關(guān)于細(xì)胞的死亡方式我們已經(jīng)介紹過(guò)了不少文章，其中夢(mèng)熊專門(mén)介紹了鐵死亡——這個(gè)研究方向的國(guó)自然資助項(xiàng)目數(shù)，居然比去年翻了6倍，

下面我們來(lái)系統(tǒng)的介紹一下鐵死亡，讓更多童鞋了解和入門(mén)這個(gè)領(lǐng)域的研究。

2012年Dixon報(bào)道了鐵死亡為一種鐵離子依賴性的非凋亡性細(xì)胞壞死。鐵死亡是依賴鐵離子及活性氧誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化導(dǎo)致的調(diào)節(jié)性細(xì)胞壞死，其在形態(tài)學(xué)、生物學(xué)及基因水平上均明顯不同于凋亡、壞死、自噬等其他形式的調(diào)節(jié)性細(xì)胞壞死，使用小分子物質(zhì)（Fer-1）可以抑制細(xì)胞鐵死亡，而壞死抑制劑卻不能抑制細(xì)胞調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡。

一、形態(tài)學(xué)變化

Lewerenz J,G Ates,FrontNeurosci,2018.

鐵死亡的特征：

（1）超微形態(tài)學(xué)特征顯示細(xì)胞膜斷裂和出泡，線粒體變小、膜密度增高、線粒體脊減少或消失、線粒體外膜斷裂，細(xì)胞核大小正常、但缺乏染色質(zhì)凝聚。電鏡下表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)線粒體變小及雙層膜密度增高。

（2）生物學(xué)特征為鐵和活性氧（ROS）聚集，激活絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedprotein kinase，MAPK）系統(tǒng)，通過(guò)降低胱氨酸的攝取、耗竭谷胱甘肽，抑制ystem Xc-和增加還原型酰腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶，釋放花生四烯酸等介質(zhì)。

（3）免疫學(xué)特征為損傷相關(guān)分子模式（damage-associatedmolecular patterns molecules，DAMPs）釋放前炎癥介質(zhì)（如高遷移率族蛋白B1等）。

（4）基因水平上主要受核糖體蛋白L8（ribosomalprotein L8，RPL8），鐵反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（ironresponse element binding protein 2，IREB2），ATP合成酶F0復(fù)合體亞基C3（ATP synthase F0 complex subunit C3，ATP5G3），三四肽重復(fù)結(jié)構(gòu)域35（tetratricopeptide repeat domain 35，TTC35），檸檬酸合成酶（citratesynthase，CS），酰基輔酶A合成酶家族成員2（acyl-CoAsynthetase family member 2，ACSF2）以及受代謝、儲(chǔ)存基因TFRC、ISCU、FTH1、FTL、SLC11A2的調(diào)節(jié)。

鐵死亡的的本質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)氧化物的代謝障礙，進(jìn)而在鐵離子的催化下異常代謝，產(chǎn)生大量脂質(zhì)，破壞細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡，攻擊生物大分子，觸發(fā)細(xì)胞的死亡。

二、鐵死亡的信號(hào)通路

Yu H，et al.J cell Mol Med,2017

鐵死亡受細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路的嚴(yán)密調(diào)節(jié)，包括鐵穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)通路，RAS通路以及胱氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)通路。鐵死亡是由于膜脂修復(fù)酶——谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPX4）失效，造成膜脂上活性氧自由基（ROS）的積累所致，而這一積累過(guò)程需要鐵離子的參與。多種物質(zhì)和外界條件可引發(fā)鐵死亡。小分子erastin通過(guò)抑制質(zhì)膜上的胱氨酸-谷氨酸交換體，降低了細(xì)胞對(duì)胱氨酸的獲取，使得GPX4的底物——谷胱甘肽合成受阻，進(jìn)而引發(fā)膜脂ROS的積累和鐵死亡。此外，另一種小分子RSL3作為GPX4的抑制劑也可引發(fā)鐵死亡。當(dāng)GPX4基因被敲除后，小鼠會(huì)因出現(xiàn)腎衰竭而死亡。

