鐵死亡機(jī)制及其在食管癌中的作用研究*

李析濛,唐月,王濤,關(guān)徐濤,李松偉,3

1.河南中醫(yī)藥大學(xué),河南 鄭州 450046; 2.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,河南 鄭州 450000;3.河南中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院/河南省中醫(yī)院,河南 鄭州 450002

食管癌是臨床常見的消化系統(tǒng)腫瘤,據(jù)統(tǒng)計(jì),其在全球的發(fā)病率和死亡率分別位于各種惡性腫瘤的第8位和第6位,且我國(guó)中北部是食管癌的高發(fā)地區(qū),發(fā)病數(shù)約占全世界的50%[1]。食管癌主要包括食管腺癌(esophageal adenocarcinoma,EAC)和食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)兩個(gè)亞型,其中ESCC是最常見的組織亞型[2]。食管癌臨床常見的治療方式包括單純手術(shù)治療和新輔助化學(xué)治療,但手術(shù)治療容易伴發(fā)食道梗阻和狹窄等并發(fā)癥,新輔助化學(xué)治療容易出現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的化療耐藥,治療效果并不理想[3]。因此,積極尋求治療食管癌的新的有效途徑顯得尤為必要。近年來(lái),隨著科學(xué)研究的深入,鐵死亡(ferroptosis)作為一種新型的對(duì)鐵離子依賴的細(xì)胞程序性死亡方式,越來(lái)越受到關(guān)注[4]。研究發(fā)現(xiàn),鐵死亡與癌癥的發(fā)生、發(fā)展及病情轉(zhuǎn)歸關(guān)系密切[5]。鐵死亡的激活可以對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖產(chǎn)生抑制,可能為腫瘤防治提供新的方向。本文對(duì)鐵死亡的發(fā)生機(jī)制及其與食管癌疾病進(jìn)展的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 鐵死亡概述

2003年,Dolma等[6]發(fā)現(xiàn)一種名為Erastin的小分子化合物,能夠以一種非凋亡的模式選擇性殺死大鼠肉瘤病毒(rat sarcoma virus,RAS)基因突變的腫瘤細(xì)胞,而且此種死亡模式?jīng)]有出現(xiàn)細(xì)胞核的形態(tài)改變、DNA的斷裂以及半胱天冬酶(cysteinyl aspartate specific proteinase,Caspase)激活,caspase抑制劑對(duì)Erastin誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡亦無(wú)顯著抑制作用,而脂質(zhì)過(guò)氧化物抑制劑和鐵螯合劑的使用卻能發(fā)揮明顯的抑制作用。這一研究結(jié)果表明,在經(jīng)典細(xì)胞凋亡模式外還存在一種全新的細(xì)胞死亡形式。2012年,Dixon等[4]首次將這種由Erastin所介導(dǎo)的新型調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡方式命名為鐵死亡。鐵死亡的主要特點(diǎn)為鐵依賴的高活性氧(reactive oxygen species,ROS)積累和脂質(zhì)過(guò)氧化物(lipid peroxide,LPO)堆積,這使細(xì)胞原有的氧化還原平衡遭到破壞,最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。鐵死亡在細(xì)胞學(xué)上表現(xiàn)為細(xì)胞膜喪失完整性,線粒體變小甚至消失,以及其外膜的破裂。

2 鐵死亡的調(diào)控機(jī)制

細(xì)胞鐵死亡的過(guò)程主要包括3個(gè)重要環(huán)節(jié):鐵超載、LPO累積以及谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)活性下調(diào)。見圖1。越來(lái)越多的研究表明,鐵代謝異常、脂質(zhì)代謝異常和氨基酸代謝異常是誘發(fā)鐵死亡的關(guān)鍵因素,本篇主要從這三方面對(duì)鐵死亡的調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行概述。

