本文是一篇綜述，選自 nature reviews，單純翻譯，其中的觀點(diǎn)和我不謀而合，希望可以做出點(diǎn)東西來(lái)。
摘要：鐵死亡是新近認(rèn)識(shí)到的一種細(xì)胞死亡方式，它在形態(tài)、生化和基因上都有別于其他形式的細(xì)胞死亡，在癌癥生物學(xué)中扮演著重要的角色。最近的發(fā)現(xiàn)突出了癌細(xì)胞的新陳代謝可塑性，并提供了有趣的見(jiàn)解，說(shuō)明新陳代謝重新連接是如何對(duì)癌細(xì)胞的持久性、去分化和擴(kuò)張起關(guān)鍵作用的。在某些情況下，這種代謝重新編程與對(duì)鐵死亡的獲得性敏感有關(guān)，從而為治療治療不敏感的腫瘤打開(kāi)了新的機(jī)會(huì)（這里作者著重講了腫瘤干細(xì)胞獲得性敏感的問(wèn)題）。然而，目前還不清楚哪些代謝決定因素對(duì)治療耐藥和逃避免疫監(jiān)視至關(guān)重要。因此，更好地了解調(diào)節(jié)鐵死亡敏感性的過(guò)程最終應(yīng)該有助于發(fā)現(xiàn)新的治療策略來(lái)改善癌癥治療。在這篇展望文章中，我們概述了已知的調(diào)節(jié)癌細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感性的機(jī)制，以及控制鐵死亡的代謝通路的調(diào)節(jié)可能如何重塑腫瘤生態(tài)位，導(dǎo)致促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和進(jìn)展的免疫抑制微環(huán)境。（這是本文重點(diǎn)）
鐵死亡是一種壞死性細(xì)胞死亡，其特征是磷脂膜通過(guò)鐵依賴機(jī)制氧化修飾（主要是PE）。這一途徑的初步特征表明，半胱氨酸的耗竭導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽(還原型)(GSH)池的枯竭，特異性地觸發(fā)了這種形式的細(xì)胞死亡。谷胱甘肽防止鐵死亡與谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4(Gpx4)的活性有關(guān)，Gpx4是一種硒蛋白，有效地還原過(guò)氧化的磷脂，并抑制助于磷脂過(guò)氧化過(guò)程的花生四烯酸(AA)代謝酶的激活。從那時(shí)起，脂質(zhì)、鐵和半胱氨酸代謝之間復(fù)雜的相互作用已成為這一細(xì)胞死亡途徑的重要調(diào)節(jié)因素。
在大多數(shù)培養(yǎng)的細(xì)胞中，酰基輔酶A合成酶長(zhǎng)鏈家族成員4(Acsl4)的存在決定了對(duì)鐵死亡的敏感性，這種酶負(fù)責(zé)將多不飽和脂肪酸(PUFA)酯化為酰基輔酶A(就是加個(gè)尾巴好和PE結(jié)合)，這是形成含多不飽和脂肪酸的磷脂（富含PE的PUFA）所必需的步驟。然而，目前尚不清楚超過(guò)一定閾值的多不飽和脂肪酸的氧化究竟如何導(dǎo)致細(xì)胞死亡：它可能是由于截短的磷脂的積累而導(dǎo)致質(zhì)膜的破裂，或者可能是由于脂質(zhì)過(guò)氧化引起的脂質(zhì)衍生的親電體使關(guān)鍵的促生存蛋白失活所致(據(jù)我所讀到的文章是過(guò)氧化脂質(zhì)形成了醇醛類化合物像丙二醛和4-HNE，促進(jìn)膜破裂死亡)。此外，通過(guò)胱氨酸-谷氨酸逆向轉(zhuǎn)運(yùn)體(系統(tǒng)xc-)或轉(zhuǎn)硫途徑提供胱氨酸被認(rèn)為是鐵死亡的關(guān)鍵上游過(guò)程。他們還提出了通過(guò)鐵自噬過(guò)程運(yùn)輸轉(zhuǎn)鐵蛋白和降解鐵蛋白的重要性，作為通過(guò)增加所謂的不穩(wěn)定鐵庫(kù)而引起的鐵死亡敏感性的關(guān)鍵決定因素。