會觸發(fā)多種疾病,銅離子水平下降會導(dǎo)致Menkes病、阿爾茲海默病等神經(jīng)退行性疾病[17];在肝中,銅的累積會引起肝炎、Wilson病等[18-19]。鐵代謝異常同樣會導(dǎo)致諸多疾病,如鐵過載癥[20]、缺鐵性貧血[21]等。

Cu+主要在腸道吸收,并通過銅轉(zhuǎn)運蛋白1(copper transporter1,CTR1)轉(zhuǎn)運進入胞內(nèi)。銅轉(zhuǎn)運ATP酶α(copper-transporting ATPase alpha,ATP7A)和β(ATP7b)在外周組織和肝細胞的Cu+轉(zhuǎn)運中起不同作用,ATP7A將Cu+轉(zhuǎn)運到門靜脈,然后通過腸道吸收進入外周循環(huán)并到達肝[22];而在胞內(nèi),ATP7A將Cu+轉(zhuǎn)運到反式高爾基體網(wǎng)絡(luò)和囊泡中[15]。ATP7b則調(diào)節(jié)胞內(nèi)銅離子的排泄,當胞內(nèi)銅過載時,Cu+與抗氧化劑1銅伴侶蛋白(antioxidant 1 copper chaperone,ATOX1)結(jié)合,并通過ATP7b的N端金屬結(jié)合域轉(zhuǎn)移到膽管膜處,從而進入膽汁從體內(nèi)排泄多余的銅[22]。細胞對鐵的攝取主要依賴轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(transferrin receptor,TFR)和二價金屬離子轉(zhuǎn)運體1(divalent metal transportor 1,DMT1)[23]。膜鐵轉(zhuǎn)運蛋白1(ferroportin 1,FPN1/SLC40A1)是細胞中唯一的鐵外流通道,當細胞內(nèi)的Fe2+到達基底側(cè),即可被FPN1轉(zhuǎn)運至細胞外,并被膜鐵轉(zhuǎn)運輔助蛋白(hephaestin,HEPH)或銅藍蛋白(ceruloplasmin,CP)氧化為Fe3+,隨后進入體液循環(huán)中以轉(zhuǎn)鐵蛋白(transferrin,TF)復(fù)合物的形式存在,供給各組織器官[24-26]。圖2展示了腸上皮細胞鐵和銅的吸收、轉(zhuǎn)運以及分布機制。

圖2 腸上皮細胞鐵和銅的吸收、轉(zhuǎn)運及分布機制[16]Fig.2 Mechanisms of absorption, transport, and distribution of iron and copper in intestinal epithelial cells[16]

1.2.2 鐵死亡的機制 Erastin、RSL3是經(jīng)典的鐵死亡激活劑,通過增加胞內(nèi)鐵離子的積累從而誘導(dǎo)細胞鐵死亡[11],而使用鐵離子螯合劑可有效抑制鐵死亡,這表明鐵離子的穩(wěn)態(tài)在鐵死亡中扮演重要角色。鐵能夠通過芬頓反應(yīng)直接產(chǎn)生過量的ROS,進而增加氧化損傷[11,27],鐵還能增加脂質(zhì)過氧化和氧穩(wěn)態(tài)酶的活性,如:脂氧合酶(lipoxygenase,ALOX)或EGLN脯氨酸羥化酶[28]。脂質(zhì)過氧化是一種自由基驅(qū)動的反應(yīng),主要影響細胞膜中的多不飽和脂肪酸(polyunsaturatedfattyacids,PUFAs)[29-30],PUFA在ROS的攻擊和脂氧合酶的作用下產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化物,最終導(dǎo)致細胞膜破裂進而死亡[31-32];而谷胱甘肽過氧化酶4(recombinant glutathione peroxidase 4,GPX4)可以通過其酶活性阻止脂質(zhì)過氧化物的毒性,將脂質(zhì)氫過氧化物還原為無毒脂質(zhì)醇,維持膜脂質(zhì)雙分子層的穩(wěn)態(tài)[33-34]。此外,前列腺素內(nèi)過氧化物合酶2(prostaglandin-endoperoxide synthase 2,PTGS2)和參與脂肪酸代謝的酶?；o酶a合成酶長鏈家族成員4(Acyl-CoA synthetase long-chain family member 4,ACSL4)過表達被認為是鐵死亡的生物標志[33]。鐵死亡的分子機制和相關(guān)信號通路見圖3。

