编辑推荐：
黑色素瘤骨转移严重影响患者生存与生活质量，其致骨细胞死亡机制不明。研究人员围绕黑色素瘤诱导骨细胞死亡展开研究，发现铁死亡是关键机制，HIF1α-HMOX1 轴调控此过程。这为理解黑色素瘤骨转移机制及治疗提供新思路。
在癌症的 “战场” 上，黑色素瘤骨转移是一个极为棘手的难题。近年来，皮肤黑色素瘤（CM）在发达国家的发病率显著上升，约 1.7% 的新肿瘤病例为黑色素瘤。当病情发展到转移阶段，尤其是发生骨转移时，情况变得更为严峻。约 40% 的患者会出现骨转移，此时患者的中位生存期仅 2.4 个月，1 年生存率低至 10% 。而且，骨转移不仅严重降低患者的生存率，还会破坏骨完整性，增加骨折风险，引发剧烈疼痛，极大地影响患者的生活质量。
骨细胞作为矿化骨组织的主要细胞，在调节骨代谢和维持骨质量方面起着关键作用。然而，尽管在多发性骨髓瘤患者的溶骨性骨病变中观察到骨细胞凋亡增加，但骨细胞在黑色素瘤骨转移中的确切作用仍不清楚。与此同时，细胞死亡研究领域取得了新进展，发现了铁死亡（ferroptosis）这种新型细胞死亡形式，其特征为不受控制的铁依赖性脂质过氧化，伴有铁积累增加、脂质过氧化物水平升高和谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）表达降低等。鉴于此，研究人员推测铁死亡可能是黑色素瘤转移导致骨细胞死亡的关键机制，为了验证这一假设，来自 Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg 等机构的研究人员展开了深入研究。最终，研究成果发表在《Bone Research》杂志上，为深入理解黑色素瘤骨转移机制和开发新的治疗策略提供了重要依据。
在本次研究中，研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过构建小鼠黑色素瘤骨转移模型，模拟黑色素瘤在体内的转移过程；同时，在体外利用黑色素瘤条件培养基（CM）处理骨细胞，探究黑色素瘤细胞对骨细胞的影响。研究中运用了大量先进技术，如批量 RNA 测序（bulk RNA sequencing）分析基因表达差异，通过基因本体（GO）功能分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析来挖掘相关生物学功能和通路；还使用了免疫荧光（IF）、蛋白质免疫印迹（Western blot）、实时定量聚合酶链反应（qPCR）等技术检测蛋白和基因表达水平；借助 μCT 分析评估骨结构变化；利用透射电子显微镜（TEM）观察细胞形态。
研究结果如下：
- 黑色素瘤骨转移在体内诱导骨细胞铁死亡：研究人员向小鼠心脏注射 B16F10 黑色素瘤细胞构建体内转移模型，发现小鼠体重下降，骨组织出现骨丢失表型。通过组织化学分析和 TUNEL 染色证实黑色素瘤转移导致骨细胞死亡，RNA 测序和相关分析表明，在多种细胞死亡途径中，铁死亡是黑色素瘤骨转移导致骨细胞死亡的主要方式。
- 黑色素瘤来源的条件培养基在体外诱导骨细胞铁死亡：制备黑色素瘤来源的 CM 处理骨细胞（MLO-Y4），发现其可导致骨细胞活力下降、死亡。RNA 测序及相关分析显示，铁死亡途径在这一过程中发生显著变化，且 Hmox1 基因表达上调明显，提示其在黑色素瘤转移诱导的骨细胞铁死亡中可能起关键作用。
