鐵死亡加持PD-1/PD-L1抑制劑殺傷腫瘤細胞綜述

楊洋 耿依珂 于麗 （1.廣西中醫(yī)藥大學，南寧 50200；2.廣西高發(fā)傳染病中西醫(yī)結(jié)合轉(zhuǎn)化醫(yī)學重點實驗室，南寧 50200； .延邊大學，延吉 1002）

鐵死亡這一概念最早是在2012年Cell的一篇文章中明確提出的：新發(fā)現(xiàn)了一種鐵依賴性的、以細胞內(nèi)活性氧堆積為特征的非細胞凋亡形式的細胞死亡，將其命名為Ferroptosis［1］。該研究認為具有致癌效果的RAS基因選擇性致死小分子Erastin會觸發(fā)一種新的被稱為Ferroptosis的新型細胞死亡機制，這種機制的激活導致部分腫瘤細胞的非凋亡性破壞，進而可能對殺死腫瘤細胞產(chǎn)生影響。有關研究也表示，谷胱甘肽/GPX4軸在預防脂質(zhì)氧化誘導的急性腎衰和相關死亡中發(fā)揮重要作用，GPX4缺乏可促進腎鐵死亡途徑的進行，說明全身應用鐵死亡治療會產(chǎn)生很大的副作用［2］。根據(jù)鐵離子的堆積和脂質(zhì)過氧化的特征，鐵死亡被認為可能參與癌細胞的死亡，鐵死亡促進細胞鐵死亡會有抵抗腫瘤細胞的作用，但具體機制尚未完全清楚。因此明確鐵死亡在癌癥細胞發(fā)生發(fā)展及癌癥患者耐藥性方面的作用機制，是近年來科研人員關注的一大熱點。

PD-1/PD-L1抑制劑可有效刺激機體的免疫系統(tǒng)，反轉(zhuǎn)T細胞死亡，恢復T細胞的抗腫瘤活性，在治療惡性腫瘤中具有巨大潛力。結(jié)合近年的臨床治療，越來越多的PD-1/PD-L1抑制劑被用于腫瘤的免疫治療。

1 鐵死亡相關機制

1.1 鐵死亡的本質(zhì) 鐵死亡可通過兩種途徑觸發(fā)，一種是阻礙谷胱甘肽的生物合成，另一種是阻礙谷胱甘肽過氧化物酶4 （glutathione peroxidase 4，GPX4），換句話說，鐵死亡的本質(zhì)就是通過分解谷胱甘肽或GPX4，實現(xiàn)鐵依賴性脂質(zhì)活性氧的積累及細胞膜多不飽和脂肪酸的消耗［3］。鐵死亡的形態(tài)學特征是線粒體較正常細胞縮小、線粒體膜密度增高、線粒體嵴減少或消失、線粒體外膜破裂［4］。鐵死亡的特征也在2012年的研究中被總結(jié)為以下三種：激活還原性鐵、過氧化含多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）的磷脂，以及喪失脂質(zhì)過氧化物的修復能力［1］。

1.2 鐵死亡的作用機制 鐵死亡由細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)破壞誘發(fā)，這種細胞死亡過程目前尚無明確、清晰的信號通路介導。鐵死亡的發(fā)生機制主要有3個關鍵組成：首先，由SLC3A2和SLC7A11組成的轉(zhuǎn)運胱氨酸的通道蛋白System-X，主要介導胱氨酸從胞外轉(zhuǎn)移到胞內(nèi)，以及將谷氨酸從胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到胞外，即胱氨酸、谷氨酸鹽甘氨酸在酶的催化作用下形成具有還原性的谷胱酸肽；其次，具有還原性的谷胱酸肽在GPX4的作用下還原細胞內(nèi)的氧自由基，清除有毒的氧自由基。若執(zhí)行此步驟的過程被打斷，則會形成活性氧堆積，并誘發(fā)細胞死亡。最后，鐵死亡的發(fā)生過程不但受GPX4影響，還必須有鐵離子參與。鐵離子參與脂質(zhì)的氧化，有毒性的活性氧產(chǎn)生并堆積，最后導致細胞鐵死亡［5］。

