综述：铁死亡：上皮性卵巢癌治疗的新兴策略

本文聚焦铁死亡在上皮性卵巢癌（EOC）治疗中的应用。阐述铁死亡机制，包括铁、脂肪酸的作用及主要调控通路。介绍其相关药物调节剂分类，分析 EOC 现状及铁死亡与之关联，为 EOC 治疗提供新思路，值得关注。

　　

铁死亡

2012 年，Dixon 等人在研究中发现，用 erastin 和 RSL3 处理癌细胞后，细胞内活性氧（ROS）水平升高，呈现出与凋亡细胞不同的表型，于是提出 “铁死亡” 这一概念。铁死亡是一种受调节的非凋亡性细胞死亡方式，由细胞内铁和 ROS 水平升高引发，最终导致细胞内脂质过氧化和细胞死亡 。它与多种病理生理状况相关，在癌症治疗方面具有巨大的潜在价值。

1.1 铁的相关性

铁对人体正常功能至关重要，在细胞内以多种形式存在，如与血红素、Fe-S 簇结合或存储在铁蛋白中，少量以游离形式存在于不稳定铁池中。铁通常以 Fe²⁺或 Fe³⁺的氧化态存在，具有氧化还原催化作用，这一特性使其可能与 ROS 反应，引发脂质过氧化，因此细胞内铁稳态受到精细调节。

铁主要通过饮食摄入，经十二指肠上皮细胞的特定转运体进入细胞，再由转铁蛋白运输至全身。转铁蛋白与铁结合后，通过转铁蛋白受体介导的内吞作用进入细胞。改变细胞内铁含量会影响细胞对铁死亡的敏感性，例如，癌细胞和纤维母细胞经铁死亡诱导剂处理后，铁蛋白降解导致细胞内铁可用性增加，可促进铁死亡。同时，铁的输出由质膜上的 FPN1 蛋白与铁氧化酶协同介导，FPN 表达降低会使细胞对铁死亡更敏感。

1.2 脂肪酸的相关性

脂肪酸在铁死亡的启动过程中发挥关键作用。哺乳动物细胞通过去饱和酶和延长酶的作用，将膳食中的必需脂肪酸转化为多不饱和脂肪酸（PUFAs）。在铁死亡过程中，脂质过氧化主要发生在酯化的 PUFAs 上，而非游离的 PUFAs。PUFAs 分子中双键旁亚甲基的碳氢键使其易发生过氧化反应，双键数量增加会提高脂肪酸过氧化的速率和敏感性。

脂质过氧化导致细胞死亡的机制虽尚未完全明确，但已有多种假说。脂质过氧化会改变细胞膜的脂质组成，影响其结构和功能，如增加脂质过氧化物含量可能破坏局部脂质结构域，改变膜嵌入蛋白的特征或功能，还可能导致细胞膜形状和曲率改变，增加氧化剂进入细胞的机会，加速细胞死亡；同时，氧化脂质的增加与细胞膜水通透性上升有关，可能导致细胞内成分失衡，最终致使细胞死亡。

在铁死亡过程中，存在酶促和非酶促两条途径。酶促途径中，特定酶催化生物活性脂质过氧化物的产生，这些脂质过氧化物参与细胞信号调节，促进细胞内氧化损伤，进而推动铁死亡进程。非酶促途径则通过 Fenton 反应发生，游离铁催化过氧化氢（H₂O₂）生成 ROS。研究表明，达到一定阈值的脂质过氧化物在这两条途径中都至关重要。

此外，ACSL4 等酶在铁死亡发展中具有重要作用，它负责将长链 PUFAs 酯化到辅酶 A 上，增加脂质膜中 PUFAs 的浓度。而 ACSL3 可催化单不饱和脂肪酸（MUFAs）与辅酶 A 酯化，使 MUFAs 取代细胞膜上的 PUFAs，从而防止脂质过氧化，这表明含有 PUFAs 的磷脂是铁死亡发生的必要条件。

值得注意的是，铁死亡细胞不仅自身死亡，还能通过旁分泌作用诱导邻近细胞发生铁死亡。在小鼠胚胎细胞和体外研究中均观察到这一现象，且细胞裂解并非旁分泌诱导铁死亡的必要条件，细胞可能在死亡前就将铁死亡信号传播给邻近细胞。细胞外囊泡（EVs）可能是铁死亡细胞传播致死信号的一种机制，初步研究发现，用铁死亡诱导剂处理 EOC 细胞后，其分泌的 EVs 可诱导受体细胞发生铁死亡。