（這里提到兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)一個(gè)是鐵穩(wěn)態(tài)，一個(gè)是GPX4）盡管這一途徑對(duì)于維持非腫瘤細(xì)胞和組織中的細(xì)胞存活具有普遍重要性(這里說(shuō)的是鐵穩(wěn)態(tài)和XC-)，但已經(jīng)證明，通過(guò)調(diào)節(jié)關(guān)鍵的鐵死亡檢查點(diǎn)，幾種致癌途徑使癌細(xì)胞極易受到這種形式的細(xì)胞死亡的影響(逐漸進(jìn)入重點(diǎn))。
讓致癌信號(hào)產(chǎn)生固有的鐵死亡敏感性的認(rèn)識(shí)陷入了兩難境地（換句話說(shuō)就是腫瘤不是應(yīng)該不死嗎，怎么又容易鐵死亡了）：腫瘤如何能保證良好的生存的同時(shí)又能抑制鐵死亡，同時(shí)又保持較高的脂質(zhì)過(guò)氧化水平？在這一明顯的悖論的刺激下，在這篇觀點(diǎn)文章中，我們提出了對(duì)鐵死亡過(guò)程理解的最新進(jìn)展的討論，并就調(diào)節(jié)鐵死亡敏感性的關(guān)鍵元件最終如何影響癌細(xì)胞與免疫的相互作用提供了一個(gè)觀點(diǎn)。我們提供了一個(gè)以Gpx4為中心的觀點(diǎn)，即關(guān)鍵代謝決定因素的調(diào)節(jié)是如何控制癌癥生長(zhǎng)和持續(xù)所需的相關(guān)事件的，這些決定因素最終影響到這種關(guān)鍵的有利于生存的蛋白質(zhì)的活性（就是說(shuō)所有的代謝過(guò)程是如何調(diào)節(jié)GPX4的）。我們還討論了AA代謝參與免疫逃避的相關(guān)發(fā)現(xiàn)，并提出鐵死亡過(guò)程中或鐵死亡敏感細(xì)胞產(chǎn)生的AA衍生的氧化產(chǎn)物可能導(dǎo)致類似的結(jié)果（注意作者的落筆點(diǎn)）。我們相信，這些知識(shí)應(yīng)該可以指導(dǎo)我們?cè)u(píng)估在癌癥治療中引發(fā)鐵死亡的益處和潛在的缺陷（這是最終目的）。
GPX4調(diào)節(jié)鐵死亡
GPX是一個(gè)酶家族，以兩個(gè)GSH分子的氧化為代價(jià)減少過(guò)氧化氫。因此，這些酶的活性與谷胱甘肽代謝直接相關(guān)，半胱氨酸-谷胱甘肽代謝的降低最終會(huì)抑制GPX活性.GPX家族在哺乳動(dòng)物中由八個(gè)不同的成員組成。GPX1、GPX2、GPX3和Gpx4是催化中心含有硒半胱氨酸(Sec)的硒蛋白，而GPX6只在人類中是硒蛋白，而所有其他的硒蛋白在其活性部位都使用過(guò)氧化半胱氨酸(這也就是為什么有些心內(nèi)的研究說(shuō)這個(gè)硒在鐵死亡中有重要作用的原因)。所有GPX都作為專用酶工作，負(fù)責(zé)H2O2和有機(jī)過(guò)氧化物的解毒。與其他gpx不同，GPX4具有更廣泛的底物偏好，是目前所描述的唯一能夠直接還原復(fù)雜的磷脂氫過(guò)氧化物的酶。Gpx4的這種獨(dú)特活性可能是它是胚胎發(fā)生所必需的唯一GPx的原因。最近還證明，由致癌基因突變驅(qū)動(dòng)的幾種癌癥狀態(tài)，通過(guò)干細(xì)胞樣或去分化狀態(tài)匯聚成依賴于gpx4活性的精確的新陳代謝狀態(tài)。因此，Gpx4的正常功能似乎是細(xì)胞生存的關(guān)鍵，因?yàn)樗?fù)責(zé)有效地去除磷脂氫過(guò)氧化物。如果不能有效地被Gpx4淬滅，磷脂氫過(guò)氧化物能夠在過(guò)渡金屬(如鐵)存在的情況下引發(fā)催化反應(yīng)，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。