圖1 鐵死亡調(diào)控機(jī)制示意圖

2.1 鐵代謝細(xì)胞鐵是誘導(dǎo)鐵死亡發(fā)生的關(guān)鍵。鐵在人體中主要以兩種形式出現(xiàn),即Fe3+和Fe2+。食物中的Fe3+在胃腸道被還原為Fe2+,Fe2+在十二指腸和空腸上段被吸收。人體循環(huán)中的鐵主要是Fe3+,Fe3+與細(xì)胞膜轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1(transferrin receptor 1,TfR1)結(jié)合后進(jìn)入細(xì)胞,在細(xì)胞內(nèi)鐵還原酶金屬還原酶家族3(six-transmembrane epithelial antigen of the prostate 3,STEAP3)的作用下被還原為Fe2+。二價(jià)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(divalent metal transporter 1,DMT1)將一部分Fe2+釋放到細(xì)胞質(zhì)的動(dòng)態(tài)鐵池中,余下的Fe2+由膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白氧化為Fe3+出胞,繼續(xù)參與機(jī)體內(nèi)鐵的再循環(huán)[7-8]。正常生理情況下,動(dòng)態(tài)鐵池可以維持機(jī)體鐵代謝的穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)鐵超載現(xiàn)象時(shí),血清轉(zhuǎn)鐵蛋白接近飽和,Fe2+在細(xì)胞內(nèi)積累,與H2O2反應(yīng)生成羥自由基,即芬頓反應(yīng),使細(xì)胞內(nèi)ROS含量升高,ROS與細(xì)胞膜上多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFAs)發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng),導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)被破壞,從而促進(jìn)細(xì)胞鐵死亡[9-10]。研究發(fā)現(xiàn),在RAS基因突變的鐵死亡敏感細(xì)胞中,TfR1表達(dá)增加和鐵蛋白表達(dá)降低是導(dǎo)致鐵超載的主要原因,鐵螯合劑脫鐵胺可以通過(guò)抑制鐵超載從而阻礙鐵死亡,而供應(yīng)外源性鐵可刺激鐵死亡,沉默TFR1或使用鐵螯合劑脫鐵胺可逆轉(zhuǎn)Erastin誘導(dǎo)的細(xì)胞鐵死亡[11-12]。研究還發(fā)現(xiàn),核轉(zhuǎn)錄因子紅細(xì)胞系相關(guān)因子-2(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2,Nrf2)、熱休克蛋白B1(heat shock protein β1,HSBP1)等基因可通過(guò)限制 ROS 產(chǎn)生和下調(diào)TFR1介導(dǎo)的鐵攝取過(guò)程,從而緩解鐵過(guò)載并抑制細(xì)胞鐵死亡,進(jìn)而對(duì)鐵死亡起到負(fù)性調(diào)節(jié)作用[13-14]。鐵反應(yīng)元件結(jié)合蛋白2(iron-responsive element-binding protein 2,IREB2)是影響鐵代謝的主要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,IREB2基因沉默后鐵蛋白受刺激而表達(dá)增加,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鐵含量下降,進(jìn)而減弱了erastin誘導(dǎo)的鐵死亡[4]。由此可見,對(duì)細(xì)胞鐵的攝取、貯存和利用進(jìn)行調(diào)控,是鐵死亡調(diào)控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.2 脂質(zhì)代謝研究表明,LPO異常聚集是鐵死亡發(fā)生的中心環(huán)節(jié),鐵死亡是PUFAs的磷脂過(guò)度氧化所引起的細(xì)胞死亡,PUFAs是鐵死亡中LPO積累的關(guān)鍵物質(zhì)[15]。PUFAs是組成細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層的重要成分之一,是鐵死亡脂質(zhì)過(guò)氧化的主要底物,其極易受到ROS損傷,產(chǎn)生強(qiáng)烈的氧化應(yīng)激反應(yīng)[16]。細(xì)胞內(nèi)PUFAs的含量積聚程度將影響細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化的進(jìn)度,進(jìn)而影響著鐵死亡發(fā)生的敏感性[17-18]。因此,脂質(zhì)合成代謝異常也會(huì)間接地影響鐵死亡。研究發(fā)現(xiàn)PUFAs能在乙酰輔酶A 合成酶長(zhǎng)鏈家族成員4(acyl-CoA synthetase long-chain family member 4,ACSL4)和溶血磷脂酰膽堿?；D(zhuǎn)移酶3(lysophosphatidylcholine acyltransferase 3,LPCAT3)這兩個(gè)關(guān)鍵酶的共同作用下生成磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamines,PEs),PEs是誘發(fā)細(xì)胞鐵死亡的關(guān)鍵磷脂,可繼而被一種含鐵的蛋白酶脂加氧酶氧化為L(zhǎng)PO,過(guò)量的LPO導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷,最終可觸發(fā)鐵死亡[19-21]。研究人員發(fā)現(xiàn),在多種腫瘤細(xì)胞中,ACSL4和LPCAT3表達(dá)明顯升高,而且其表達(dá)水平與這些腫瘤細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性呈正相關(guān)[22]。同時(shí),ACSL4 和LPCAT3有助于鐵死亡過(guò)程中細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化物的積累,故ACSL4和LPCAT3基因敲除或功能抑制時(shí)可降低PUFAs的合成,進(jìn)而增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)鐵死亡的抵抗[18,23]。相反,當(dāng)PUFAs 的主要代表物花生四烯酸和煙油酸鹽含量充足時(shí),鐵死亡誘導(dǎo)劑erastin會(huì)使過(guò)氧化脂質(zhì)增多,進(jìn)而加快鐵死亡[16]。這些證據(jù)均提示脂質(zhì)代謝異常對(duì)鐵死亡的發(fā)生發(fā)揮著關(guān)鍵作用,PUFAs是鐵死亡過(guò)程中脂質(zhì)過(guò)氧化的重要靶點(diǎn)。