1.3 主要调控通路

细胞具备多种精细调控铁死亡的机制，以避免其在不适当的时候被触发。下面介绍一些参与控制铁死亡的关键细胞系统。

• GCH/BH₄轴：GTP 环化水解酶 / 四氢生物蝶呤（GCH1/BH₄）轴是一条新发现的调节细胞进入铁死亡的途径，参与抵抗 ROS 生成。GCH1 是限制 BH₄合成的酶，BH₄作为重要的辅酶和抗氧化剂，能抑制脂质过氧化，调节辅酶 Q₁₀（CoQ₁₀）的从头合成，并通过捕获自由基防止脂质过氧化物的形成。然而，该调节途径仍存在许多未知之处，有待进一步深入研究。
• Cyst (e) ine/GSH/GPX4 轴：在细胞氧化还原平衡和细胞死亡的调控网络中，半胱氨酸 / 谷胱甘肽（GSH）/GPX4 轴发挥着核心作用。GSH 是一种以半胱氨酸为催化核心的三肽，作为多种酶的关键辅酶，尤其是谷胱甘肽过氧化物酶（GPXs），在防御细胞免受氧化应激和铁死亡方面具有关键作用。还原型 GSH 作为电子供体，协助 GPXs 将 H?O?和其他有机过氧化物转化为危害较小的物质，维持细胞氧化还原平衡，防止脂质过氧化。

半胱氨酸是合成 GSH 的必需原料，可通过饮食经反向转硫途径或细胞膜上的胱氨酸 / 谷氨酸反向转运体获取。抑制该转运体（如使用 erastin）或缺乏半胱氨酸会导致细胞对铁死亡敏感，因为无法合成 GSH。但在卵巢细胞中，长期使用 erastin 处理会使细胞通过激活反向转硫途径克服半胱氨酸缺乏，从而产生对铁死亡的抗性。

位于线粒体外膜的电压依赖性阴离子通道（VDACs）对细胞铁死亡敏感性具有重要影响。用 erastin 等药物处理癌细胞，可使 VDACs 保持开放状态，改变线粒体外膜通透性，增加线粒体代谢，导致 ROS 产生增加和糖酵解减少。同时，erastin 还可通过刺激神经前体细胞表达发育下调基因 4（Nedd4），导致 VDAC2/3 降解，使癌细胞对 erastin 治疗产生抗性。

GPX4 催化脂质过氧化物的还原，其水平或活性的改变会直接影响细胞存活。抑制 GPX4（如使用 RSL3 或通过基因技术）可使不同细胞系对铁死亡敏感。传统观点认为，胱氨酸 / 谷氨酸反向转运体是 GPX4 活性的唯一调节因子，但研究发现，GSH 耗竭诱导的铁死亡细胞死亡程度比缺乏半胱氨酸或使用针对该转运体的铁死亡抑制剂（如 erastin）诱导的死亡程度更轻。近期研究表明，半胱氨酸不仅能促进 GSH 合成，还可通过 Rag-mTORC1–4EBP 信号通路促进 GPX4 蛋白合成。此外，mTOR 和 GPX4 可相互调节，形成正反馈回路。

• 维生素（K 和 E）：维生素 E 的活性形式 α- 生育酚是一种亲脂性抗氧化剂，能有效防止在无半胱氨酸培养基中培养的成纤维细胞死亡。同时，维生素 E 与铁死亡抑制蛋白 1（FSP1）、BH₄存在关联，表明不同的调节途径相互联系。

维生素 K 同样是一种强效的亲脂性抗氧化剂，可被 FSP1 还原，通过捕获自由基防止脂质过氧化物的传播和形成。研究认为，维生素 K 可能是最早的抗铁死亡醌类物质，在进化过程中被更有效的泛醌（CoQ₁₀）取代，而 CoQ₁₀也可被 FSP1 还原。