1.3 鐵死亡的相關途徑及主要調(diào)節(jié)因子 程潔等［6］研究表明，近年來鐵死亡的發(fā)生可能涉及細胞內(nèi)鐵代謝水平、脂質(zhì)過氧化物含量和GPX4活性相關的3種代謝途徑參與其中。

首先，通過調(diào)節(jié)鐵代謝過程中的相關因子改變細胞中鐵的形式，影響鐵在細胞中進入、儲存和排除的過程，最終調(diào)控鐵死亡的發(fā)生。YANG等［7］檢測腫瘤細胞中特異性分子表達水平發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1表達水平提高，鐵蛋白重鏈1和鐵蛋白輕鏈表達水平均降低，細胞中鐵含量增加，繼而誘發(fā)鐵死亡。其次，脂質(zhì)過氧化作用的增加會誘發(fā)鐵死亡，這種機制由GPX4催化脂質(zhì)過氧化物的還原觸發(fā)；該研究還發(fā)現(xiàn)細胞外基質(zhì)的脫離是觸發(fā)鐵死亡的生理誘因，可通過α6β4整聯(lián)蛋白抑制ACSL4規(guī)避。α6β4與鐵死亡之間的因果關系對腫瘤的生物學研究和治療具有重要意義［8］。

最后，GPX4是腫瘤細胞鐵死亡發(fā)生的必需調(diào)節(jié)劑［9］。賈忠偉等［10］研究表示GPX4在肺腺癌組織中表達水平大幅提高，且GPX4還能使腫瘤細胞保持干細胞特性，進而使細胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力增強。細胞膜脂質(zhì)過氧化物的降解可被GPX4激活［11］。因此可以得出GPX4失活也是誘導細胞鐵死亡的另一重要機制。郭倪君等［12］歸納了鐵死亡的信號通路，主要調(diào)節(jié)因子被分為三類：正向、負向和雙向。正向調(diào)節(jié)因子包括TFRC、ACSL4、ALOX15、DPP4、NCOA4、BAP1和VDAC2；負向調(diào)節(jié)因子包括SLC7A11、GPX4、Nrf2、HSPB1、HSPA5、NFS1和OTUB1；雙向調(diào)節(jié)因子為p53。

2 鐵死亡與腫瘤

2.1 鐵死亡與腫瘤的關系 很多研究表明，鐵死亡參與多腫瘤的發(fā)生發(fā)展，通過鐵死亡誘導劑可以誘導腫瘤細胞發(fā)生鐵死亡。LE等［13］研究表明，p53介導的代謝調(diào)節(jié)在抑制腫瘤形成過程中至關重要，p53通過抑制SLC7A11（胱氨酸/谷氨酸逆轉(zhuǎn)運蛋白的關鍵成分）表達抑制胱氨酸的攝取，從而使細胞發(fā)生鐵死亡，導致腫瘤細胞的生長被抑制。有研究認為，GPX4是鐵死亡的重要調(diào)節(jié)劑，并且發(fā)現(xiàn)彌漫性大B細胞淋巴瘤和腎細胞癌特別容易通過鐵死亡誘導劑滅活GPX4，誘導鐵死亡發(fā)生，從而提供了治療腫瘤的可能方法［9］。細胞對鐵死亡敏感性的差異很大，且個體之間對鐵死亡誘導劑的敏感性也存在很大差異［14］。

2.2 鐵死亡與腫瘤治療 在腫瘤治療方面，很多研究發(fā)現(xiàn)抑制鐵死亡途徑的相關代謝過程可減輕腫瘤患者對于化學治療藥物的耐藥性。當鐵死亡誘導劑Erastin與其他化療藥物，如替莫唑胺、順鉑、阿糖胞苷、阿霉素、阿糖胞苷和阿霉素聯(lián)用可提高化學治療的效果［15-16］。