2.3 氨基酸代謝GPX4是一種重要的脂修復(fù)酶,也是已知的僅有的能夠直接清除LPO的酶,可以將LPO還原為脂質(zhì)醇,防止LPO堆積[24]。細(xì)胞膜上存在胱氨酸/谷氨酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)體(System Xc-),其為輕鏈SLC7A11和重鏈SLC3A2共同構(gòu)成的異二聚體。System Xc-可使胞內(nèi)的谷氨酸(glutamate)與胞外的胱氨酸(cystine)以11的比例進(jìn)行交換。胱氨酸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)被還原為半胱氨酸(L-cysteine),可作為合成谷胱甘肽(glutathione,GSH)的原料。GSH是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸所構(gòu)成的三肽化合物,是重要的抗氧化劑,對(duì)自由基的清除和保持細(xì)胞內(nèi)外氧化還原穩(wěn)態(tài)起著重要作用,是GPX4降解LPO的協(xié)同分子。當(dāng)GSH的合成被抑制或GPX4缺乏時(shí),LPO發(fā)生蓄積,細(xì)胞膜被破壞,從而促進(jìn)鐵死亡的發(fā)生[24]。研究證實(shí)通過(guò)對(duì)GPX4的抑制可以誘導(dǎo)小鼠腫瘤異種移植瘤中的鐵死亡;同時(shí),GPX4間接失活后,細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性會(huì)增加[25-26]。由此可見,在鐵死亡調(diào)控過(guò)程中,GPX4發(fā)揮著關(guān)鍵作用。當(dāng)細(xì)胞膜上的System Xc-減少或失活時(shí),細(xì)胞無(wú)法正常攝取足量的胱氨酸,使GSH合成減少,從而促進(jìn)鐵依賴的ROS的積累,進(jìn)而促進(jìn)了鐵死亡的發(fā)生,鐵死亡激活劑erastin和柳氮磺吡啶即是通過(guò)抑制System Xc-的活性進(jìn)而發(fā)揮作用[27]。研究證實(shí),SLC7A11的表達(dá)增加能明顯抑制鐵死亡的發(fā)生,而抑制SLC7A11的表達(dá)能顯著提高細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性[28-29];抑癌基因p53可以通過(guò)抑制SLC7A11轉(zhuǎn)錄水平的方式抑制System Xc-的功能,從而進(jìn)一步調(diào)控鐵死亡[30]。由此可見,在鐵死亡的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中,system Xc-發(fā)揮著重要作用。因此,尋找靶向GSH代謝過(guò)程的藥物,對(duì)于鐵死亡的研究意義重大。

