铁死亡的方式及与卵巢癌关系的研究进展

裴亚萍，马守叶，王蓉蓉，曲波

甘肃省人民医院妇科，兰州 730000

卵巢癌是女性生殖系统最常见的恶性肿瘤之一，因其早期无明显症状且缺乏特异性的诊断方法，多数患者确诊时就已处于中晚期，严重影响全球女性生命健康和生活质量[1]。随着免疫治疗和靶向治疗的进展，酪氨酸激酶抑制剂和单克隆抗体在肿瘤新生血管生成、细胞生长和转移方面发挥了明显的抗肿瘤作用。研究显示，多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶[poly（ADP-ribose）polymerase，PARP]抑制剂的治疗效果是有限的，因其治疗益处仅表现在延长几个月的生存期，而不是长期生存获益[2]，且对于复发的卵巢癌患者，尚未取得较好的疗效。越来越多的研究表明，铁死亡与较多疾病的发生发展密切相关，故本文就铁死亡发生的主要方式以及铁死亡与卵巢癌的关系进行综述，旨在为卵巢癌的治疗提供新的线索和思路，以改善卵巢癌患者的预后。

1 铁死亡概述

2012 年，Dixon 首次报道铁死亡是一种铁依赖性的新型细胞程序性死亡方式，其特征是脂质过氧化、铁水平升高和谷胱甘肽（glutathione，GSH）缺乏，可通过剥夺肿瘤细胞中的铁或改变肿瘤组织中铁的代谢来抑制肿瘤细胞增殖[3]。铁死亡与多种疾病的发生发展密切相关，包括神经退行性疾病、缺血再灌注损伤、急性肾损伤、血液系统疾病，诱导或抑制铁死亡可直接影响疾病的发生发展[4]。

2 铁死亡发生的主要方式

2.1 脂质过氧化

脂质的氧化和还原在肿瘤细胞内失衡。研究表明，脂质的氧化应激及其导致的膜损伤是铁死亡的标志，且脂质的氧化应激可促进多不饱和脂肪酸与膜磷脂结合，进一步增强肿瘤细胞对铁死亡的敏感性[5]。肿瘤细胞中脂质过氧化的程度与多不饱和脂肪酸的水平和位置密切相关，进而影响铁死亡[6]。还有研究表明，花生四烯酸和肾上腺素酸是诱导铁死亡发生的重要成分[7]。多不饱和脂肪酸在长链脂酰辅酶A 合成酶4（acyl-CoA synthetase long-chain family member 4，ACSL4）的催化下发生活化，进一步将花生四烯酸和肾上腺素酸分别脂化为花生四烯酯酰辅酶A 和肾上腺酯酰辅酶A，成为细胞膜的组成结构，而其代谢产物可引起蛋白质的破坏，诱导铁死亡[8]。

2.2 铁水平升高

铁是人体维持正常生命活动所必需的重要微量元素，也是铁死亡发生的必需元素，细胞内的铁可参与多种代谢途径。细胞内外铁含量的变化可导致机体发生相应改变，如细胞内铁过多，就以铁蛋白的形式储存，当机体需要铁，铁再从铁蛋白复合物中释放出来，而铁缺乏可导致贫血[9]。铁水平升高可产生生物毒性物质，机制来源于其催化的芬顿反应（Fenton）。细胞内不稳定Fe2+水平是脂质过氧化和诱导铁死亡的关键因素。Fe2+与H2O2的芬顿反应可生成Fe3+和羟基自由基，而羟基自由基是一种具有强氧化能力的活性氧（reactive oxygen species，ROS），可导致脂质过氧化物的大量堆积，进一步影响细胞膜功能，使其发生裂解，导致细胞死亡[10]。因此，细胞内外铁含量的变化、铁的输入排出及储存都会影响铁死亡过程。此外，作为铁自噬的核心，核受体共激活因子4（nuclear receptor coactivator 4，NCOA4）通过对细胞内铁蛋白进行降解，使细胞内游离铁浓度升高，进而促进铁死亡[11]。大鼠肉瘤癌基因（rat sarcoma oncogene，RAS）/快速加速纤维肉瘤（rapidly accelerated fibrosarcoma，RAF）/丝裂原活化蛋白激酶的激酶（mitogen-activated protein kinase kinase，MEK）信号通路通过调控铁蛋白水平影响细胞内的铁含量，进一步调控铁死亡的发生[12]。因此，多种因素都会导致细胞内游离铁的含量发生变化，靶向铁依赖可能是肿瘤治疗的新方向。