• NAD(P)H/FSP1/CoQ₁₀轴：除上述调节轴外，全基因组研究揭示了其他独立于 GPX4 的铁死亡保护系统。FSP1 属于 NADH: 醌氧化还原酶 II 型（NDH-2）家族，最初因其与凋亡诱导因子（AIF）蛋白结构同源，被认为可能具有促凋亡功能。但后来发现，FSP1 可利用 NAD (P) H 将 CoQ₁₀还原，主要定位于脂滴和质膜，通过清除脂质过氧化物来抑制铁死亡。FSP1 与维生素 E 也存在关联，进一步凸显其在调节铁死亡中的重要性。
• DHODH/CoQH₂：二氢乳清酸脱氢酶（DHODH）位于线粒体内膜外表面，是嘧啶从头合成途径中的关键酶，能将二氢乳清酸转化为乳清酸，并将 CoQ₁₀还原为泛醇（CoQH₂），后者是一种自由基捕获抗氧化剂（RTA）。抑制 DHODH 会降低 CoQ/CoQH₂比值，补充 mitoQ 和 mitoQH₂对抵抗 RSL3 或 ML162 诱导的铁死亡有一定保护作用。研究表明，DHODH 与 GPX4 平行发挥作用，抑制线粒体水平的脂质过氧化，从而抑制铁死亡触发。
• 金属（锌和铜）：除铁之外，锌和铜等过渡金属也参与调节铁死亡。锌在细胞增殖、代谢和信号传导中发挥重要作用，其细胞内水平由锌转运体（ZnT/SLC30）和锌摄取转运体（ZIP/SLC39）家族精确调控。研究发现，ZIP7 在调节癌细胞铁死亡中起关键作用，敲低或化学抑制 ZIP7 可使 MDA-MB-231 乳腺癌细胞对铁死亡产生抗性。其作用机制可能与诱导未折叠蛋白反应或内质网（ER）应激相关基因表达、增加 SLC7A11 基因表达有关。

铜是人体必需的微量元素，其代谢异常与多种疾病发病机制相关。在胰腺导管腺癌（PDAC）细胞中，低剂量 erastin 处理后添加铜（Cu²⁺），可增强细胞死亡和脂质过氧化。铜处理后，GPX4 蛋白水平下降，但 mRNA 水平不受影响，这是因为铜与 GPX4 的 C107 和 C148 半胱氨酸残基结合，诱导 GPX4 寡聚化，随后通过自噬降解。此外，铜代谢还与细胞能量代谢相关，铜缺乏会导致线粒体功能障碍，激活腺苷单磷酸活化蛋白激酶（AMPK），增加 ROS 生成，降低 GPX4 蛋白水平，最终促进铁死亡。

• NRF2 途径：核因子红细胞 2 相关因子 2（NRF2）是一种重要的转录因子，在调节铁死亡中发挥关键作用。NRF2 可激活包含 E3 泛素蛋白连接酶（HERC2）和囊泡相关膜蛋白 8（VAMP8）基因的表达，HERC2 与核受体共激活因子（NCOA4）和 F-box 及富含亮氨酸重复蛋白 5（FBXL5）相互作用，导致它们降解，从而调节铁蛋白代谢和铁稳态；VAMP8 则参与自噬体与溶酶体的正确融合，促进铁蛋白降解和铁离子释放。NRF2 对铁蛋白代谢和铁稳态的调节，为深入理解铁死亡相关疾病和潜在治疗方法提供了重要线索。

2. 铁死亡的药物调节剂

自 2012 年发现铁死亡及其在癌症治疗中的潜在价值后，研究人员积极寻找各种调节剂，以开发有效的治疗方法。传统上，铁死亡调节剂分为诱导剂和抑制剂，各有四类。诱导剂根据作用机制分为抑制 X_c^-系统、抑制 GPX4、耗尽 GPX4 或 CoQ₁₀（降低 GSH 水平）、诱导脂质过氧化四类；抑制剂则分为铁螯合剂、亲脂性抗氧化剂、多不饱和脂肪酸（D-PUFAs）、脂氧合酶（LOX）抑制剂四类。然而，这一分类存在一些问题，如许多化合物未被纳入，且随着新的调节途径被发现，该分类已无法跟上研究进展。