3 鐵死亡與食管癌

近年來(lái)的研究表明,乳腺癌、腎癌、肺癌、肝癌、膠質(zhì)細(xì)胞瘤和前列腺癌等的發(fā)生發(fā)展都與鐵死亡有關(guān),鐵死亡在抑制腫瘤生長(zhǎng)和殺死腫瘤細(xì)胞方面發(fā)揮了重要作用[31-32]。鐵死亡的產(chǎn)生機(jī)制與細(xì)胞代謝聯(lián)系緊密,包括許多關(guān)鍵分子和信號(hào)通路,調(diào)控這些重要分子和信號(hào)通路會(huì)改變細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感度。通過(guò)合理的方式誘導(dǎo)或控制鐵死亡,將使多種病癥得到改善,特別是惡性腫瘤。鐵死亡現(xiàn)象最初是在RAS突變的癌細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)的。大量發(fā)生RAS突變的不同類型的癌細(xì)胞對(duì)鐵死亡的誘導(dǎo)較為敏感。研究表明,RAS的激活可以通過(guò)激活TfR1和抑制膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(FPN)來(lái)提高細(xì)胞內(nèi)鐵的攝入,同時(shí)減少細(xì)胞內(nèi)鐵的外排[33-34]。簡(jiǎn)而言之,可利用對(duì)鐵代謝這一途徑的調(diào)節(jié),使腫瘤細(xì)胞對(duì)鐵死亡更為敏感。鐵死亡已成為許多癌癥治療藥物和手段必不可少的環(huán)節(jié),然而,鐵死亡與食管癌相關(guān)報(bào)道仍較少。

3.1 機(jī)制方面鐵死亡是一種以細(xì)胞內(nèi)鐵和ROS積累為特征的非凋亡細(xì)胞死亡,是由氧化和抗氧化系統(tǒng)失衡引起的氧化損傷過(guò)程。氧化應(yīng)激在許多癌癥發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。研究發(fā)現(xiàn),ESCC患者血清中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、谷胱甘肽還原酶活性水平低于正常健康人群,而血清丙二醛(malonic dialdehyde,MDA)水平顯著高于對(duì)照組,表明ESCC的發(fā)病與氧化應(yīng)激增加和抗氧化酶活性降低有關(guān)[35],提示食管癌的發(fā)生發(fā)展與鐵死亡存在一定的關(guān)系。

NRF2是主要的細(xì)胞抗氧化和鐵代謝調(diào)節(jié)因子。研究發(fā)現(xiàn),在EC組織和細(xì)胞中,NRF2顯著表達(dá),有利于腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[36]。同時(shí),在ESCC活檢標(biāo)本中,NRF2的表達(dá)與ESCC的化療效果和預(yù)后呈負(fù)相關(guān),NRF2高表達(dá)的ESCC比NRF2低表達(dá)的ESCC更耐放化療,生存率更低[37-38]。Brusatol是一種靶向NRF2抑制劑,能夠顯著抑制NRF2轉(zhuǎn)錄活性并下調(diào)NRF2靶基因,促進(jìn)脂質(zhì)過(guò)氧化和鐵死亡,進(jìn)而抑制EAC細(xì)胞生長(zhǎng),同時(shí)增加食管腺癌細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性[39]。由此進(jìn)一步表明,NRF2在ESCC中具有促腫瘤作用,探究針對(duì)NRF2信號(hào)傳導(dǎo)的靶向治療將是NRF2高表達(dá)的ESCC治療的有效舉措。

SLC7A11是半胱氨酸/谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的組成部分,在腫瘤生長(zhǎng)中起關(guān)鍵作用。在ESCC中,NRF2作為轉(zhuǎn)錄因子可刺激SLC7A11的表達(dá)上調(diào),上調(diào)的SLC7A11有利于細(xì)胞內(nèi)GSH的合成,進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)鐵死亡的抵抗力[40]。研究表明,ESCC患者中NRF2和SLC7A11在ESCC組織中過(guò)度表達(dá),相互呈正相關(guān),并且與較差的生存率和治療結(jié)果有關(guān)[40]。SLC7A11介導(dǎo)的鐵死亡抑制誘導(dǎo)NRF2相關(guān)的放射抗性,突出了 NRF2/SLC7A11/鐵死亡軸在未來(lái)ESCC治療中的優(yōu)勢(shì)。NRF2調(diào)控的SLC7A11可通過(guò)抑制鐵死亡調(diào)節(jié)ESCC的放射敏感性[40]。目前,一些SLC7A11抑制劑已被陸續(xù)發(fā)現(xiàn),如erastin、柳氮磺吡啶、順鉑等[41],SLC7A11作為EC治療靶點(diǎn)必將越來(lái)越受到重視。