Gpx4也被認(rèn)為與其他細(xì)胞死亡方式有關(guān)，一些(早期)報(bào)道將Gpx4活性與對(duì)凋亡、壞死和鐵死亡的敏感性聯(lián)系起來(lái)。目前還不清楚這些細(xì)胞死亡途徑是否確實(shí)有共同的特征，或者脂質(zhì)過(guò)氧化的出現(xiàn)是否只是細(xì)胞對(duì)死亡刺激的結(jié)果。仍然令人費(fèi)解的是，為什么某些致癌信號(hào)允許癌細(xì)胞以如此脆弱的狀態(tài)存在?；蛘撸苍S還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種腫瘤持久性后天易損性帶來(lái)的好處。（這個(gè)也是我想解決的問(wèn)題）
癌細(xì)胞中鐵死亡的調(diào)節(jié)
鐵死亡的易感性和耐藥性的潛在機(jī)制，特別是在癌癥的背景下，在過(guò)去的幾年里一直是一個(gè)熱門(mén)的研究領(lǐng)域。雖然鐵死亡的執(zhí)行需要多不飽和脂肪酸的氧化，但致癌突變和其他非致癌癌癥相關(guān)狀態(tài)如何對(duì)鐵死亡敏感的潛在機(jī)制在很大程度上仍未明確。根據(jù)這一概念，已經(jīng)提出了幾種引起這一脆弱狀態(tài)的潛在機(jī)制。
1.抑癌基因控制鐵死亡敏感性（主要講了P53）這是一種雙面分子。。
腫瘤抑制基因p53，也被稱為“基因組的守護(hù)者”，在大約50%的癌癥中發(fā)生突變。是第一個(gè)別用于研究增加鐵死亡敏感性的基因。P53和鐵死亡之間的最初關(guān)聯(lián)來(lái)自一種小鼠模型的研究，在該模型中，p53DNA結(jié)合位點(diǎn)上的三種賴氨酸(K117R、K161R和K162R)同時(shí)發(fā)生突變(p53-3KR小鼠)。P53-3KR小鼠中的細(xì)胞雖然不能發(fā)生凋亡或細(xì)胞周期阻滯，但仍然通過(guò)一種需要代謝適應(yīng)的機(jī)制來(lái)抵抗自發(fā)的腫瘤形成。對(duì)這些動(dòng)物的進(jìn)一步鑒定表明，抑制腫瘤發(fā)生所需的代謝改變是抑制SLC7a11的轉(zhuǎn)錄，SLC7a11編碼XC系統(tǒng)的底物特異性亞單位。SLC7A11的抑制足以使癌細(xì)胞對(duì)氧化劑的傷害敏感，使細(xì)胞容易發(fā)生類似鐵死亡的細(xì)胞死亡。此外，同一研究小組在p53中發(fā)現(xiàn)了第四個(gè)乙?；稽c(diǎn)(K98)，當(dāng)該位點(diǎn)與之前描述的其他乙酰化位點(diǎn)同時(shí)突變時(shí)，產(chǎn)生了一個(gè)不再能夠與SLc7a11啟動(dòng)子結(jié)合的p53變體。與p53-3KR小鼠不同的是，這些小鼠的腫瘤與p53基因缺失小鼠的腫瘤相似（也就是說(shuō)這種小鼠不與SLC結(jié)合了），因此，本研究通過(guò)p53與SLc7a11啟動(dòng)子的特異性結(jié)合，得出了p53的抗腫瘤功能與鐵死亡之間的聯(lián)系。隨后，另一個(gè)研究小組證明，在非洲裔個(gè)體中發(fā)現(xiàn)的在p53中常見(jiàn)的單核苷酸多態(tài)性(產(chǎn)生突變形式P47S)與小鼠模型中癌癥發(fā)病率的增加有關(guān)，并且攜帶該突變的細(xì)胞通過(guò)改變谷氨酰胺代謝來(lái)抵抗鐵死亡。
