鐵死亡的方式及與卵巢癌關系的研究進展

裴亞萍，馬守葉，王蓉蓉，曲波

甘肅省人民醫(yī)院婦科，蘭州 730000

卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一，因其早期無明顯癥狀且缺乏特異性的診斷方法，多數(shù)患者確診時就已處于中晚期，嚴重影響全球女性生命健康和生活質(zhì)量[1]。隨著免疫治療和靶向治療的進展，酪氨酸激酶抑制劑和單克隆抗體在腫瘤新生血管生成、細胞生長和轉(zhuǎn)移方面發(fā)揮了明顯的抗腫瘤作用。研究顯示，多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶[poly（ADP-ribose）polymerase，PARP]抑制劑的治療效果是有限的，因其治療益處僅表現(xiàn)在延長幾個月的生存期，而不是長期生存獲益[2]，且對于復發(fā)的卵巢癌患者，尚未取得較好的療效。越來越多的研究表明，鐵死亡與較多疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關，故本文就鐵死亡發(fā)生的主要方式以及鐵死亡與卵巢癌的關系進行綜述，旨在為卵巢癌的治療提供新的線索和思路，以改善卵巢癌患者的預后。

1 鐵死亡概述

2012 年，Dixon 首次報道鐵死亡是一種鐵依賴性的新型細胞程序性死亡方式，其特征是脂質(zhì)過氧化、鐵水平升高和谷胱甘肽（glutathione，GSH）缺乏，可通過剝奪腫瘤細胞中的鐵或改變腫瘤組織中鐵的代謝來抑制腫瘤細胞增殖[3]。鐵死亡與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關，包括神經(jīng)退行性疾病、缺血再灌注損傷、急性腎損傷、血液系統(tǒng)疾病，誘導或抑制鐵死亡可直接影響疾病的發(fā)生發(fā)展[4]。

2 鐵死亡發(fā)生的主要方式

2.1 脂質(zhì)過氧化

脂質(zhì)的氧化和還原在腫瘤細胞內(nèi)失衡。研究表明，脂質(zhì)的氧化應激及其導致的膜損傷是鐵死亡的標志，且脂質(zhì)的氧化應激可促進多不飽和脂肪酸與膜磷脂結(jié)合，進一步增強腫瘤細胞對鐵死亡的敏感性[5]。腫瘤細胞中脂質(zhì)過氧化的程度與多不飽和脂肪酸的水平和位置密切相關，進而影響鐵死亡[6]。還有研究表明，花生四烯酸和腎上腺素酸是誘導鐵死亡發(fā)生的重要成分[7]。多不飽和脂肪酸在長鏈脂酰輔酶A 合成酶4（acyl-CoA synthetase long-chain family member 4，ACSL4）的催化下發(fā)生活化，進一步將花生四烯酸和腎上腺素酸分別脂化為花生四烯酯酰輔酶A 和腎上腺酯酰輔酶A，成為細胞膜的組成結(jié)構(gòu)，而其代謝產(chǎn)物可引起蛋白質(zhì)的破壞，誘導鐵死亡[8]。

2.2 鐵水平升高

鐵是人體維持正常生命活動所必需的重要微量元素，也是鐵死亡發(fā)生的必需元素，細胞內(nèi)的鐵可參與多種代謝途徑。細胞內(nèi)外鐵含量的變化可導致機體發(fā)生相應改變，如細胞內(nèi)鐵過多，就以鐵蛋白的形式儲存，當機體需要鐵，鐵再從鐵蛋白復合物中釋放出來，而鐵缺乏可導致貧血[9]。鐵水平升高可產(chǎn)生生物毒性物質(zhì)，機制來源于其催化的芬頓反應（Fenton）。細胞內(nèi)不穩(wěn)定Fe2+水平是脂質(zhì)過氧化和誘導鐵死亡的關鍵因素。Fe2+與H2O2的芬頓反應可生成Fe3+和羥基自由基，而羥基自由基是一種具有強氧化能力的活性氧（reactive oxygen species，ROS），可導致脂質(zhì)過氧化物的大量堆積，進一步影響細胞膜功能，使其發(fā)生裂解，導致細胞死亡[10]。因此，細胞內(nèi)外鐵含量的變化、鐵的輸入排出及儲存都會影響鐵死亡過程。此外，作為鐵自噬的核心，核受體共激活因子4（nuclear receptor coactivator 4，NCOA4）通過對細胞內(nèi)鐵蛋白進行降解，使細胞內(nèi)游離鐵濃度升高，進而促進鐵死亡[11]。大鼠肉瘤癌基因（rat sarcoma oncogene，RAS）/快速加速纖維肉瘤（rapidly accelerated fibrosarcoma，RAF）/絲裂原活化蛋白激酶的激酶（mitogen-activated protein kinase kinase，MEK）信號通路通過調(diào)控鐵蛋白水平影響細胞內(nèi)的鐵含量，進一步調(diào)控鐵死亡的發(fā)生[12]。因此，多種因素都會導致細胞內(nèi)游離鐵的含量發(fā)生變化，靶向鐵依賴可能是腫瘤治療的新方向。

