二 铁死亡的分子调控
依据铁死亡的发生机制 ,研究者们开发出了种类多样的铁死亡诱导剂小分子与铁死亡抑 制剂小分子。这些分子靶向了铁死亡进程中的不同通路 ,具体可分为以下几种:
三 铁死亡的特征
1 . 形态学特征
细胞膜:质膜无破泡现象W
细胞质聚集:线粒体小S线粒体膜密度凝集 S线粒体嵴减少或消失 S线粒体外膜破裂W 核:核大小正常 S染色质不凝集
2. 生化特征
铁和活性氧的积累WGSH 耗竭W脂质过氧化
3. 关键基因
GPX4, TFR1, SLC7A11, NRF2, NCOA4, P53, HSPB1, ACSL4, FSP1
四 铁死亡检测的关键指标
1 . 亚铁离子检测
细胞铁积累是铁死亡的典型标志之一 ，亚铁离子积累可以特异性地增加氧化应激水平 。 例如 在研究氧化应激介导的视网膜色素上皮 (RPE) 变性的潜在机制时 S 通过用 FerroOrange 染色细胞 (亚铁离子探针) S结果表明 NaIO3 和 Erastin 处理的细胞积累了 过多的亚铁离子 说明诱导了铁死亡 S而 Fer-1 或 DFO 预孵育可以抑制亚铁离子的积累 S 如图所示。结果表明铁死亡是氧化应激介导的 RPE 变性的主要病理过程。
2. 脂质过氧化物检测
除了 ROS 检测 S铁死亡的脂质过氧化的指标还有谷胱甘肽 (GSH) 合成的变化、脂质 过氧化物 (MDA, LPO) 水平的变化。
在遗传性血色素沉着症 (HH S一种铁超负荷疾病) 与铁死亡的关系研究中 S为了证实铁死亡在 HH 相关肝损伤中的作用 S作者用铁死亡抑制剂 Fer-1 治疗 Hjv–/–小鼠 (经典的 HH 小鼠模型) 和 Smad4 Alb/Alb 小鼠 (HH 样小鼠模型) 三周。如图上图所 示 S与对照组小鼠相比 S经 Fer-1 处理的小鼠肝脏 MDA 水平显著降低 SNADPH 水 平增加。此外 SFer-1 可以降低小鼠血清 ALT 水平胶原蛋白沉积。结果表明 S铁超载 会诱导 HH 小鼠的铁死亡
3. 活性氧 ROS检测
ROS 和脂质 ROS 在铁死亡中起关键作用 S文献报道增加的超氧化物歧化酶 (SOD) 可抑制体内的 ROS 水平 。细胞内会由于铁的积累而抑制抗氧化系统 S铁可能直接通过 Fenton 反应产生过量的 ROS S从而增加氧化损伤 。因此 ROS 检测也是常用方法。
4. 活性氧 ROS检测
在 DJ-1 suppresses ferroptosis through preserving the activity of S-adenosyl homocysteine hydrolase 一文中 S作者探究了 DJ-1 负调节铁死亡的机制。研究发现 S用 RNA 干扰抑制 DJ-1 表达可以与 Erastin 协同抑制细胞内 GSH 水平 (图 A) 。同时 S添 加外源性 GSH 或 N-乙酷半胱氨酸 (NAC) 可以逆转 Erastin 诱导的脂质 ROS 积累 (图 B) 和细胞死亡 (图 C)。因此 S作者推测 DJ-1 可能会影响 GSH 的合成从而抑制铁死亡。
5. 常见的细胞表型检测
铁死亡会导致细胞死亡。因此一般在铁死亡的研究中 S检测细胞活力是常见方法 S同时 也会通过染色等方法来观察细胞膜通透性 S线粒体形态等 。如在 Identification of Frataxin as a regulator of ferroptosis 一文中 S作者研究抑制 Frataxin (FXN) 是否会促进铁死亡。 用 Erastin 同时处理 FXN 敲低和对照细胞 S12 小时后用 CCK8 法检测细胞活力 S结果 表 明 抑 制 FXN 表 达 显 著 增 强 了 Erastin 诱 导 的 细 胞 死 亡 。 同 时 碘 化 丙 吭 (PI) 和 CFDA-SE 染色结果以及用透射电镜观察到的线粒体碎裂、空泡化和嵴增大都表明 FXN 竭协同 Erastin 诱导铁死亡。
6．铁死亡相关蛋白表达
qRT-PCR/WB 检测与铁死亡相关的蛋白表达 S如 PTGS2、NOX1、FTH1、COX2、GPX4、 ACSL4 等 S其中 COX2 、ACSL4、PTGS2、NOX1 在铁死亡细胞中表达上调 SGPX4.FTH1 在铁死亡细胞中表达下调。
五 结束语
铁死亡是一种调节性细胞死亡形式 ，不同于凋亡、坏死、自噬的新型细胞死亡方式 ，至今研究热度一直不减。
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