如果對(duì)鐵死亡的敏感度增加確實(shí)是p53抑制腫瘤的主要原因，那么另一個(gè)問(wèn)題就出現(xiàn)了：最終引發(fā)鐵死亡的生理上相關(guān)的壓力源是什么？目前，可以推測(cè)潛在的候選者可能是自然殺傷(NK)細(xì)胞通過(guò)NADPH氧化酶2(NOX2)產(chǎn)生的H2O2。P53在調(diào)節(jié)鐵死亡中的另一個(gè)潛在的關(guān)鍵功能可能是基于它最近被認(rèn)為是甲羥戊酸途徑的關(guān)鍵介質(zhì)。在代謝應(yīng)激條件下，p53介導(dǎo)ATP結(jié)合盒A亞家族成員1(ABCA1)的表達(dá)。然后，ABCA1負(fù)責(zé)膽固醇從質(zhì)膜到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的逆向移位，導(dǎo)致甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2(SREBP2)的失活，抑制SREBP2導(dǎo)致甲羥戊酸途徑中基因轉(zhuǎn)錄的全面抑制，最終抑制幾種代謝物的產(chǎn)生，例如鯊烯和輔酶Q（這都是促進(jìn)鐵死亡的）.因此，阻斷甲羥戊酸途徑，并假設(shè)中間產(chǎn)物不是直接從細(xì)胞外空間獲得的，可能會(huì)導(dǎo)致一種固有的鐵死亡敏感狀態(tài)。此外，利用KRAS-G12D和突變體p53驅(qū)動(dòng)的小鼠肺腫瘤發(fā)生模型的研究揭示，p53-R270H突變體對(duì)野生型p53具有顯性的負(fù)面影響，導(dǎo)致SREBP2靶基因上調(diào)，這與他汀類藥物對(duì)HMG-CoA還原酶抑制的敏感性增加有關(guān)。這讓人想起最近的報(bào)告顯示鐵死亡敏感細(xì)胞也對(duì)他汀類藥物敏感，最終表明p53-r270H突變體，至少在這個(gè)肺癌模型中，可以從針對(duì)鐵死亡的策略中受益。
（兩面派屬性逐漸顯露）最近的報(bào)告指出了一種更復(fù)雜的情況，在某些情況下，野生型p53可能通過(guò)增強(qiáng)抗氧化防御而提供有利于生存的優(yōu)勢(shì)。P53介導(dǎo)的p21(由CDKN1A編碼)的激活通過(guò)保留細(xì)胞內(nèi)的硫醇(包括GSH4)來(lái)抑制磷脂的氧化，這與早先的一份報(bào)告是一致的，該報(bào)告表明，在絲氨酸饑餓引起的代謝壓力下，癌細(xì)胞通過(guò)改變用于核苷酸合成的絲氨酸來(lái)支持谷胱甘肽水平，從而激活p53-p21軸以維持谷胱甘肽水平。P53的另一個(gè)潛在的抗鐵死亡功能已經(jīng)被推測(cè)，它涉及二肽基肽酶4(DPP4)的隔離；如果阻止了質(zhì)膜上NOX1-DPP4的結(jié)合，鐵死亡就會(huì)受到抑制。因此，似乎p53的表型可能是腫瘤類型所特有的，p53在鐵死亡中的含義需要以組織依賴和上下文依賴的方式進(jìn)行理解。
2.BRCA與鐵死亡敏感
除p53外，腫瘤抑制基因BRCA1相關(guān)蛋白1(BAP1)的功能缺失與幾種人類癌癥有關(guān)，包括間皮瘤(36-65%)、葡萄膜黑色素瘤(32-47%)、膽管癌(20-30%)和腎透明細(xì)胞癌(ccRCCs；10-15%)46，最近發(fā)現(xiàn)與鐵死亡有關(guān)，這些癌癥包括間皮瘤(36-65%)、葡萄膜黑色素瘤(32-47%)、膽管癌(20-30%)和腎透明細(xì)胞癌(ccRCC；10-15%)。BAP1是一種主要位于細(xì)胞核的脫泛素酶(DUB)，負(fù)責(zé)形成多梳抑制性脫泛素酶(PR-DUB)復(fù)合體，使組蛋白H2A單脫泛素化，從而直接影響基因表達(dá)。幾個(gè)響應(yīng)BAP1介導(dǎo)的H2A單去泛素化(H2A-UB)的基因與細(xì)胞代謝密切相關(guān)。在下調(diào)最多的基因中，作者鑒定出SLC7A11，這種下調(diào)與對(duì)鐵死亡刺激的更高敏感性有關(guān)。SLC7A11的抑制似乎與不同的腫瘤抑制機(jī)制相交，導(dǎo)致對(duì)鐵死亡的敏感性增加。值得一提的是，BAP1缺陷小鼠的特征最近被揭示，它的缺失顯著上調(diào)甲羥戊酸途徑基因并改變脂質(zhì)代謝，這最終暗示了與p53所描述的類似的代謝適應(yīng)。作者正在逐漸走向代謝，也為他將要提出的觀點(diǎn)做鋪墊。