P53是一種重要的抑癌基因,其基因突變或失活可促進(jìn)細(xì)胞分裂、增殖,致使腫瘤形成。P53基因突變?cè)贓C中很常見[42-43]。P53可以通過(guò)調(diào)節(jié)氧化代謝干預(yù)癌癥中的鐵死亡[44]。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),輻射誘導(dǎo)的P53激活抑制了SLC7A11的表達(dá),導(dǎo)致EC細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化和鐵死亡[45]。

GPX4能分解小分子過(guò)氧化物并削弱脂質(zhì)過(guò)氧化物毒性,防止LPO堆積,防止脂質(zhì)過(guò)氧化,抑制鐵死亡[27]。HMOX1在鐵代謝調(diào)節(jié)途徑中同樣起著重要作用。人體內(nèi)每天所需的鐵大部分來(lái)自血紅素分解形成的鐵。HMOX1是參與血紅素分解代謝的關(guān)鍵酶,能使血紅素分解為CO、Fe2+和膽綠素。HMOX1的激活介導(dǎo)鐵離子從血紅素中排出,誘導(dǎo)了鐵死亡的出現(xiàn)[46]。GPX4的上調(diào)和血紅素加氧酶(heme oxygenase 1,HMOX1)的下調(diào)是ESCC的不良預(yù)后因素[47]。

DnaJ/Hsp40同源物B亞家族成員6(DNAJB6)水平與ESCC患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)。過(guò)表達(dá)DNAJB6a在體外和體內(nèi)均顯示出腫瘤抑制作用。此外,DNAJB6a的過(guò)度表達(dá)伴隨著GPX4和磷酸化AKT(p-AKT)蛋白水平的顯著降低[47]。研究證實(shí),Zeste同源物2增強(qiáng)子(EZH2)通過(guò)miR-125b-5p/SLC7A11軸抑制erastin誘導(dǎo)的ESCC細(xì)胞鐵死亡,與ESCC患者的不良預(yù)后顯著相關(guān)[48]。DNAJB6EZH2通過(guò)鐵死亡在ESCC的演變中起重要的抑癌作用。

3.2 治療方面上述研究證實(shí)鐵死亡與食管癌的發(fā)病關(guān)系密切,食管癌細(xì)胞鐵死亡的發(fā)生對(duì)食管癌的進(jìn)展有抑制作用,誘導(dǎo)食管癌細(xì)胞鐵死亡對(duì)食管癌的防治意義重大。目前研究表明,一些鐵死亡誘導(dǎo)劑似乎是可行的食管癌治療手段。

最近,一種膠質(zhì)毒素相關(guān)的鐵死亡途徑引起學(xué)者們的關(guān)注。膠質(zhì)毒素是從海洋來(lái)源真菌煙曲霉中分離出來(lái)的次生代謝產(chǎn)物,已在多種癌癥中顯示出抗腫瘤特性。SUV39H1是膠質(zhì)毒素靶基因,在EC組織中的表達(dá)水平高于正常組織,而在ESCC患者中的高表達(dá)水平表明預(yù)后不良。研究發(fā)現(xiàn),SUV39H1通過(guò)影響鐵代謝和脂質(zhì)過(guò)氧化參與鐵死亡過(guò)程,敲除或者抑制SUV39H1可以誘導(dǎo)鐵聚集和脂質(zhì)過(guò)氧化,引發(fā)鐵死亡,進(jìn)而導(dǎo)致癌細(xì)胞破壞[49]。研究證實(shí),膠質(zhì)毒素可通過(guò)下調(diào)ESCC細(xì)胞中SUV39H1的表達(dá),誘導(dǎo)鐵死亡,進(jìn)而發(fā)揮對(duì)ESSC的抗腫瘤特性[50]。

