鐵死亡的方式及與卵巢癌關(guān)系的研究進(jìn)展

裴亞萍，馬守葉，王蓉蓉，曲波

甘肅省人民醫(yī)院婦科，蘭州 730000

卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一，因其早期無明顯癥狀且缺乏特異性的診斷方法，多數(shù)患者確診時(shí)就已處于中晚期，嚴(yán)重影響全球女性生命健康和生活質(zhì)量[1]。隨著免疫治療和靶向治療的進(jìn)展，酪氨酸激酶抑制劑和單克隆抗體在腫瘤新生血管生成、細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移方面發(fā)揮了明顯的抗腫瘤作用。研究顯示，多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶[poly（ADP-ribose）polymerase，PARP]抑制劑的治療效果是有限的，因其治療益處僅表現(xiàn)在延長幾個(gè)月的生存期，而不是長期生存獲益[2]，且對于復(fù)發(fā)的卵巢癌患者，尚未取得較好的療效。越來越多的研究表明，鐵死亡與較多疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，故本文就鐵死亡發(fā)生的主要方式以及鐵死亡與卵巢癌的關(guān)系進(jìn)行綜述，旨在為卵巢癌的治療提供新的線索和思路，以改善卵巢癌患者的預(yù)后。

1 鐵死亡概述

2012 年，Dixon 首次報(bào)道鐵死亡是一種鐵依賴性的新型細(xì)胞程序性死亡方式，其特征是脂質(zhì)過氧化、鐵水平升高和谷胱甘肽（glutathione，GSH）缺乏，可通過剝奪腫瘤細(xì)胞中的鐵或改變腫瘤組織中鐵的代謝來抑制腫瘤細(xì)胞增殖[3]。鐵死亡與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，包括神經(jīng)退行性疾病、缺血再灌注損傷、急性腎損傷、血液系統(tǒng)疾病，誘導(dǎo)或抑制鐵死亡可直接影響疾病的發(fā)生發(fā)展[4]。

2 鐵死亡發(fā)生的主要方式

2.1 脂質(zhì)過氧化

脂質(zhì)的氧化和還原在腫瘤細(xì)胞內(nèi)失衡。研究表明，脂質(zhì)的氧化應(yīng)激及其導(dǎo)致的膜損傷是鐵死亡的標(biāo)志，且脂質(zhì)的氧化應(yīng)激可促進(jìn)多不飽和脂肪酸與膜磷脂結(jié)合，進(jìn)一步增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對鐵死亡的敏感性[5]。腫瘤細(xì)胞中脂質(zhì)過氧化的程度與多不飽和脂肪酸的水平和位置密切相關(guān)，進(jìn)而影響鐵死亡[6]。還有研究表明，花生四烯酸和腎上腺素酸是誘導(dǎo)鐵死亡發(fā)生的重要成分[7]。多不飽和脂肪酸在長鏈脂酰輔酶A 合成酶4（acyl-CoA synthetase long-chain family member 4，ACSL4）的催化下發(fā)生活化，進(jìn)一步將花生四烯酸和腎上腺素酸分別脂化為花生四烯酯酰輔酶A 和腎上腺酯酰輔酶A，成為細(xì)胞膜的組成結(jié)構(gòu)，而其代謝產(chǎn)物可引起蛋白質(zhì)的破壞，誘導(dǎo)鐵死亡[8]。