2.3 GSH 缺乏

溶質(zhì)載體家族7 成員11（solute carrier family 7 member 11，SLC7A11）是氨基酸轉(zhuǎn)運體系統(tǒng)xc-的催化亞基，它吸收細胞外的胱氨酸，在細胞質(zhì)中還原為半胱氨酸，作為GSH 生物合成的限速前體[13]。GSH 是谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）的輔因子和底物，參與細胞的氧化還原過程和脂質(zhì)修復功能，也是鐵死亡發(fā)生的關鍵因子。GPX4 可將還原型GSH 轉(zhuǎn)化為氧化型GSH，同時將磷脂過氧化氫（phospholipid hydroperoxide，PL-OOH）還原為PL-OH[14]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，GPX4 的減少可使磷脂氫過氧化物水平升高，最終導致鐵死亡[15]。

3 鐵死亡與卵巢癌的關系

3.1 鐵水平升高

研究發(fā)現(xiàn)，多種腫瘤的發(fā)生與細胞內(nèi)鐵水平升高密切相關，如卵巢癌、肺癌、肝癌[16]。卵巢癌組織中的膜鐵轉(zhuǎn)運蛋白含量下降、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體和轉(zhuǎn)鐵蛋白水平升高，可使鐵水平升高，而在卵巢癌細胞的遺傳模型中也觀察到了膜鐵轉(zhuǎn)運蛋白含量下降、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體和轉(zhuǎn)鐵蛋白水平升高的相似特征，這些變化的最終結(jié)果是導致細胞內(nèi)含有過量的鐵[17]，因此，通過降低細胞內(nèi)鐵代謝進而降低鐵水平可作為腫瘤治療的突破點。研究發(fā)現(xiàn)，ACSL4 在卵巢癌中表達上調(diào)，且miRNA-424-5p 通過靶向卵巢癌細胞中的ACSL4 來抑制鐵死亡[18]。在卵巢癌起始細胞遺傳模型中，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體增加而鐵外排的泵鐵轉(zhuǎn)運蛋白減少，可使腫瘤細胞內(nèi)鐵含量明顯升高，進而促進腫瘤細胞增殖和轉(zhuǎn)移。此外，通過上調(diào)泵鐵轉(zhuǎn)運蛋白的表達來減少卵巢癌起始細胞中的鐵含量，可抑制腫瘤生長和腫瘤細胞的腹腔內(nèi)播散[19]。

3.2 p53 基因

較多研究表明，p53作為抑癌基因，通過介導細胞周期阻滯、衰老和凋亡而發(fā)揮作用，與鐵死亡關系緊密[20-21]。成纖維細胞特異蛋白1（fibroblast specific protein 1，F(xiàn)SP1）被認為是一種p53誘導基因，是p53下游下調(diào)的效應因子[22]。Zhang 等[23]研究發(fā)現(xiàn)，血清超順磁性氧化鐵可誘導脂質(zhì)過氧化并產(chǎn)生較多ROS，其通過調(diào)節(jié)鐵的吸收來破壞細胞內(nèi)的鐵穩(wěn)態(tài)。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，p53可增加細胞內(nèi)鐵含量、脂質(zhì)過氧化，最終誘導鐵死亡。還有研究發(fā)現(xiàn)，超順磁性氧化鐵納米顆粒在卵巢癌干細胞中可有效誘導鐵死亡，而此時細胞的自噬作用會減弱[24]。SLC7A11 是胱氨酸/谷氨酸反向轉(zhuǎn)運蛋白的關鍵組成部分，Liu 等[25]研究顯示，靶向p53可抑制SLC7A11 的表達，通過增加H2O2和脂質(zhì)過氧化水平可使腫瘤細胞對鐵更敏感，進而影響卵巢癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

3.3 化療

上皮性卵巢癌是較為常見的卵巢癌病理類型，其對化療敏感，以鉑類/紫杉醇為基礎的化療是卵巢癌的一線治療方案，但大多數(shù)患者仍會復發(fā)并最終產(chǎn)生化療耐藥[26]?；熕幬锏淖饔脵C制是通過誘導腫瘤細胞產(chǎn)生大量的ROS，導致腫瘤細胞死亡。研究表明，線粒體改變、ROS 異常產(chǎn)生和潛在的鐵死亡均可能會提高卵巢癌的化療敏感性[27]。青蒿琥酯作為抗瘧疾藥的同時，也是一種抗腫瘤藥物。據(jù)報道，含有WW 結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子1（即TAZ 蛋白）是Hippo 信號通路的重要轉(zhuǎn)錄激活因子，較低水平的TAZ在化療耐藥復發(fā)的卵巢癌細胞中，可降低卵巢癌細胞對鐵死亡的敏感性[28]，表明鐵死亡與卵巢癌的化療耐藥相關，從而為耐藥復發(fā)的卵巢癌提供一個有潛力的治療方案。還有研究在鉑耐藥的卵巢癌細胞中檢測到了WNT 受體Frizzled-7（FZD7）的表達，它可正向改變GPX4/GSH 代謝通路，而GPX4 抑制劑可使FZD7+鉑耐藥卵巢癌細胞發(fā)生鐵死亡[29]，這也為鉑耐藥卵巢癌的治療開辟了新的途徑。