富含亮氨酸膠質(zhì)瘤失活蛋白1 (leucine rich glioma inactivated 1,LGI1) 是一種神經(jīng)元分泌蛋白,去整合素-金屬蛋白酶 23 (adisintegrin and metalloproteinase 23,ADAM23) 是其作用受體。相關(guān)性分析顯示,ADAM23的表達(dá)與鐵死亡相關(guān)基因GPX4、SLC3A2和SLC7A11顯著相關(guān),過(guò)表達(dá)的ADAM23通過(guò)抑制GPX4、SLC3A2和SLC7A11促進(jìn)鐵死亡。研究發(fā)現(xiàn),LGI1可通過(guò)作用于ADAM23促進(jìn)鐵死亡,進(jìn)而抑制ESCC細(xì)胞的增殖和遷移[51]。

5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,5-ALA)是一種廣泛用于癌癥治療的天然氨基酸,能通過(guò)GPX4和HMOX1誘導(dǎo)鐵死亡,并在ESCC中具有抗腫瘤作用[52]。該團(tuán)隊(duì)證實(shí)5-ALA對(duì)ESCC有縮小腫瘤的作用,且可抑制腫瘤中GPX4的表達(dá),并上調(diào)HMOX1的表達(dá)。鐵死亡最重要的上游調(diào)節(jié)因子是GPX4,抑制GPX4可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞中的鐵死亡。目前,5-ALA已被臨床應(yīng)用于皮膚癌的光動(dòng)力療法和膀胱癌的光動(dòng)力診斷,并被證明是安全的[53-54]。研究表明,5-ALA對(duì)ESCC細(xì)胞株的GPX4和HMOX1具有調(diào)節(jié)作用,可誘導(dǎo)鐵死亡,發(fā)揮抗腫瘤效果[52]。GPX4和HMOX1這兩個(gè)分子很可能是治療ESCC的潛在靶點(diǎn),5-ALA通過(guò)對(duì)二者的調(diào)節(jié)作用或?qū)⒊蔀橐环N治療ESCC的新藥。

癌干細(xì)胞是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生和治療失敗的癌細(xì)胞亞群,而Hsp27在保護(hù)癌干細(xì)胞免受鐵死亡的影響中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn),食管癌干細(xì)胞鐵水平升高,脂質(zhì)過(guò)氧化,而Hsp27可通過(guò)抑制P53上調(diào)xCT-GPX4,以保護(hù)癌干細(xì)胞免受鐵死亡,說(shuō)明Hsp27和GPX4是食管癌患者重要的預(yù)后指標(biāo),靶向 Hsp27 或GPX4來(lái)阻斷這種針對(duì)鐵死亡的內(nèi)在保護(hù)機(jī)制可作為ESCC中癌干細(xì)胞的潛在治療策略[55]。

克服對(duì)輻射的抵抗力是癌癥治療的主要挑戰(zhàn)。研究表明,硬脂酰輔酶A去飽和酶(stearoyl-CoA desaturase-1,SCD1)是負(fù)責(zé)油酸和棕櫚烯酸形成的酶,SCD1的高表達(dá)與ESCC患者的不良生存率相關(guān),靶向SCD1能夠誘導(dǎo)鐵死亡和免疫原性細(xì)胞死亡,從而提高ESCC的放射敏感性。SCD1可被視為ESCC生存的重要預(yù)后指標(biāo)[56]。

有學(xué)者對(duì)鐵死亡相關(guān)基因表達(dá)情況與ESCC預(yù)后之間的關(guān)聯(lián)也做了進(jìn)一步的研究,發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)聯(lián)程度較高的基因,在預(yù)測(cè)ESCC預(yù)后方面具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值,為個(gè)性化治療提供新的選擇[57-58]。另外,鐵死亡免疫治療在EC中的運(yùn)用也被報(bào)道,但其機(jī)制還有待探索[59]。

3.3 中醫(yī)藥方面目前,中醫(yī)藥被視為抗腫瘤藥物的重要組成部分,近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)中藥在抑制食管癌癌細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡等方面發(fā)揮積極作用,與化學(xué)合成藥物相比毒副作用少、耐藥性小、遠(yuǎn)期療效好[60]。部分中藥含有的多種活性成分通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡發(fā)揮了顯著的抗癌功效。