2.2 鐵水平升高

鐵是人體維持正常生命活動(dòng)所必需的重要微量元素，也是鐵死亡發(fā)生的必需元素，細(xì)胞內(nèi)的鐵可參與多種代謝途徑。細(xì)胞內(nèi)外鐵含量的變化可導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生相應(yīng)改變，如細(xì)胞內(nèi)鐵過多，就以鐵蛋白的形式儲存，當(dāng)機(jī)體需要鐵，鐵再從鐵蛋白復(fù)合物中釋放出來，而鐵缺乏可導(dǎo)致貧血[9]。鐵水平升高可產(chǎn)生生物毒性物質(zhì)，機(jī)制來源于其催化的芬頓反應(yīng)（Fenton）。細(xì)胞內(nèi)不穩(wěn)定Fe2+水平是脂質(zhì)過氧化和誘導(dǎo)鐵死亡的關(guān)鍵因素。Fe2+與H2O2的芬頓反應(yīng)可生成Fe3+和羥基自由基，而羥基自由基是一種具有強(qiáng)氧化能力的活性氧（reactive oxygen species，ROS），可導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化物的大量堆積，進(jìn)一步影響細(xì)胞膜功能，使其發(fā)生裂解，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[10]。因此，細(xì)胞內(nèi)外鐵含量的變化、鐵的輸入排出及儲存都會(huì)影響鐵死亡過程。此外，作為鐵自噬的核心，核受體共激活因子4（nuclear receptor coactivator 4，NCOA4）通過對細(xì)胞內(nèi)鐵蛋白進(jìn)行降解，使細(xì)胞內(nèi)游離鐵濃度升高，進(jìn)而促進(jìn)鐵死亡[11]。大鼠肉瘤癌基因（rat sarcoma oncogene，RAS）/快速加速纖維肉瘤（rapidly accelerated fibrosarcoma，RAF）/絲裂原活化蛋白激酶的激酶（mitogen-activated protein kinase kinase，MEK）信號通路通過調(diào)控鐵蛋白水平影響細(xì)胞內(nèi)的鐵含量，進(jìn)一步調(diào)控鐵死亡的發(fā)生[12]。因此，多種因素都會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)游離鐵的含量發(fā)生變化，靶向鐵依賴可能是腫瘤治療的新方向。

2.3 GSH 缺乏

溶質(zhì)載體家族7 成員11（solute carrier family 7 member 11，SLC7A11）是氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系統(tǒng)xc-的催化亞基，它吸收細(xì)胞外的胱氨酸，在細(xì)胞質(zhì)中還原為半胱氨酸，作為GSH 生物合成的限速前體[13]。GSH 是谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）的輔因子和底物，參與細(xì)胞的氧化還原過程和脂質(zhì)修復(fù)功能，也是鐵死亡發(fā)生的關(guān)鍵因子。GPX4 可將還原型GSH 轉(zhuǎn)化為氧化型GSH，同時(shí)將磷脂過氧化氫（phospholipid hydroperoxide，PL-OOH）還原為PL-OH[14]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，GPX4 的減少可使磷脂氫過氧化物水平升高，最終導(dǎo)致鐵死亡[15]。

3 鐵死亡與卵巢癌的關(guān)系

3.1 鐵水平升高

研究發(fā)現(xiàn)，多種腫瘤的發(fā)生與細(xì)胞內(nèi)鐵水平升高密切相關(guān)，如卵巢癌、肺癌、肝癌[16]。卵巢癌組織中的膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白含量下降、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體和轉(zhuǎn)鐵蛋白水平升高，可使鐵水平升高，而在卵巢癌細(xì)胞的遺傳模型中也觀察到了膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白含量下降、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體和轉(zhuǎn)鐵蛋白水平升高的相似特征，這些變化的最終結(jié)果是導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)含有過量的鐵[17]，因此，通過降低細(xì)胞內(nèi)鐵代謝進(jìn)而降低鐵水平可作為腫瘤治療的突破點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，ACSL4 在卵巢癌中表達(dá)上調(diào)，且miRNA-424-5p 通過靶向卵巢癌細(xì)胞中的ACSL4 來抑制鐵死亡[18]。在卵巢癌起始細(xì)胞遺傳模型中，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體增加而鐵外排的泵鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白減少，可使腫瘤細(xì)胞內(nèi)鐵含量明顯升高，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移。此外，通過上調(diào)泵鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)來減少卵巢癌起始細(xì)胞中的鐵含量，可抑制腫瘤生長和腫瘤細(xì)胞的腹腔內(nèi)播散[19]。