三、檢測(cè)方法

1、新陳代謝

（1） 細(xì)胞活性：CCK-8；

（2） 細(xì)胞內(nèi)鐵水平：可以使用PGSK探針檢測(cè)，通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)或共聚焦顯微鏡監(jiān)測(cè)活細(xì)胞內(nèi)鐵含量的細(xì)胞膜透性染料，結(jié)果表明，在鐵死亡的細(xì)胞中，PGSK的綠色熒光會(huì)減弱；

（3）活性氧的水平：通過(guò)C11-BODIPY探針檢測(cè)，在鐵死亡細(xì)胞中，探針會(huì)由紅色轉(zhuǎn)化為綠色；

（4）QPCR/Western Blot：檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)與鐵死亡相關(guān)的因子的變化，例如COX-2,ACSL4,PTGS2,NOX1,GPX4和FTH1等，其中COX-2,ACSL4,PTGS2和NOX1在鐵死亡細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)；GPX4和FTH1在鐵死亡細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)

2、形態(tài)觀察 

（1）透射電鏡直接對(duì)細(xì)胞形態(tài)進(jìn)行觀察：細(xì)胞發(fā)生鐵死亡時(shí)線粒體變小以及線粒體膜密度較大；

（2）線粒體膜電位檢測(cè)：通過(guò)流式細(xì)胞儀收集TMRE陽(yáng)性細(xì)胞的比例；

（3）線粒體形態(tài)觀察：向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)染LifeAct-GFP熒光蛋白，一定時(shí)間后通過(guò)有絲分裂追蹤器觀察線粒體的形態(tài)；

四、研究進(jìn)展

1、細(xì)胞鐵死亡與腫瘤的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)，腎癌與白血病相比較肺、結(jié)腸等疾病更對(duì)鐵死亡敏感，以往的研究普遍認(rèn)為p53通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞衰老，程序性死亡從而抑制腫瘤，最近的研究提示，p53控制代謝和鐵死亡研究中，發(fā)揮很重要的作用，正常細(xì)胞中的p53可以負(fù)調(diào)控脂質(zhì)的合成和糖酵解，正調(diào)控氧化磷酸化和脂質(zhì)分解代謝，腫瘤細(xì)胞中突變型的p53正調(diào)控脂質(zhì)的合成和糖酵解，所以，在正常的組織中，p53傾向于正向調(diào)節(jié)鐵死亡；突變型的p53使腫瘤細(xì)胞對(duì)鐵死亡更敏感。

2、細(xì)胞鐵死亡與腦卒中的關(guān)系

在缺鐵性腦卒中疾病中，Tau蛋白的功能失調(diào)，可能導(dǎo)致年齡依賴性鐵介導(dǎo)的神經(jīng)毒性，MCAO能夠抑制3個(gè)月大的小鼠腦半球Tau蛋白的功能，并且使鐵水平升高，但是在野生型小鼠中，受到鐵螯合劑的干預(yù)保護(hù)，鐵水平不會(huì)升高，表明Tau蛋白可以抑制鐵死亡，在12月齡Tau敲除小鼠中，發(fā)生了年齡依賴性鐵積累，抵消了Tau敲除后對(duì)MCAO誘導(dǎo)的局促性腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用。

3、細(xì)胞鐵死亡與肝臟損傷的關(guān)系

該研究運(yùn)用多種基因敲除小鼠模型，首次發(fā)現(xiàn)高鐵狀態(tài)以及遺傳性血色病鐵過(guò)載可誘發(fā)肝臟（肝細(xì)胞及巨噬細(xì)胞）發(fā)生鐵死亡，并且揭示了轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Slc7a11調(diào)控鐵死亡的新機(jī)制，為肝臟損傷及血色病等系列重大疾病的防治提供了新思路。