2.3 GSH 缺乏

溶质载体家族7 成员11（solute carrier family 7 member 11，SLC7A11）是氨基酸转运体系统xc-的催化亚基，它吸收细胞外的胱氨酸，在细胞质中还原为半胱氨酸，作为GSH 生物合成的限速前体[13]。GSH 是谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）的辅因子和底物，参与细胞的氧化还原过程和脂质修复功能，也是铁死亡发生的关键因子。GPX4 可将还原型GSH 转化为氧化型GSH，同时将磷脂过氧化氢（phospholipid hydroperoxide，PL-OOH）还原为PL-OH[14]。此外，还有研究发现，GPX4 的减少可使磷脂氢过氧化物水平升高，最终导致铁死亡[15]。

3 铁死亡与卵巢癌的关系

3.1 铁水平升高

研究发现，多种肿瘤的发生与细胞内铁水平升高密切相关，如卵巢癌、肺癌、肝癌[16]。卵巢癌组织中的膜铁转运蛋白含量下降、转铁蛋白受体和转铁蛋白水平升高，可使铁水平升高，而在卵巢癌细胞的遗传模型中也观察到了膜铁转运蛋白含量下降、转铁蛋白受体和转铁蛋白水平升高的相似特征，这些变化的最终结果是导致细胞内含有过量的铁[17]，因此，通过降低细胞内铁代谢进而降低铁水平可作为肿瘤治疗的突破点。研究发现，ACSL4 在卵巢癌中表达上调，且miRNA-424-5p 通过靶向卵巢癌细胞中的ACSL4 来抑制铁死亡[18]。在卵巢癌起始细胞遗传模型中，转铁蛋白受体增加而铁外排的泵铁转运蛋白减少，可使肿瘤细胞内铁含量明显升高，进而促进肿瘤细胞增殖和转移。此外，通过上调泵铁转运蛋白的表达来减少卵巢癌起始细胞中的铁含量，可抑制肿瘤生长和肿瘤细胞的腹腔内播散[19]。

3.2 p53 基因

较多研究表明，p53作为抑癌基因，通过介导细胞周期阻滞、衰老和凋亡而发挥作用，与铁死亡关系紧密[20-21]。成纤维细胞特异蛋白1（fibroblast specific protein 1，FSP1）被认为是一种p53诱导基因，是p53下游下调的效应因子[22]。Zhang 等[23]研究发现，血清超顺磁性氧化铁可诱导脂质过氧化并产生较多ROS，其通过调节铁的吸收来破坏细胞内的铁稳态。此外，该研究还发现，p53可增加细胞内铁含量、脂质过氧化，最终诱导铁死亡。还有研究发现，超顺磁性氧化铁纳米颗粒在卵巢癌干细胞中可有效诱导铁死亡，而此时细胞的自噬作用会减弱[24]。SLC7A11 是胱氨酸/谷氨酸反向转运蛋白的关键组成部分，Liu 等[25]研究显示，靶向p53可抑制SLC7A11 的表达，通过增加H2O2和脂质过氧化水平可使肿瘤细胞对铁更敏感，进而影响卵巢癌细胞的侵袭和转移。

3.3 化疗

上皮性卵巢癌是较为常见的卵巢癌病理类型，其对化疗敏感，以铂类/紫杉醇为基础的化疗是卵巢癌的一线治疗方案，但大多数患者仍会复发并最终产生化疗耐药[26]。化疗药物的作用机制是通过诱导肿瘤细胞产生大量的ROS，导致肿瘤细胞死亡。研究表明，线粒体改变、ROS 异常产生和潜在的铁死亡均可能会提高卵巢癌的化疗敏感性[27]。青蒿琥酯作为抗疟疾药的同时，也是一种抗肿瘤药物。据报道，含有WW 结构域的转录调控因子1（即TAZ 蛋白）是Hippo 信号通路的重要转录激活因子，较低水平的TAZ在化疗耐药复发的卵巢癌细胞中，可降低卵巢癌细胞对铁死亡的敏感性[28]，表明铁死亡与卵巢癌的化疗耐药相关，从而为耐药复发的卵巢癌提供一个有潜力的治疗方案。还有研究在铂耐药的卵巢癌细胞中检测到了WNT 受体Frizzled-7（FZD7）的表达，它可正向改变GPX4/GSH 代谢通路，而GPX4 抑制剂可使FZD7+铂耐药卵巢癌细胞发生铁死亡[29]，这也为铂耐药卵巢癌的治疗开辟了新的途径。