3.2 p53 基因

較多研究表明，p53作為抑癌基因，通過介導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯、衰老和凋亡而發(fā)揮作用，與鐵死亡關(guān)系緊密[20-21]。成纖維細(xì)胞特異蛋白1（fibroblast specific protein 1，F(xiàn)SP1）被認(rèn)為是一種p53誘導(dǎo)基因，是p53下游下調(diào)的效應(yīng)因子[22]。Zhang 等[23]研究發(fā)現(xiàn)，血清超順磁性氧化鐵可誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化并產(chǎn)生較多ROS，其通過調(diào)節(jié)鐵的吸收來破壞細(xì)胞內(nèi)的鐵穩(wěn)態(tài)。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，p53可增加細(xì)胞內(nèi)鐵含量、脂質(zhì)過氧化，最終誘導(dǎo)鐵死亡。還有研究發(fā)現(xiàn)，超順磁性氧化鐵納米顆粒在卵巢癌干細(xì)胞中可有效誘導(dǎo)鐵死亡，而此時(shí)細(xì)胞的自噬作用會(huì)減弱[24]。SLC7A11 是胱氨酸/谷氨酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的關(guān)鍵組成部分，Liu 等[25]研究顯示，靶向p53可抑制SLC7A11 的表達(dá)，通過增加H2O2和脂質(zhì)過氧化水平可使腫瘤細(xì)胞對鐵更敏感，進(jìn)而影響卵巢癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

3.3 化療

上皮性卵巢癌是較為常見的卵巢癌病理類型，其對化療敏感，以鉑類/紫杉醇為基礎(chǔ)的化療是卵巢癌的一線治療方案，但大多數(shù)患者仍會(huì)復(fù)發(fā)并最終產(chǎn)生化療耐藥[26]。化療藥物的作用機(jī)制是通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生大量的ROS，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡。研究表明，線粒體改變、ROS 異常產(chǎn)生和潛在的鐵死亡均可能會(huì)提高卵巢癌的化療敏感性[27]。青蒿琥酯作為抗瘧疾藥的同時(shí)，也是一種抗腫瘤藥物。據(jù)報(bào)道，含有WW 結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子1（即TAZ 蛋白）是Hippo 信號通路的重要轉(zhuǎn)錄激活因子，較低水平的TAZ在化療耐藥復(fù)發(fā)的卵巢癌細(xì)胞中，可降低卵巢癌細(xì)胞對鐵死亡的敏感性[28]，表明鐵死亡與卵巢癌的化療耐藥相關(guān)，從而為耐藥復(fù)發(fā)的卵巢癌提供一個(gè)有潛力的治療方案。還有研究在鉑耐藥的卵巢癌細(xì)胞中檢測到了WNT 受體Frizzled-7（FZD7）的表達(dá)，它可正向改變GPX4/GSH 代謝通路，而GPX4 抑制劑可使FZD7+鉑耐藥卵巢癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡[29]，這也為鉑耐藥卵巢癌的治療開辟了新的途徑。

PARP 抑制劑是乳腺癌易感基因（breast cancer susceptibility gene，BRCA）突變型卵巢癌的主要治療策略。但大多數(shù)野生型BRCA1/2的患者并沒有從PARP 抑制劑中獲益。有研究發(fā)現(xiàn)，阿帕替尼和奧拉帕利通過p53 介導(dǎo)抑制核因子E2 相關(guān)因子2（nuclear factor E2-related factor 2，NRF2）的表達(dá)促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的鐵死亡[30]，這有助于進(jìn)一步解釋PARP 抑制劑的抗腫瘤機(jī)制。Hong 等[31]通過測量奧拉帕利治療后卵巢癌細(xì)胞內(nèi)的過氧化脂質(zhì)水平發(fā)現(xiàn)，其可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞脂質(zhì)過氧化，且加入鐵死亡誘導(dǎo)劑后，細(xì)胞內(nèi)的過氧化脂質(zhì)水平進(jìn)一步降低，表明PARP 抑制劑以p53 依賴的方式下調(diào)SLC7A11 的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)鐵死亡。