相關研究表明，索拉菲尼可誘導部分腫瘤細胞發(fā)生鐵死亡，并且發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜母細胞瘤（retinoblastoma，Rb）蛋白的狀態(tài)是調(diào)節(jié)索拉非尼誘導腫瘤細胞鐵死亡的敏感性參數(shù)［17］。提示確定一個可以反映細胞和個體敏感性的指標對增進與鐵死亡相關疾病的理解、診斷和治療具有重要意義。

ELING等［18］研究發(fā)現(xiàn)，青蒿琥酯在胰腺癌細胞中是鐵死亡的特異性誘導劑。目前多種鐵死亡誘導劑被用于腫瘤治療，以鐵死亡作為靶點的抗癌治療能夠幫助腫瘤患者改善對當前治療方法的耐受情況，提高其對治療藥物的敏感性。鐵死亡是具有研究價值的抗癌治療靶點，進一步探究其在癌癥中的作用機制，同時應用于臨床抗癌治療，可能為癌癥患者提供一條新出路。

3 PD-1/PD-L1免疫治療腫瘤

3.1 PD-1/PD-L1信號通路 1992年，ISHIDA等［19］通過消減雜交技術分離了一種免疫球蛋白基因超家族新成員，被命名為PD-1基因。1999年，DONG等［20］研究定義了一個與其相對應的細胞程序性死亡配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PD-L1），也稱B7同源體（B7 homolog 1，B7-H1），是B7家族的第3個成員，其共同刺激T細胞增殖和IL-10分泌，并認為PD-L1可能參與了細胞免疫反應的器官特異性負調(diào)節(jié)。SONG等［21］認為，除巨噬細胞系外，正常人類組織不表達PD-L1，相比之下，PD-L1在人類肺癌、卵巢癌、結(jié)腸癌和黑色素瘤中都很豐富。IFN-γ在腫瘤細胞系表面上調(diào)PD-L1，暴露于腫瘤相關的PD-L1后，多種機制可能導致激活T細胞死亡。PD-1/PD-L1信號通路能夠下調(diào)CD8+T淋巴細胞功能，通過阻斷信號通路可以恢復其功能。表明PD-1/PD-L1可能會阻止有效的抗腫瘤免疫［22］。

3.2 PD-1/PD-L1抑制劑 PD-1/PD-L1抑制劑抗腫瘤治療是當下研究腫瘤免疫治療的熱點與難點，PD-1/PD-L1抑制劑的目的在于阻斷PD-1/PD-L1通路，阻止T淋巴細胞死亡，使其繼續(xù)發(fā)揮殺傷腫瘤的效應，繼而消除腫瘤的免疫逃逸，增強腫瘤的免疫效應，從而實現(xiàn)精準的抗腫瘤治療。PD-1/PD-L1信號通路免疫治療分3種類型：第一種是抗PD-1或PD-L1抗體，第二種是針對PD-1/PD-L1的RNA干擾（RNAi），第三種是增加可溶性PD-1（soluble PD-1，sPD-1），臨床應用較多的是抗PD-1/PD-L1抗體［23］。常見的抗PD-1抗體有納武利尤單抗、帕博利珠單抗、西米普利單抗、特瑞普利單抗、信迪利單抗、卡瑞利珠單抗，常見的抗PD-L1抗體有阿特朱單抗、阿維魯單抗和度伐魯單抗［24］。這些藥物已經(jīng)被批準應用于臨床，是腫瘤免疫治療的研究熱點。

4 結(jié)語與展望

通過上述對于鐵死亡及PD-1/PD-L1抑制劑的相關綜述，可以看出此二者在腫瘤治療方面的效果非?？捎^。然而二者于其治療腫瘤的具體機制、不良反應、耐藥性等方面目前尚未完全明確。調(diào)控細胞鐵死亡途徑聯(lián)合使用PD-1/PD-L1抑制劑殺傷腫瘤細胞是否可以產(chǎn)生協(xié)同作用，從而提高抗腫瘤的治療效果是目前科學研究的熱點、重點、難點。如何實現(xiàn)最佳治療組合的配伍、治療相關不良反應的推測和管理是下一步研究的方向。