Erastin.埃拉斯汀-鐵死亡激活劑;Sulfasalazine.氮磺胺吡啶-鐵死亡激活劑;Glutamate.谷氨酸鹽;Sorafenib.索拉非尼-鐵死亡激活劑;Ebselen.依布硒-谷胱甘肽過氧化物酶模擬物;Glutathione.谷胱甘肽;AOA.氨基氧乙酸;Glutamine.谷氨酰胺;α-ketoglutarate.α-酮戊二酸;Glucose.葡萄糖;Citrate.檸檬酸鹽;GKT137831.NOX1/NOX4 雙重抑制劑;Zileuton.5-脂氧合酶抑制劑;U0126.選擇性的Src家族激酶抑制劑;U0126.選擇性的 MEK1和MEK2抑制劑;SB202190.選擇性p38 MAPK抑制劑;SP600125.廣譜JNK抑制劑。a. 鐵死亡的核心調(diào)節(jié)因子;b～d. 鐵代謝的作用:b. 鐵代謝;c. ROS代謝;d. MAPK通路Erastin.Ferroptosis activator; Sulfasalazine.Ferroptosis activator; Glutamate.Glutamate; Sorafenib.A ferroptosis activator; Ebselen. A glutathione peroxidase mimetic; Glutathione. Glutathione; AOA. Aminooxyacetic acid; Glutamine. Glutamine; α-ketoglutarate. α-ketoglutarate; Glucose. Glucose. Citrate. Citrate; GKT137831. NOX1/NOX4 dual inhibitor; Zileuton. 5-lipoxygenase inhibitor; U0126. Selective Src family kinase inhibitor; U0126. Selective inhibitor of MEK1 and MEK2; SB202190. A selective p38 MAPK inhibitor; SP600125. Broad-spectrum JNK inhibitor. a. Core regulators of ferroptosis;b-d. The role of iron metabolism:b. Iron metabolism; c. ROS metabolism; d. MAPK pathway

1.2.3 銅死亡的機制 研究發(fā)現(xiàn),高度依賴線粒體呼吸的細胞對銅誘導(dǎo)的細胞死亡更為敏感,這反映了銅死亡與TCA循環(huán)的密切關(guān)聯(lián)。對ES-Cu+誘導(dǎo)的細胞進行全基因組CRISPR篩選,鑒定了參與銅死亡的幾個關(guān)鍵基因[7],包括鐵氧還蛋白1基因(ferredoxin 1,FDX1)和編碼硫辛酸途徑相關(guān)酶的其他6個基因,如脂肪酸轉(zhuǎn)移酶1基因(lipoyltran sferase-1,LIPT1),硫辛酸合酶基因(lipoic acid synthase,LIAS)、二氫硫辛酰胺脫氫酶基因(dihydrolipoamide dehydrogenase,DLD)和硫辛酸蛋白靶點,如丙酮酸脫氫酶(PDH)復(fù)合物,包括丙酮酸脫氫酶E1-α亞基基因(pyruvate dehydrogenase E1-alpha,PDHA1)、丙酮酸脫氫酶β亞基基因(PDHB)和二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰基酶基因(DLAT)。