Wang H，et al.Hepatology.2017

五、2018年“鐵死亡”資助的基金項(xiàng)目

• 鐵死亡參與缺血性腦卒中神經(jīng)損傷的關(guān)鍵機(jī)制研究

• DPP4調(diào)控結(jié)腸癌細(xì)胞鐵死亡的分子機(jī)制

• TBC1D10B/TfR-1通路調(diào)控肺腺癌細(xì)胞鐵代謝和抗鐵死亡Ferroptosis的作用及機(jī)制研究

• miR-145-5p靶向調(diào)控c-myc促進(jìn)食管癌細(xì)胞鐵死亡的分子機(jī)制研究

• 基于NLRP3炎癥小體/IL-1β信號(hào)軸探討鐵死亡誘導(dǎo)劑Erastin抗癌新機(jī)制

• c-Met通過(guò)激活NRF2抑制細(xì)胞鐵死亡（ferroptosis）促進(jìn)肝癌瑞戈非尼耐藥的機(jī)制研究

• ERK1/2/OTUB1/GPX4通路抑制鐵死亡引起腎癌對(duì)sunitinib耐藥的機(jī)制研究

• 谷胱甘肽合成限速酶GCLC調(diào)控三陰性乳腺癌細(xì)胞鐵死亡的代謝性分子機(jī)理研究

• 金蓮花治療缺血性腦卒中的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及基于鐵死亡（ferroptosis）的作用機(jī)制研究

• 葛根素抑制鐵死亡抗心力衰竭的機(jī)制研究

• 睡眠碎片化抑制GPX4誘導(dǎo)鐵死亡導(dǎo)致術(shù)后譫妄的機(jī)制研究

• SPINK4調(diào)控結(jié)腸癌細(xì)胞鐵死亡的作用機(jī)制研究

• EB病毒編碼潛伏膜蛋白LMP2A通過(guò)ITGα6β4/ACSL4路徑抵抗鼻咽癌細(xì)胞鐵死亡

• 木犀草素通過(guò)下調(diào)CISD1抑制鐵死亡參與蒙藥德都古日古木-7治療慢性肝損傷的機(jī)理研究

• 基于鐵死亡機(jī)制的谷氨酸NMDA受體過(guò)度激活在肺纖維化發(fā)生發(fā)展中作用的再研究

• HMGB1通過(guò)Nrf2/HO-1通路調(diào)控自身免疫性甲狀腺炎鐵死亡的作用及其分子機(jī)制

• 蛛網(wǎng)膜下腔出血后鐵調(diào)素/鐵輸出蛋白（Hepcidin/ferroportin）調(diào)控早期腦損傷中神經(jīng)元鐵死亡的機(jī)制研究

• NCOA4-VDACs/FtMt協(xié)同介導(dǎo)異位子宮內(nèi)膜耐受鐵死亡的生存機(jī)制

• SENP6通過(guò)與GPX4結(jié)合抑制鐵死亡促進(jìn)小細(xì)胞肺癌耐藥的功能和機(jī)制研究

• 雙氫青蒿素經(jīng)引物酶PRIM2活化靶向GPX4誘導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌干樣細(xì)胞鐵死亡的機(jī)制研究

• 調(diào)控RB1CC1和LZTFL1促肝癌細(xì)胞鐵死亡機(jī)制研究

• Cul2-KLHDC3E3泛素連接酶復(fù)合體調(diào)控ARF依賴性鐵死亡的分子機(jī)制研究

• SLC7A11互作蛋白HSPB1在肝癌鐵死亡調(diào)控中的作用及機(jī)制研究

• Nrf2-ARE通路活化介導(dǎo)鐵過(guò)載及抑制鐵死亡參與卵巢癌順鉑耐藥的機(jī)制研究

• NDRG2調(diào)控膽管癌細(xì)胞鐵死亡（Ferroptosis）抑制腫瘤生長(zhǎng)及增敏化療與靶向治療的機(jī)制研究

• HSP90α/IDH1信號(hào)調(diào)控脂質(zhì)過(guò)氧化參與肝癌細(xì)胞鐵死亡的機(jī)制研究

• xCT在輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷及鐵死亡中的作用及調(diào)控機(jī)制

• 科羅索酸通過(guò)FOXF1誘導(dǎo)非經(jīng)典自噬途徑促進(jìn)肝癌細(xì)胞鐵死亡的機(jī)制研究

• 梔子配伍丹參調(diào)控Grsf1/GPx4和Nrf2依賴性鐵死亡保護(hù)氧化應(yīng)激微環(huán)境下心肌的機(jī)制研究

• ALR通過(guò)STAT3/SystemXc-途徑對(duì)急性腎損傷中鐵死亡的干預(yù)作用及機(jī)制研究

• Nogo-A抑制鐵死亡延緩亨廷頓舞蹈癥進(jìn)程的作用機(jī)制及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究

• 線粒體膜心磷脂與GPX4蛋白互作介導(dǎo)鐵死亡依賴性肝毒性的調(diào)控機(jī)制研究