這些共同的影響半胱氨酸代謝的相似性和由不同致癌驅(qū)動(dòng)因素驅(qū)動(dòng)的甲羥戊酸途徑支持這樣的觀點(diǎn)，即一些癌癥聚集在這種表型上，因此可能具有對(duì)Gpx4活性的內(nèi)在依賴性。因此，這些發(fā)現(xiàn)應(yīng)該會(huì)刺激進(jìn)一步的研究，以評(píng)估這些特征，包括胱氨酸攝取受損和甲羥戊酸途徑中間產(chǎn)物減少，是否存在于其他類型的腫瘤中，并涉及其他腫瘤抑制因子。
3.缺氧誘導(dǎo)因子與鐵死亡敏感性。
關(guān)于腫瘤細(xì)胞系對(duì)鐵死亡抑制的敏感性的初步報(bào)道表明，腎癌對(duì)gpx4有很強(qiáng)的依賴性。但是這種依賴的分子基礎(chǔ)直到最近才開(kāi)始顯現(xiàn)。在最常見(jiàn)的腎細(xì)胞癌--透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌(CcRCC)中，von-Hippel-Lindau(VHL)基因的缺失使該類型的腫瘤對(duì)谷胱甘肽耗竭所致的鐵死亡非常敏感，這在一定程度上與β-氧化減少有關(guān)。奇怪的是，同一作者發(fā)現(xiàn)vhl缺陷型ccRCC細(xì)胞中花生四烯酸5-脂氧合酶(Alox5)顯著增加，表明這種癌癥通過(guò)形成依賴alox5的二十碳酸類化合物而具有更強(qiáng)的炎癥潛能。最近的研究表明，缺氧誘導(dǎo)因子(Hif)途徑是這種脆弱性的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。因此，HIF_2α以ACSL_4依賴的方式刺激CCRCC中多不飽和脂肪酸的特異性富集。作者進(jìn)一步鑒定了Ptgs2，它編碼前列腺素-過(guò)氧化物合成酶2，是受HIF2調(diào)節(jié)后升高最高的。這初步解釋了這種腫瘤通過(guò)增加腫瘤內(nèi)前列腺素E2(PGE2)的產(chǎn)生來(lái)逃避免疫監(jiān)視的可能性。值得一提的是，在最近的一項(xiàng)研究中，dna甲基化修飾物淋巴特異性解旋酶(Hells)被報(bào)道通過(guò)抑制脯氨酸羥化酶結(jié)構(gòu)域蛋白2(phd2；也稱為egln1)和穩(wěn)定hif1α來(lái)激活脂質(zhì)代謝相關(guān)基因來(lái)抑制鐵死亡。細(xì)胞外過(guò)量的谷氨酸足以逆轉(zhuǎn)抑制系統(tǒng)xc-，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸水平降低，這可能是觀察到的phd2氧化增加的原因。因此，在三陰性乳腺癌等腫瘤中發(fā)現(xiàn)的SCL7A11的高表達(dá)可能與HIF1α和HIF2α的激活增強(qiáng)有關(guān)。也有報(bào)道稱，腫瘤細(xì)胞中hif1α和hif2α的激活是通過(guò)增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)誘導(dǎo)的X盒結(jié)合蛋白1(Xbp1)的穩(wěn)態(tài)水平來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以此作為對(duì)雌激素受體丟失的反應(yīng)。在tnbc中，hif1和hif2的激活是通過(guò)增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)誘導(dǎo)的X盒結(jié)合蛋白1(Xbp1)的穩(wěn)態(tài)水平來(lái)實(shí)現(xiàn)的。