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综述:镉毒性中的铁死亡概述
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年10月03日 来源:Biological Trace Element Research 3.6
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本综述系统阐述了环境重金属镉(Cd)通过诱导铁死亡(ferroptosis)介导多器官毒性的新机制。Cd通过引发铁过载、脂质过氧化及抑制抗氧化系统(如GPx4)触发这一铁依赖性细胞死亡形式,为开发靶向干预策略(如硒Se和褪黑素Mel治疗)提供了新视角。
镉(Cadmium, Cd)是一种广泛存在的重金属环境污染物,具有显著的环境持久性和生物累积潜力,对人类健康和生态安全构成严重威胁。作为一种公认的内分泌干扰物,其多方面的毒性效应已在环境与公共卫生领域引发持续关注。
近年来,程序性细胞死亡研究取得重要进展,除凋亡(apoptosis)、自噬(autophagy)、坏死性凋亡(necroptosis)和焦亡(pyroptosis)外,铁死亡(ferroptosis)作为一种铁依赖性的、以脂质过氧化为特征的调节性细胞死亡形式,受到越来越多关注。本综述提出的新观点在于,明确将镉毒性与其诱导的铁死亡直接联系起来,为理解镉的毒理机制提供了崭新视角。
镉通过多种相互关联的途径触发铁死亡。首先,它损害线粒体结构与功能,导致线粒体膜电位崩溃和呼吸链受损。其次,镉扰乱铁代谢稳态,引起细胞内铁过载(iron overload),并激活铁蛋白自噬(ferritinophagy),释放大量游离铁,参与芬顿反应(Fenton reaction)。再者,镉促进活性氧(ROS)大量生成,引发多不饱和脂肪酸发生脂质过氧化(lipid peroxidation),并同时抑制谷胱甘肽(GSH)依赖性抗氧化系统,特别是关键酶谷胱甘肽过氧化物酶4(GPx4)的活性,从而削弱细胞清除脂质过氧化物的能力。
通过食物链污染、沉降与生物累积,镉可引起多器官的结构与功能损伤。研究证实,镉诱导的铁死亡广泛参与神经系统损伤、肺毒性、心血管功能障碍、肝损伤、胰腺功能异常、肾脏损害以及生殖系统毒性,凸显其毒性的系统性和多重性。
目前的研究指出几种有前景的解毒干预策略。硒(Selenium, Se)化合物可通过调节铁代谢、增强ROS清除能力、恢复氧化还原平衡,从而对抗镉引发的铁死亡。同样,褪黑素(Melatonin, Mel)介导的保护作用也通过类似机制显著缓解镉毒性,展现出潜在的治疗价值。
未来的研究应聚焦于阐明镉诱发铁失调的关键分子事件,包括相关信号通路和核心靶点的精准识别。本综述强调了靶向铁死亡在缓解镉毒性策略中的转化潜力,不仅为环境干预提供机制框架,也为药物研发和创新疗法指明新方向。
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