FDX1是蛋白質(zhì)硫辛酸化的上游調(diào)節(jié)因子,可促進DLAT和DLST發(fā)生蛋白質(zhì)硫辛酸化,當胞內(nèi)銅離子過量時,會使得這種蛋白質(zhì)硫辛酸化修飾減少,同時過量的Cu+會與硫辛酸化的DLAT結(jié)合,發(fā)生寡聚化生成低聚物,這種低聚物是不溶性的且對細胞具有毒性[36]。由于組成丙酮酸脫氫酶的DLAT發(fā)生了寡聚化,使得丙酮酸脫氫酶活性丟失,這抑制了丙酮酸到乙酰CoA的轉(zhuǎn)化,并最終影響TCA循環(huán)。值得注意的是,在FDX1的調(diào)控下,細胞內(nèi)過量的銅離子抑制了Fe-S簇蛋白的合成,導(dǎo)致Fe-S簇蛋白丟失[36]。目前,銅死亡可以分為生理狀態(tài)下銅離子載體遞送銅離子進入細胞誘導(dǎo)的銅死亡,及病理狀態(tài)下銅離子轉(zhuǎn)運蛋白表達失衡誘導(dǎo)的,如CTR1的過表達或ATP7b表達受抑制時,均會使得胞內(nèi)銅離子過載,銅死亡分子機制見圖4。

圖4 銅死亡分子機制Fig.4 Molecular mechanism of cuproptosis

2 鐵死亡與感染性疾病

2.1 鐵死亡與細菌感染

大腸桿菌(Escherichiacoli,E.coli)是一種人畜易感的病原體,研究發(fā)現(xiàn)E.coli感染小鼠巨噬細胞后,FPN的表達降低,使得胞內(nèi)亞鐵含量升高,而三價鐵含量無明顯變化,脂質(zhì)ROS含量增加,表明E.coli感染誘導(dǎo)了鐵死亡[37]。有研究發(fā)現(xiàn),能夠引起人和多種動物結(jié)核病的結(jié)核分枝桿菌(mycobacteriumtuberculosis,MTB)感染巨噬細胞后,會上升胞內(nèi)Fe2+及脂質(zhì)過氧化物水平并降低谷胱甘肽(glutathione,GSH)和谷胱甘肽過氧化物酶4(Glutathione peroxidase 4,GPX4)活性,最為關(guān)鍵的是在感染后使用Fer-1及鐵螯合劑可以緩解細胞的死亡[38],此外,MTB分泌的蛋白酪氨酸磷酸酶A(protein tyrosine phosphatase A,PtpA)是MTB誘導(dǎo)鐵死亡的關(guān)鍵因子[39]。人畜共患病原菌——銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa,P.aeruginosa)分泌的脂氧合酶(lipoxygenase,pLoxA),可將宿主花生四烯酸-磷脂酰乙醇胺(arachidonic acid-phosphatidylethanolamines,AA-PE)氧化為15-氫過氧-AA-PE(15-hydroperoxy-AA-PE,15-HOO-AA-PE),并引發(fā)鐵死亡[40]。

2.2 鐵死亡與病毒感染

蛋白質(zhì)組學(xué)分析感染豬流感病毒(swine influenza virus,SIV)后的A549細胞,發(fā)現(xiàn)鐵死亡通路最顯著富集,并且下調(diào)了TF的表達,此外,SIV感染使得胞內(nèi)Fe2+含量升高,ROS過量生成,重要的是Fer-1緩解了SIV感染引起的GSH下調(diào)[41];此外,使用鐵死亡激活劑Erastin可以抑制豬流行性腹瀉病毒(porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)在Vero細胞中的復(fù)制[42]。新城疫病毒(Newcastle-disease-virus,NDV)感染會升高人膠質(zhì)瘤細胞胞內(nèi)亞鐵水平,促進氧化應(yīng)激,并通過p53-SLC7A11-GPX4途徑誘導(dǎo)細胞發(fā)生鐵死亡[43]。寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)是一種蚊媒病毒,對ZIKV感染的小鼠大腦進行RNA-seq分析,發(fā)現(xiàn)鐵死亡通路參與其中,并且ZIKV抑制了SLC40A1的表達,上調(diào)了TRF的表達,這使得胞內(nèi)鐵累積,從而誘導(dǎo)鐵死亡[44]。單純皰疹病毒1(Herpes simplex virus 1,HSV1)在感染星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞后,會使得線粒體發(fā)生鐵死亡的典型病變,同時使得Fe2+過載、ROS積累、GSH耗竭以及脂質(zhì)過氧化的發(fā)生[45]。

