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铁死亡和凋亡通常被认为是独立的细胞死亡方式。为探究二者是否存在交集及相互影响，研究人员开展相关研究。结果发现二者可相互关联，BH3 模拟物在不同情况下，既能协同增强细胞死亡，也能抑制细胞死亡。这为癌症治疗等提供新思路。
在生命的微观世界里，细胞死亡的机制一直是科研人员探索的重要领域。铁死亡（Ferroptosis）和凋亡（Apoptosis）长期以来被视作相互独立的细胞死亡方式。铁死亡源于细胞抗氧化系统无法应对过量脂质过氧化，致使细胞膜损伤，细胞内容物释放；凋亡则是细胞对内外压力的主动反应，由 BCL-2 蛋白家族等调控，最终细胞凝缩并形成凋亡小体 。然而，线粒体作为细胞内重要的细胞器，既是氧化应激的主要来源，又在凋亡信号传导中起关键作用，这不禁让人猜想：铁死亡和凋亡之间是否存在某种隐秘的联系？同时，BH3 模拟物（BH3-mimetics）作为潜在的癌症治疗药物，在与铁死亡相关的研究中又会扮演怎样的角色？这些疑问促使科研人员踏上探索之旅。
德国斯图加特大学等机构的研究人员针对上述问题展开研究。他们发现，铁死亡和凋亡并非完全独立，二者存在交集且相互影响。BH3 模拟物在不同情境下，对细胞死亡的调控作用截然不同，既能协同增强细胞死亡，还能抑制细胞死亡。这一成果发表在《Cell Death & Differentiation》杂志上，为深入理解细胞死亡机制以及开发新型癌症治疗策略提供了重要依据。
研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞层面，通过基因沉默（Gene silencing）技术干扰相关基因表达，利用免疫印迹（Immunoblotting）检测蛋白质表达和修饰情况，借助细胞死亡评估实验判断细胞死亡状态。在分子层面，采用脂质提取和质谱分析技术，对细胞内脂质种类和氧化状态进行精准测定，从而深入探究铁死亡和凋亡过程中的分子变化。
GPX4 抑制可触发铁死亡和凋亡细胞死亡
研究人员以 HT1080 细胞等为模型，用 RSL3 抑制谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）活性。结果发现，细胞死亡可被泛半胱天冬酶抑制剂（如 Q-VD-OPh 或 z-VAD-FMK）部分抑制，也可被脂质 ROS 清除剂 ferrostatin-1 完全抑制。细胞形态学研究显示，细胞出现肿胀（铁死亡特征）和膜泡形成（凋亡特征） 。此外，还检测到细胞色素 c（cytochrome-c）释放、半胱天冬酶 - 3（caspase-3）激活等凋亡信号，且这些凋亡信号依赖 BAX/BAK 蛋白。这表明 GPX4 抑制引发的细胞死亡兼具铁死亡和凋亡特征，凋亡信号在部分细胞中出现较晚，且依赖线粒体凋亡途径。
BH3 模拟物可协同增强 GPX4 抑制诱导的细胞死亡
鉴于线粒体凋亡受 BCL-2 蛋白家族调控，研究人员推测 BH3 模拟物可能影响 GPX4 抑制诱导的细胞死亡。他们用 RSL3 联合不同 BH3 模拟物（如 ABT-199、WEHI-539、S63845 等）处理细胞。结果显示，联合处理显著增强细胞死亡，且细胞死亡方式向凋亡转变。例如，RSL3 与 S63845 联合处理时，细胞死亡主要依赖 caspase 活性，ferrostatin-1 的保护作用减弱。这表明 BH3 模拟物可协同增强 RSL3 诱导的细胞死亡，并改变细胞死亡方式。
BH3 模拟物可抑制 GPX4 抑制诱导的细胞死亡
研究过程中，研究人员意外发现 BCL-XL抑制剂 WEHI-539 在高浓度时可抑制 HT1080 细胞死亡。进一步研究发现，在多种细胞系中，WEHI-539 及其他 BH3 模拟物（如 A-1331852、S63845、ABT-199 等）均可抑制 GPX4 抑制诱导的细胞死亡。长期实验表明，细胞对 WEHI-539 产生依赖，去除该物质后细胞死亡增加。这说明 BH3 模拟物在特定条件下可抑制细胞死亡，且细胞对其产生依赖。
BH3 模拟物具有脱靶活性，可抑制铁死亡细胞死亡
为探究 BH3 模拟物抑制细胞死亡的机制，研究人员进行一系列实验。结果发现，WEHI-539 不能阻止 RSL3 抑制 GPX4 活性，但可挽救 GPX4 缺失细胞的死亡。同时，敲低 BCL-XL或 MCL-1 表达不影响 BH3 模拟物抑制细胞死亡的作用，在 BAX/BAK 缺陷细胞中，WEHI-539 仍能抑制细胞死亡。这表明 BH3 模拟物通过脱靶活性抑制铁死亡，且该活性独立于凋亡信号传导，发生在 GPX4 抑制之后。
BH3 模拟物通过内在抗氧化活性抑制氧化损伤
研究人员猜测 BH3 模拟物可能具有类似 ferrostatin-1 的抗氧化活性。通过差分脉冲伏安法（Differential pulse voltammetry）和 FENIX 实验，发现多数 BH3 模拟物具有抗氧化活性，其中 WEHI-539 和 A-1331852 活性较强。在细胞实验中，这些模拟物可抑制脂质氧化，降低 RSL3 诱导的脂质过氧化程度。这说明 BH3 模拟物通过内在抗氧化活性抑制氧化损伤，使受损细胞得以存活。
在讨论部分，研究人员指出，铁死亡和凋亡的耦合现象此前未被充分认识，可能是由于研究方法的局限性。BH3 模拟物在癌症治疗中具有复杂作用，其与铁死亡诱导剂联合使用时，可能增强癌细胞杀伤效果，也可能导致癌细胞存活，这取决于 BCL-2 家族相互作用组的组成和细胞系的内在凋亡启动状态。此外，研究还强调直接测量脂质氧化的重要性，以往常用的 C11 BODIPY 581/591 氧化检测方法可能高估实际脂质氧化状态。
这项研究揭示了铁死亡和凋亡的交互作用以及 BH3 模拟物的双重调控作用，为理解细胞死亡机制提供新视角，也为癌症治疗药物的开发和合理使用提供理论基础，未来有望基于这些发现，开发更精准有效的癌症治疗策略。