PARP 抑制劑是乳腺癌易感基因（breast cancer susceptibility gene，BRCA）突變型卵巢癌的主要治療策略。但大多數(shù)野生型BRCA1/2的患者并沒有從PARP 抑制劑中獲益。有研究發(fā)現(xiàn)，阿帕替尼和奧拉帕利通過p53 介導抑制核因子E2 相關因子2（nuclear factor E2-related factor 2，NRF2）的表達促進卵巢癌細胞的鐵死亡[30]，這有助于進一步解釋PARP 抑制劑的抗腫瘤機制。Hong 等[31]通過測量奧拉帕利治療后卵巢癌細胞內(nèi)的過氧化脂質(zhì)水平發(fā)現(xiàn)，其可誘導腫瘤細胞脂質(zhì)過氧化，且加入鐵死亡誘導劑后，細胞內(nèi)的過氧化脂質(zhì)水平進一步降低，表明PARP 抑制劑以p53 依賴的方式下調(diào)SLC7A11 的表達，進而促進鐵死亡。

3.4 GPX4/GSH 通路

研究表明，腫瘤細胞內(nèi)高水平的GSH 和高表達的GPX4 與卵巢癌細胞的耐藥性呈正相關[32-33]。Nunes 和Serpa[34]研究發(fā)現(xiàn)，卵巢透明細胞癌的生長呈半胱氨酸依賴性，換言之，缺乏半胱氨酸可導致鐵死亡的GPX4/GSH 通路受到損害，進而出現(xiàn)氧化應激誘導的鐵死亡。此外，由于缺乏半胱氨酸，線粒體的代謝也隨之改變，轉(zhuǎn)硫途徑的發(fā)生也會被改變，從而對線粒體造成進一步損害[35]。此外，還有學者通過構(gòu)建耐Erastin（一種鐵死亡誘導劑）細胞株發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)硫途徑中半胱氨酸合成酶的表達上調(diào)，與細胞的耐藥性密切相關；此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，抗氧化劑轉(zhuǎn)錄因子NRF2在耐Erastin 細胞株中被持續(xù)激活，且NRF2 轉(zhuǎn)錄可上調(diào)半胱氨酸合成酶的表達，這說明耐Erastin 細胞株通過轉(zhuǎn)硫途徑促進了腫瘤細胞內(nèi)半胱氨酸的合成[36]。Wu 等[37]發(fā)現(xiàn)，高表達的GPX4 與患者的不良預后相關，鉑耐藥患者GPX4 的表達水平高于鉑敏感患者。此外，SLC7A11 和GPX4 共高表達的患者發(fā)生鉑耐藥的風險是共低表達患者的60 倍，且共高表達患者會表現(xiàn)出更短的無進展生存期和總生存期。因此，GPX4 高表達可能是卵巢癌患者鉑耐藥的一個重要的獨立預測因子和潛在治療靶點。

4 小結(jié)與展望

鐵死亡作為一種新型細胞程序性死亡方式，其特征主要包括脂質(zhì)過氧化、鐵水平升高和GSH 缺乏。越來越多的證據(jù)表明，鐵死亡在許多疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。在未來的研究中，鐵死亡可能會被用于惡性腫瘤的治療[38-39]。誘導細胞凋亡、抑制腫瘤細胞增殖，是治療惡性腫瘤的最常用方法之一，但近年來發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞具有耐藥性，且對誘導凋亡的化療藥物往往不敏感[40]。因此，多數(shù)研究集中于利用鐵死亡和其他調(diào)節(jié)細胞死亡的機制作為治療方案。p53、GPX4/GSH 等可通過調(diào)控鐵死亡，影響卵巢癌細胞的發(fā)生發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移過程。因此，針對鐵死亡相關靶點的抑制劑、誘導劑及聯(lián)合藥物方案成為新的研究方向。作為一種新型細胞死亡方式，鐵死亡與其他細胞死亡方式不同，因此，應探索鐵死亡與其他細胞死亡方式間的差異及聯(lián)系，進而研究各種細胞死亡方式間的相互調(diào)節(jié)作用，為卵巢癌及其他惡性腫瘤的分子靶向治療提供新的依據(jù)和思路。