3 銅死亡與疾病

3.1 Wilson病與銅死亡

Wilson病(Wilson′s disease,WD)是由銅轉(zhuǎn)運酶Atp7b編碼基因的突變引起的[46-47]。Atp7b功能缺陷會導(dǎo)致膽汁銅排泄障礙和肝細胞內(nèi)銅超載,引發(fā)肝細胞損傷。Atp7b-/-小鼠是Wilson病常用的評估模型,具有人類臨床特征。新生的Atp7b-/-小鼠存在銅缺乏,5月齡時,肝、腎和腦中銅含量可高達正常水平的60倍[47]。研究表明,Atp7b-/-小鼠肝中出現(xiàn)了銅死亡現(xiàn)象,包括硫辛酸化相關(guān)蛋白和Fe-S簇蛋白的丟失以及Hsp70豐度的增加[7]。因此,Wilson病的治療可以從銅死亡入手,如用低毒性的銅螯合劑四硫鉬酸鹽(tetrathiomolybdate,TTM)來減少銅離子在肝細胞的積聚,或使用CTR1抑制劑來降低細胞銅輸入蛋白的活性,減少銅離子的輸入并提高細胞活性。

3.2 癌癥與銅死亡

研究表明,相較于健康組織,腫瘤細胞需要更高水平的銅,且癌細胞對銅的需求更為迫切[48]。報道指出,動物模型和多項癌癥患者的腫瘤組織或血清中銅含量都升高,包括乳腺癌[49]、肺癌[50]和前列腺癌[51]等。此外,銅離子可直接激活多種促血管生成因子,如血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、成纖維細胞生長因子2(fibroblast growth factor 2,FGF2)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)和白細胞介素1(interleukin-1,IL-1)[50],促進血管生成,進而輔助腫瘤的產(chǎn)生、生長及轉(zhuǎn)移。

針對癌細胞對銅離子依賴性的現(xiàn)象,目前開展了兩種治療方法:一種是使用銅離子螯合劑來耗盡癌細胞內(nèi)的銅離子池,另一種是補充銅離子載體來平衡癌細胞內(nèi)的銅含量。其中,銅螯合劑——TTM可用于聯(lián)合化療,提高激酶抑制劑藥物對BRAF驅(qū)動的MAPK等致癌信號通路的療效,銅離子載體如雙硫侖(disulfiram,DSF)或ES則可以靶向運輸銅離子進入癌細胞線粒體,使癌細胞內(nèi)銅穩(wěn)態(tài)失衡,從而誘導(dǎo)銅離子相關(guān)的細胞死亡,長期臨床試驗表明,TTM可用于耗盡原發(fā)性腫瘤中的銅,阻止銅依賴的腫瘤轉(zhuǎn)移,并不影響健康組織的功能[52]。

3.3 感染與銅死亡

銅是一種很好的抑、殺菌劑[53-54],其抗菌作用已被廣泛用于醫(yī)療保健和農(nóng)業(yè)。當宿主受到病原體感染時,會調(diào)動大量銅離子到血液中,起到殺滅病原體的作用,這可能是機體的防御機制,通過銅離子的富集,對入侵的病原菌進行殺滅;另一方面,病原體可能為了逃逸銅離子的抑、殺作用,通過某種機制將富集的銅離子轉(zhuǎn)運進入胞內(nèi)使得銅離子失衡,從而誘導(dǎo)銅死亡。