基于此，文章提出了一种新的基于表型效应的铁死亡调节剂分类方法，分为铁死亡诱导剂和抑制剂，前者降低细胞活力，后者提高细胞活力。

2.1 铁死亡诱导剂

考虑到新发现的调节途径，在诱导剂分类中新增两类。

• Class I：这类化合物特异性靶向并抑制 X_c^-系统，如磺胺柳氮、伏立诺他、erastin 或咪唑酮 erastin（IKE）等。它们通过降低 GSH 水平，导致 Fe²⁺和 ROS 水平升高，部分化合物还会使 MDA 水平增加。不同化合物抑制 X_c^-系统的方式各异，如 2 - 亚氨基 - 6 - 甲氧基 - 2H - 色烯 - 3 - 碳硫代酰胺（IMCA）通过下调 SLC7A11 表达，索拉非尼通过降低缺氧诱导因子 1α（HIF-1α）间接下调 SLC7A11 表达，利多卡因则通过 miR-382–5p 下调 SLC7A11 表达。
• Class II：包括能直接（如 RSL3、二氢青蒿素（DHA）、ML162 或 ML210）或间接（如蟾蜍他灵、他汀类药物、FIN56 或氯胺酮）抑制 GPX4 的化合物，常伴有 GSH 水平降低、Fe²⁺、MDA 和 ROS 水平升高。部分化合物如姜黄素类似物、DMOCPTL 和钯吡啶硫酮配合物，可诱导 GPX4 的泛素化和降解。
• Class III：该类化合物通过多种机制改变 GSH 水平，如抑制过氧化物还原酶 1/2（Prdx I/II）（如 Ent-kaurane 二萜类化合物）、抑制 GSH 合成（如 BSO）、影响谷胱甘肽代谢（如 Solasonine）或耗尽 GSH 并抑制 GPX（如对乙酰氨基酚）。这些化合物均会降低 GSH 水平，同时升高 ROS、Fe²⁺，部分还会使 MDA 水平升高。
• Class IV：主要通过触发脂质过氧化来诱导铁死亡，会升高 ROS 和 MDA 水平，对 Fe²⁺和 GSH 的影响各不相同。作用机制包括直接抑制线粒体复合物 I（如 BAY 87–2243）、间接抑制 GPX4 并伴随铁氧化（如 FINO2）、干扰抗铁死亡复合物形成（如吉西他滨）等。此外，菠萝蛋白酶可调节 ASL4 水平，ferumoxytol 在癌细胞的氧化环境中起催化反应器的作用。
• Class V：这类化合物通过改变铁稳态诱导铁死亡，导致 Fe²⁺和 ROS 水平升高，部分还会影响 MDA 和 GSH 水平。作用机制多样，如调节转铁蛋白内吞作用（如青蒿素）、诱导铁蛋白自噬（如 JQ1、MMRi62、索拉非尼与青蒿琥酯联合使用）、改变铁转运蛋白和转铁蛋白表达（如 siramesine 与拉帕替尼联合使用）或促进铁在溶酶体中的积累和铁蛋白降解（如铁霉素）。IONP-GA/PAA 可激活血红素加氧酶 1（HMOX1），增加细胞内不稳定 Fe²⁺水平。
• Class VI：包括抑制 NRF2 途径的化合物，如 Withaferin A、Trigonelline 与青蒿琥酯联合使用等。NRF2 途径是细胞内重要的抗氧化防御机制，抑制该途径可诱导铁死亡，其特征与 Class V 化合物类似。替莫唑胺通过上调 DMT1 表达抑制 NRF2 途径。

2.2 铁死亡抑制剂

文章提出六类铁死亡抑制剂，它们的共同目标是提高细胞活力。

• Class I：这类物质干扰铁稳态的维持，降低细胞内铁水平，阻止 Fenton 反应发生，从而防止 ROS 水平升高，如去铁胺、环吡酮胺或去铁酮等。
• Class II：由亲脂性抗氧化剂组成，可防止脂质过氧化反应发生，包括维生素（K 和 E）、自由基清除剂（如 Fer-1）以及其他抗氧化化合物（如 U0126）等。
• Class III：D-PUFAs 可预防脂质过氧化的起始和传播，从而阻止铁死亡反应的触发，如 D4 - 花生四烯酸等。
• Class IV：该类抑制剂作用于与脂质代谢相关的蛋白质，抑制脂质过氧化物的形成，如抑制脂氧合酶（LOX）的化合物，包括去甲二氢愈创木酸（NDGA）、齐留通，以及核富集转录本 1（NEAT1）、miR-522 等。
• Class V：属于表观遗传抑制剂，通过调节基因表达来抑制铁死亡，如黄芩素、萝卜硫素和 BRD4770 等。
• Class VI：二肽基肽酶 -