3.4 GPX4/GSH 通路

研究表明，腫瘤細(xì)胞內(nèi)高水平的GSH 和高表達(dá)的GPX4 與卵巢癌細(xì)胞的耐藥性呈正相關(guān)[32-33]。Nunes 和Serpa[34]研究發(fā)現(xiàn)，卵巢透明細(xì)胞癌的生長呈半胱氨酸依賴性，換言之，缺乏半胱氨酸可導(dǎo)致鐵死亡的GPX4/GSH 通路受到損害，進(jìn)而出現(xiàn)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的鐵死亡。此外，由于缺乏半胱氨酸，線粒體的代謝也隨之改變，轉(zhuǎn)硫途徑的發(fā)生也會(huì)被改變，從而對線粒體造成進(jìn)一步損害[35]。此外，還有學(xué)者通過構(gòu)建耐Erastin（一種鐵死亡誘導(dǎo)劑）細(xì)胞株發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)硫途徑中半胱氨酸合成酶的表達(dá)上調(diào)，與細(xì)胞的耐藥性密切相關(guān)；此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，抗氧化劑轉(zhuǎn)錄因子NRF2在耐Erastin 細(xì)胞株中被持續(xù)激活，且NRF2 轉(zhuǎn)錄可上調(diào)半胱氨酸合成酶的表達(dá)，這說明耐Erastin 細(xì)胞株通過轉(zhuǎn)硫途徑促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸的合成[36]。Wu 等[37]發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)的GPX4 與患者的不良預(yù)后相關(guān)，鉑耐藥患者GPX4 的表達(dá)水平高于鉑敏感患者。此外，SLC7A11 和GPX4 共高表達(dá)的患者發(fā)生鉑耐藥的風(fēng)險(xiǎn)是共低表達(dá)患者的60 倍，且共高表達(dá)患者會(huì)表現(xiàn)出更短的無進(jìn)展生存期和總生存期。因此，GPX4 高表達(dá)可能是卵巢癌患者鉑耐藥的一個(gè)重要的獨(dú)立預(yù)測因子和潛在治療靶點(diǎn)。

4 小結(jié)與展望

鐵死亡作為一種新型細(xì)胞程序性死亡方式，其特征主要包括脂質(zhì)過氧化、鐵水平升高和GSH 缺乏。越來越多的證據(jù)表明，鐵死亡在許多疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。在未來的研究中，鐵死亡可能會(huì)被用于惡性腫瘤的治療[38-39]。誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤細(xì)胞增殖，是治療惡性腫瘤的最常用方法之一，但近年來發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞具有耐藥性，且對誘導(dǎo)凋亡的化療藥物往往不敏感[40]。因此，多數(shù)研究集中于利用鐵死亡和其他調(diào)節(jié)細(xì)胞死亡的機(jī)制作為治療方案。p53、GPX4/GSH 等可通過調(diào)控鐵死亡，影響卵巢癌細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移過程。因此，針對鐵死亡相關(guān)靶點(diǎn)的抑制劑、誘導(dǎo)劑及聯(lián)合藥物方案成為新的研究方向。作為一種新型細(xì)胞死亡方式，鐵死亡與其他細(xì)胞死亡方式不同，因此，應(yīng)探索鐵死亡與其他細(xì)胞死亡方式間的差異及聯(lián)系，進(jìn)而研究各種細(xì)胞死亡方式間的相互調(diào)節(jié)作用，為卵巢癌及其他惡性腫瘤的分子靶向治療提供新的依據(jù)和思路。