光动力疗法同时诱导卵巢癌细胞铁死亡和凋亡样脂质特征：一项揭示脂质过氧化与凋亡信号协同作用的研究

《Cell Death & Disease》：Photodynamic therapy simultaneously induces ferroptosis- and apoptosis-like lipid signatures in ovarian cancer cells

本研究针对卵巢癌化疗耐药难题，创新性地探讨了光动力疗法(PDT)通过诱导脂质过氧化同时触发铁死亡和凋亡的协同机制。研究人员通过比较临床光敏剂BPD与铁死亡诱导剂ML210对不同脂质组特征的卵巢癌细胞(OVCAR-3/Caov-3)的作用，发现PDT不仅能有效诱导脂质自由基生成，还能显著上调神经酰胺(Cer)水平，在铁死亡敏感和耐药细胞中均表现出强大杀伤效果。该研究为克服卵巢癌化疗耐药提供了新的治疗策略，发表于《Cell Death & Disease》。

　　

卵巢癌是妇科恶性肿瘤中死亡率最高的疾病类型，其中高级别浆液性卵巢癌(HGSOC)患者五年生存率仅为30%左右。化疗耐药是导致治疗失败的主要原因，而凋亡信号通路受损是耐药的重要机制。近年来，铁死亡(ferroptosis)作为一种新型程序性细胞死亡方式受到广泛关注，这种铁依赖性细胞死亡由脂质过氧化驱动，在凋亡信号缺陷的肿瘤细胞中仍能有效发挥杀伤作用。

传统铁死亡诱导策略主要依赖于GPX4抑制剂等小分子药物，但这些药物存在选择性差、系统毒性大等局限性。光动力疗法(PDT)作为一种局部治疗手段，通过光敏剂在特定波长光照下产生活性分子物种(RMS)，能够精确诱导脂质过氧化且全身毒性较低。然而，PDT诱导的脂质靶点、不同肿瘤脂质组特征对PDT效果的影响以及PDT与铁死亡之间的关系尚不明确。

为解决这些问题，研究人员在《Cell Death & Disease》上发表了最新研究成果，系统比较了PDT与GPX4抑制诱导的铁死亡在HGSOC细胞系中的脂质氧化状态和组成差异。研究团队选取了具有不同铁死亡敏感性的OVCAR-3(敏感)和Caov-3(耐药)细胞系作为模型，通过综合运用脂质组学分析、分子生物学技术和体内实验，深入探索了PDT诱导的脂质重塑机制。

研究采用的主要技术方法包括：细胞活力检测(CellTiter-Glo法)、脂质过氧化测定(C11 BODIPY荧光探针)、谷胱甘肽含量测定(GSH-Glo法)、GPX4蛋白水平检测(ELISA)、 caspase-3/7活性测定以及基于液相色谱-质谱联用(LC-MS)的全面脂质组学分析。体内实验采用OVCAR-3异种移植小鼠模型，通过尾静脉注射纳米化BPD(NanoVP)后进行局部光照处理。

1.OVCAR-3和Caov-3细胞对化学脂质氧化的敏感性差异

研究人员发现，OVCAR-3细胞对过氧化氢异丙苯(Cum OOH)诱导的脂质氧化更为敏感。脂质组学分析显示，这种敏感性差异与细胞磷脂不饱和度密切相关。OVCAR-3细胞富含多不饱和磷脂，如PC(40:10)和PE(P-34:6)，这些脂质更容易发生氧化反应。

2.OVCAR-3和Caov-3细胞对药理性铁死亡的敏感性差异

ML210处理显著降低了OVCAR-3细胞的存活率，而Caov-3细胞表现出较强抵抗力。铁死亡抑制剂Lip-1和Fer-1能有效保护OVCAR-3细胞免受ML210毒性。ML210处理导致OVCAR-3细胞中GSH含量下降和GPX4蛋白水平降低，C11 BODIPY检测证实了脂质自由基的积累。

3.PDT在铁死亡敏感和耐药细胞中诱导脂质自由基

PDT在两种细胞系中均表现出相似的细胞毒性效果。Lip-1部分挽救了PDT诱导的细胞死亡，表明脂质自由基参与PDT毒性机制。共聚焦显微镜实时监测显示，PDT能快速诱导脂质自由基生成。有趣的是，PDT对GSH含量和GPX4表达的影响在两种细胞中存在差异：Caov-3细胞呈现剂量依赖性下降，而OVCAR-3细胞变化不显著。

4.PDT诱导的细胞毒性和脂质自由基生成不依赖细胞内铁

铁螯合剂DFO能有效抑制ML210诱导的铁死亡，但对PDT效果无影响，表明PDT诱导的脂质过氧化不依赖于细胞内铁池，这与经典铁死亡机制存在本质区别。

5.PDT诱导剂量依赖性磷脂氧化，类似于ML210诱导的铁死亡

脂质组学分析发现，PDT和ML210在OVCAR-3细胞中上调的氧化脂质存在显著重叠，如PC(36:1)+H+OH、PC(38:4)+H+OH等。PDT在高剂量(1 J/cm²)下诱导的氧化脂质种类更为广泛，表明其氧化能力更强。在Caov-3细胞中，PDT诱导的氧化脂质积累较少，可能与磷脂饱和度较高有关。

6.PDT在铁死亡敏感和耐药细胞中上调神经酰胺

尽管脂质氧化反应存在差异，PDT在两种细胞中均能有效诱导细胞死亡。进一步研究发现，PDT显著上调caspase-3/7活性和神经酰胺(Cer)水平，且这种上调在Caov-3细胞中更为明显。神经酰胺是线粒体凋亡通路的关键调节因子，其上调表明PDT同时激活了凋亡信号通路。

7.PDT在OVCAR-3异种移植瘤模型中诱导脂质组变化

体内实验证实，PDT处理后的肿瘤组织呈现神经酰胺水平升高和神经酰胺-1-磷酸(Cer-1-P)水平下降的趋势，这一变化有利于促凋亡信号的激活。同时，Hex2Cer水平升高可能代表细胞对神经酰胺积累的补偿反应。

研究结论表明，PDT通过双重机制发挥抗肿瘤效果：在铁死亡敏感细胞中主要诱导脂质过氧化和铁死亡样死亡；在铁死亡耐药细胞中则通过上调神经酰胺激活凋亡通路。这种双重作用机制使PDT能够克服肿瘤细胞的异质性，在具有不同脂质组特征的卵巢癌细胞中均发挥强大杀伤效果。

该研究的重要意义在于首次系统阐述了PDT同时诱导铁死亡样和凋亡样脂质特征的分子机制，为理解PDT克服化疗耐药的原理提供了新的理论依据。特别是在肿瘤脂质组异质性背景下，PDT能够通过靶向不同脂质信号通路实现广谱抗肿瘤效果，这为开发针对难治性卵巢癌的联合治疗策略提供了重要思路。未来研究可进一步探索PDT诱导的脂质变化与肿瘤免疫微环境的相互作用，以及如何通过调节神经酰胺代谢通路增强PDT疗效。