有趣的是，這些數(shù)據(jù)與TNBC細(xì)胞通過(guò)ACSL4依賴的活性特異性地富含多不飽和脂肪酸的發(fā)現(xiàn)是一致的。因此，ccRCC和TNBC似乎通過(guò)不同的信號(hào)機(jī)制匯聚在一個(gè)相似的代謝節(jié)點(diǎn)上，即ACSL4依賴的PUFA富集狀態(tài)，以脂滴的存在為標(biāo)志（因?yàn)槎嗖伙柡椭舅崾且灾涡问酱嬖诘模?/strong>。這種通過(guò)脂滴積累的脂質(zhì)富集狀態(tài)最終被認(rèn)為是AA或其他多不飽和脂肪酸的儲(chǔ)存庫(kù)，這些脂肪酸不僅在營(yíng)養(yǎng)變得稀缺時(shí)被動(dòng)員，而且還用于信號(hào)脂質(zhì)介質(zhì)的形成，如二十碳二烯酸。值得一提的是，至少在星形膠質(zhì)細(xì)胞中，脂滴可以通過(guò)充當(dāng)脂質(zhì)過(guò)氧化氫的存儲(chǔ)池提供生存優(yōu)勢(shì)。
間充質(zhì)樣表型與鐵死亡（也是腫瘤干性與鐵死亡，這個(gè)非常有意思）
最近，與間充質(zhì)樣表型相關(guān)且對(duì)普通治療高度耐藥的非突變狀態(tài)與鐵死亡敏感性有關(guān)。幾個(gè)獨(dú)立的報(bào)告已經(jīng)闡明了癌細(xì)胞采用的類似狀態(tài)，這些狀態(tài)與鐵死亡的固有敏感性有關(guān)（也就是這種間充質(zhì)表型對(duì)傳統(tǒng)治療耐受，但是更容易出現(xiàn)鐵死亡）。細(xì)胞對(duì)鐵死亡誘導(dǎo)的小分子反應(yīng)的系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與鋅指E盒同源框1(ZEB1)驅(qū)動(dòng)的高間質(zhì)狀態(tài)的遺傳特征。最近在一組更廣泛的癌癥細(xì)胞系中也報(bào)道了類似的特征，發(fā)現(xiàn)具有上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化基因特征的細(xì)胞中存在Gpx4依賴性。此外，用一線化療藥物治療黑色素瘤、乳腺癌和肺癌細(xì)胞株后，會(huì)留下殘存的癌細(xì)胞，即所謂的永存細(xì)胞，它們具有癌癥干細(xì)胞樣特征和間充質(zhì)樣基因表達(dá)特征。間質(zhì)狀態(tài)與對(duì)其他癌癥治療(如靶向的braf抑制劑)產(chǎn)生抗藥性有關(guān)（這難道就是所謂的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換，哈哈）。類似地，黑色素瘤細(xì)胞可以沿著分化軌跡采用不同的狀態(tài)，由此分化程度更高的黑色素瘤對(duì)靶向突變BRAF的小分子(如vemurafenib)反應(yīng)良好（換句話說(shuō)就是越是分化好的對(duì)化療更敏感，越是分化的差的對(duì)這些治療不敏感，因?yàn)樗麄冇虚g質(zhì)特性）。奇怪的是，vemurafenib誘導(dǎo)的去分化增加了對(duì)鐵死亡的敏感性，這種去分化狀態(tài)也與免疫逃避有關(guān)，因?yàn)楹谏亓黾?xì)胞缺乏表達(dá)的黑素細(xì)胞特異性抗原。其他報(bào)道也描述了vemurafenib治療的黑色素瘤的顯著脂質(zhì)代謝改變，包括多不飽和脂肪酸的積聚。在這個(gè)特定的環(huán)境中，重要的是評(píng)估如何調(diào)節(jié)鐵死亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)的關(guān)鍵酶，如ACSL4，因?yàn)檫@最終可能為如何獲得對(duì)鐵死亡的敏感性提供缺失的機(jī)制環(huán)節(jié)（這里說(shuō)到的ACSL4其實(shí)也有人認(rèn)為他和GPX4一樣，是反應(yīng)鐵死亡敏感性的指標(biāo)）。有感興趣的小伙伴可以直接入手鐵死亡敏感性這個(gè)題，感覺(jué)挺有意思。這個(gè)問(wèn)題可能是決定鐵死亡臨床應(yīng)用的關(guān)鍵。