PARP 抑制剂是乳腺癌易感基因（breast cancer susceptibility gene，BRCA）突变型卵巢癌的主要治疗策略。但大多数野生型BRCA1/2的患者并没有从PARP 抑制剂中获益。有研究发现，阿帕替尼和奥拉帕利通过p53 介导抑制核因子E2 相关因子2（nuclear factor E2-related factor 2，NRF2）的表达促进卵巢癌细胞的铁死亡[30]，这有助于进一步解释PARP 抑制剂的抗肿瘤机制。Hong 等[31]通过测量奥拉帕利治疗后卵巢癌细胞内的过氧化脂质水平发现，其可诱导肿瘤细胞脂质过氧化，且加入铁死亡诱导剂后，细胞内的过氧化脂质水平进一步降低，表明PARP 抑制剂以p53 依赖的方式下调SLC7A11 的表达，进而促进铁死亡。

3.4 GPX4/GSH 通路

研究表明，肿瘤细胞内高水平的GSH 和高表达的GPX4 与卵巢癌细胞的耐药性呈正相关[32-33]。Nunes 和Serpa[34]研究发现，卵巢透明细胞癌的生长呈半胱氨酸依赖性，换言之，缺乏半胱氨酸可导致铁死亡的GPX4/GSH 通路受到损害，进而出现氧化应激诱导的铁死亡。此外，由于缺乏半胱氨酸，线粒体的代谢也随之改变，转硫途径的发生也会被改变，从而对线粒体造成进一步损害[35]。此外，还有学者通过构建耐Erastin（一种铁死亡诱导剂）细胞株发现，转硫途径中半胱氨酸合成酶的表达上调，与细胞的耐药性密切相关；此外，该研究还发现，抗氧化剂转录因子NRF2在耐Erastin 细胞株中被持续激活，且NRF2 转录可上调半胱氨酸合成酶的表达，这说明耐Erastin 细胞株通过转硫途径促进了肿瘤细胞内半胱氨酸的合成[36]。Wu 等[37]发现，高表达的GPX4 与患者的不良预后相关，铂耐药患者GPX4 的表达水平高于铂敏感患者。此外，SLC7A11 和GPX4 共高表达的患者发生铂耐药的风险是共低表达患者的60 倍，且共高表达患者会表现出更短的无进展生存期和总生存期。因此，GPX4 高表达可能是卵巢癌患者铂耐药的一个重要的独立预测因子和潜在治疗靶点。

4 小结与展望

铁死亡作为一种新型细胞程序性死亡方式，其特征主要包括脂质过氧化、铁水平升高和GSH 缺乏。越来越多的证据表明，铁死亡在许多疾病的发生发展中发挥着重要作用。在未来的研究中，铁死亡可能会被用于恶性肿瘤的治疗[38-39]。诱导细胞凋亡、抑制肿瘤细胞增殖，是治疗恶性肿瘤的最常用方法之一，但近年来发现，肿瘤细胞具有耐药性，且对诱导凋亡的化疗药物往往不敏感[40]。因此，多数研究集中于利用铁死亡和其他调节细胞死亡的机制作为治疗方案。p53、GPX4/GSH 等可通过调控铁死亡，影响卵巢癌细胞的发生发展、侵袭、转移过程。因此，针对铁死亡相关靶点的抑制剂、诱导剂及联合药物方案成为新的研究方向。作为一种新型细胞死亡方式，铁死亡与其他细胞死亡方式不同，因此，应探索铁死亡与其他细胞死亡方式间的差异及联系，进而研究各种细胞死亡方式间的相互调节作用，为卵巢癌及其他恶性肿瘤的分子靶向治疗提供新的依据和思路。