- Hmox1 和 Gpx4 在黑色素瘤诱导的骨细胞铁死亡中的重要性：免疫荧光和 mRNA 检测发现，黑色素瘤组骨组织中 Hmox1 表达增加，Gpx4 表达减少；体外实验也得到类似结果，且黑色素瘤 CM 可促进骨细胞铁死亡。使用铁死亡抑制剂 Fer-1 和 Hmox1 抑制剂 Znpp 处理后发现，Znpp 对挽救黑色素瘤诱导的骨细胞铁死亡效果更显著，表明非经典铁死亡途径可能参与其中。
- 过度自噬诱导自噬依赖性铁死亡：研究发现黑色素瘤转移与 “溶酶体” 途径显著相关，黑色素瘤转移可导致骨组织中铁蛋白轻链 1（Ftl1）降解，体外实验中 MLO-Y4 细胞在黑色素瘤 CM 处理下，LC3II/LC3 I 比值变化显示自噬通量增加，且 Ftl1 先升高后降解。使用自噬抑制剂 3-MA 处理可减轻黑色素瘤诱导的铁死亡，说明黑色素瘤诱导的骨细胞铁死亡依赖自噬机制。
- Hmox1 在骨细胞自噬依赖性铁死亡中至关重要：Western blot 分析表明，随着 CM 刺激增加，骨细胞中 Hmox1 积累，Ftl1 水平先升后降。敲低 Hmox1 可逆转黑色素瘤 CM 的作用，减少过度自噬，证实 Hmox1 是控制自噬依赖性骨细胞铁死亡的主要因素。
- Hmox1 抑制剂 Znpp 在体内挽救黑色素瘤诱导的自噬依赖性铁死亡：在体内实验中，注射 Znpp 可减轻黑色素瘤诱导的骨细胞死亡，改善骨结构，减少 TUNEL 阳性细胞数量，而 Fer-1 效果不明显。RNA 测序分析显示，Znpp 处理影响 “溶酶体” 等相关途径，降低铁死亡基因表达，进一步验证了 Hmox1 在体内的关键作用。
- Hif1α 信号通路是黑色素瘤诱导的自噬依赖性铁死亡中 Hmox1 的上游通路：RNA 测序和相关分析发现，黑色素瘤转移骨组织中 “Hif1 通路” 显著富集，Hif1α 表达上调。使用 Hif1α 稳定剂 Roxadustat 处理后，骨细胞死亡和铁死亡加剧，表明 Hif1α 信号通路参与黑色素瘤诱导的自噬依赖性铁死亡。
- Roxadustat 在体内促进黑色素瘤诱导的自噬依赖性骨细胞铁死亡：体内实验表明，Roxadustat 处理加重黑色素瘤诱导的骨细胞死亡和骨丢失，增加 TUNEL 阳性细胞数量。RNA 测序分析显示，Roxadustat 处理影响 “溶酶体”“Hif1 信号通路” 和 “铁死亡” 等相关途径，促进 Hmox1 表达和 Ftl1 降解，证实其在体内的促铁死亡作用。
- 确定 Hif1α 是 Hmox1 的上游转录因子：通过过表达 Hif1α、生物信息学分析、染色质免疫沉淀（ChIP）和双荧光素酶报告基因检测等实验，证实 Hif1α 可直接结合 Hmox1 启动子区域，激活其转录，在转录水平调控 Hmox1 表达。
研究结论表明，铁死亡是黑色素瘤骨转移导致骨细胞死亡的关键驱动因素，Hmox1 是这一过程的关键调节元件，通过触发铁死亡影响骨细胞生存。研究还揭示了一条非传统途径，即过度自噬驱动铁蛋白降解，凸显了自噬与铁死亡在黑色素瘤相关骨细胞死亡中的复杂相互作用。此外，Hif1α 通路作为 Hmox1 的上游调节因子，为调节 Hmox1 表达和影响自噬依赖性铁死亡提供了潜在靶点。
然而，研究也存在一定局限性。研究主要聚焦于部分分子通路和调控机制，可能未涵盖与黑色素瘤进展和骨转移相关的所有信号级联反应；所使用的黑色素瘤细胞系可能无法完全反映临床黑色素瘤细胞的异质性；动物模型也不能完全模拟患者体内黑色素瘤转移的自然进程和微环境相互作用。尽管如此，该研究仍为理解癌症转移相关骨病理的分子机制提供了新视角，为开发针对黑色素瘤骨转移的治疗策略，尤其是靶向 Hif1α/Hmox1 轴的策略，奠定了重要基础，具有重要的理论和临床意义。未来需要进一步开展临床前和临床研究，以验证这些发现并推动相关治疗策略的发展。