冬凌草甲素是傳統(tǒng)中藥冬凌草的主要活性成分,是一種天然的四環(huán)二萜類化合物,研究發(fā)現(xiàn)冬凌草甲素除了具有降壓、抗氧化、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等功效外,還具有良好的抗腫瘤活性[61]。Zhang等[62]研究證實(shí),經(jīng)冬凌草甲素處理ESCC細(xì)胞TE1后,細(xì)胞內(nèi)鐵離子、MDA水平和ROS呈顯著的劑量依賴性,出現(xiàn)脂質(zhì)過(guò)氧化、細(xì)胞增殖抑制和細(xì)胞死亡,這一過(guò)程能夠被特定的鐵死亡抑制劑阻斷。冬凌草甲素通過(guò)抑制TE1細(xì)胞中的γ-谷氨酰循環(huán),能夠使細(xì)胞內(nèi)GSH/GSSG值降低,導(dǎo)致GPX4的酶活性顯著降低,進(jìn)而誘導(dǎo)鐵死亡,發(fā)揮對(duì)食管癌細(xì)胞TE1的抗癌活性。

雄黃是一種含有砷化合物的中藥。研究證實(shí),雄黃具有鎮(zhèn)痛、消炎、提高免疫力等作用,且對(duì)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和侵襲具有抑制效果,是一種潛在的抗腫瘤藥物,已被用于治療各種類型的腫瘤,并取得了積極的效果[63]。然而,雄黃對(duì)EC的干預(yù)效果尚未完全明確。研究發(fā)現(xiàn),中藥雄黃可顯著抑制EC細(xì)胞系Eca109和KYSE150細(xì)胞的增殖,還可顯著抑制Eca109和KYSE150細(xì)胞的遷移和侵襲,并影響p62、Keap1和Nrf2的mRNA和蛋白表達(dá)。作為對(duì)雄黃的反應(yīng),低p62表達(dá)抑制了Eca109和KYSE150細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲,誘導(dǎo)鐵死亡。結(jié)果表明中藥雄黃可通過(guò)激活鐵死亡,抑制p62-Keap1-Nrf2途徑,進(jìn)而誘導(dǎo)EC細(xì)胞鐵死亡并抑制其遷移[64]。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

鐵死亡作為一種新型非程序性細(xì)胞死亡方式,已被證實(shí)與多種癌癥的病理生理過(guò)程密切相關(guān)。通過(guò)鐵死亡途徑干預(yù)食管癌細(xì)胞的增殖為食管癌的精準(zhǔn)治療提供了新方法,具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。然而由于鐵死亡途徑的調(diào)節(jié)通路較多,食管癌的發(fā)生發(fā)展亦有其復(fù)雜性,所以目前鐵死亡在食管癌中的作用機(jī)制尚未完全明確。近年來(lái),鐵死亡在食管癌的相關(guān)研究中已經(jīng)取得了重大進(jìn)展,但仍有很多問(wèn)題亟待解決。例如,在食管癌中,鐵死亡與其他細(xì)胞死亡形式之間是否存在相互調(diào)控作用還有待評(píng)價(jià);鐵死亡對(duì)食管癌的具體干預(yù)階段及靶點(diǎn)還需要探索;對(duì)一些預(yù)測(cè)食管癌的鐵死亡相關(guān)基因的調(diào)控機(jī)制研究得還不夠深入,與病情嚴(yán)重程度是否有關(guān)聯(lián)也未探及;目前的研究多是理論或?qū)嶒?yàn)研究,真正把鐵死亡理論用于食管癌臨床治療的還很少,研究證實(shí)使用膠質(zhì)毒素、LGI1、5-ALA等能夠抑制食管癌細(xì)胞的增殖和遷移,但確切機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索;目前已被證實(shí)的鐵死亡誘導(dǎo)劑如柳氮磺吡啶、索拉菲尼等,還有待臨床驗(yàn)證。下一步從代謝、免疫和遺傳學(xué)的角度更全面地揭示和分析鐵死亡在食管癌發(fā)病中的作用機(jī)制,探尋能夠反映食管癌細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感的生物標(biāo)記物和治療靶點(diǎn),發(fā)現(xiàn)新的鐵死亡誘導(dǎo)劑并進(jìn)行臨床評(píng)價(jià),對(duì)提高食管癌診治水平關(guān)系意義重大。中藥干預(yù)鐵死亡治療食管癌的探索目前還處在起步階段,需要進(jìn)一步研究。鐵死亡將成為治療食管癌的一種新策略。