白色念珠菌(Candidaalbicans,Cal)感染小鼠后使得血清和肝中銅離子含量升高[55];耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、糞腸球菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和腐生葡萄球菌引起的尿道感染會誘導(dǎo)尿銅和血漿銅藍蛋白含量升高,且泌尿道中銅離子含量升高[56];感染新型隱球菌的小鼠肺泡免疫細胞內(nèi)可見大量銅離子累積[57];此外,ZIKV感染星形膠質(zhì)細胞后會使得銅釋放的轉(zhuǎn)運蛋白ATP7b表達下調(diào),使用銅離子螯合劑可以緩解ZIKV感染引起的細胞活力下降[58]?；谶@些報道,表明在病原體感染機體后會使得血漿或感染部位的銅離子含量升高,并且在ZIKV感染的細胞中檢測到了ATP7b表達下調(diào),這為胞內(nèi)銅離子失衡提供了條件;雖然目前沒有有力的證據(jù)表明病原體感染會誘導(dǎo)胞內(nèi)銅離子失衡,但這些研究提示了感染存在誘導(dǎo)胞內(nèi)銅離子失衡的的可能性,也為進一步誘導(dǎo)銅死亡提供了先決條件。

3.4 銅死亡的調(diào)節(jié)

細胞發(fā)生銅死亡的關(guān)鍵因素是胞內(nèi)銅離子的累積,這意味著可通過銅離子載體的靶向遞送誘導(dǎo)銅死亡,或者是以銅離子螯合劑清除胞內(nèi)過載的銅離子來緩解銅死亡。

ES是一種高效的銅離子載體,可將銅離子高效、靶向地運輸?shù)郊毎€粒體內(nèi),減輕Menkes病的病理損傷和死亡率[59],并且ES的高效遞送可以誘導(dǎo)細胞發(fā)生銅死亡[7]。TMT是經(jīng)典的銅離子螯合劑,顯示出高效的銅離子螯合作用和非常低的毒性,目前已被運用于WD的臨床治療[60],此外,TMT已被證明可以緩解銅死亡[7]。最近,研究人員開發(fā)了一種新的銅離子螯合劑透明質(zhì)酸鹽-二氨基己烷/黑磷(HA-DAH/BP),用于捕獲肝中積累的銅離子以治療WD,復(fù)合物顯示出高肝細胞特異性靶向效率、選擇性銅捕獲能力,并對細胞具有低毒性[61],有望運用于銅死亡的抑制。

4 結(jié)論與展望

在獸醫(yī)研究中MTB[38]、P.aeruginosa[40]、SIV[41]、PEDV[42]、NDV[43]和ZIKV[44]是重要的病原體,均可引起人或動物的感染;前期的研究已表明這些病原體感染能夠改變胞內(nèi)亞鐵離子的含量,促進氧化應(yīng)激,并誘導(dǎo)鐵死亡的發(fā)生。哺乳動物體內(nèi)銅、鐵離子的代謝具有一定的交集[16],病原體感染能夠破壞胞內(nèi)鐵離子的穩(wěn)態(tài)并誘導(dǎo)鐵死亡,這期間可能影響了銅離子的穩(wěn)態(tài),然而銅死亡是否參與病原體感染還需進一步研究。目前已有證據(jù)表明,在感染性疾病中,宿主血液和感染部位中的銅含量都顯著升高[57,62],這是誘導(dǎo)胞內(nèi)銅離子失衡的先決條件,然而在感染性疾病中細胞是否發(fā)生了銅死亡尚不清楚;大量的證據(jù)顯示,病原體感染后能夠上調(diào)胞內(nèi)亞鐵離子的水平,從而誘導(dǎo)鐵死亡,目前對鐵死亡的研究已經(jīng)相對成熟,二者均由金屬離子累積誘導(dǎo),未來銅死亡的研究可以參照鐵死亡的研究進行。

依賴胞內(nèi)銅離子穩(wěn)態(tài)的銅死亡,目前的研究僅限于生理狀態(tài)下使用ES轉(zhuǎn)運銅離子到線粒體、過表達CTR1導(dǎo)致銅累積以及病理狀態(tài)下Wilson病模型鼠中ATP7b的功能缺失導(dǎo)致胞內(nèi)銅過載。而對于銅死亡的研究尚有許多方面是不清楚的,如:過量銅離子誘導(dǎo)Fe-S簇蛋白丟失的具體作用機制是什么,其對最終的銅死亡有何作用;此外,雖已基本明了銅死亡分子機制,但其形態(tài)學(xué)標志和與其他細胞死亡方式有何差異目前尚不清楚。