盡管，我們?nèi)匀徊煌耆私馐鞘裁打?qū)動(dòng)了這些低分化狀態(tài)和相關(guān)的鐵死亡敏感性，但一些機(jī)械性的線索正在浮出水面。如上所述，Viswanathan等人為ZEB1的參與提供了一個(gè)令人信服的案例，ZEB1是一種轉(zhuǎn)錄因子，據(jù)報(bào)道可以增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的干性、定植能力和代謝可塑性。有趣的是，ZEB1在體內(nèi)和體外也被報(bào)道是脂質(zhì)代謝和成脂命運(yùn)的中心調(diào)節(jié)器（逐漸通過(guò)脂質(zhì)代謝來(lái)闡述鐵死亡后續(xù)的過(guò)程）。這一表型結(jié)果與Gpx4的依賴性重疊，其潛在機(jī)制仍有待闡明，但可能取決于ZEB1驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜脂質(zhì)重塑。值得注意的是，不能排除對(duì)鐵死亡敏感的干細(xì)胞樣特征的替代驅(qū)動(dòng)因素。因此，需要更多的工作來(lái)確定ZEB1在不同模型中的確切作用，并牢固地將干性與提高對(duì)鐵死亡的敏感性聯(lián)系起來(lái)。
GPX4與炎癥
慢性炎癥狀態(tài)促進(jìn)和支持腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的概念被普遍接受，而慢性炎癥狀態(tài)長(zhǎng)期以來(lái)一直與一系列惡性腫瘤的發(fā)病率增加有關(guān)，這些惡性腫瘤包括但不限于食道癌、胃癌、肝癌、胰腺癌和結(jié)直腸癌。此外，上述幾種致癌突變和代謝狀態(tài)已被證明集中在炎癥表型上。簡(jiǎn)單地說(shuō)，慢性炎癥可以被定義為通過(guò)失去一系列促炎和抗炎分子(如脂質(zhì)衍生介質(zhì))的微調(diào)調(diào)節(jié)而不能解決最初的炎癥過(guò)程。在此背景下，關(guān)于gpx4活性抑制花生四烯酸產(chǎn)生20烷類化合物的早期報(bào)道尤其有助于合理解釋gsh-gpx4軸的下調(diào)和磷脂過(guò)氧化水平的增加如何使癌細(xì)胞受益（也就是抑制GPX4活性可以促進(jìn)炎癥表型，從而有利于慢性炎癥表型誘發(fā)癌癥過(guò)程）。
具體地說(shuō)，二十烷類化合物的生物合成是由特定的雙加氧酶，環(huán)氧合酶(Coxs)或脂氧合酶(Loxs)催化的aa的立體特異性氧合啟動(dòng)的，這個(gè)過(guò)程可以產(chǎn)生HETE和PGE2.這些酶的活性直接受細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)的控制，也就是所謂的過(guò)氧化張力。過(guò)氧化張力指的是細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化的穩(wěn)態(tài)水平，它最終是激活lox和COXs所必需的。因此，半胱氨酸代謝和GSH–GPX4活性通過(guò)降低細(xì)胞內(nèi)過(guò)氧化張力直接抑制這些酶的激活。在允許的條件下，AA可通過(guò)COX途徑（產(chǎn)生前列腺素，包括PGE2和血栓素）或LOX途徑（產(chǎn)生白三烯和羥基二十碳四烯酸（HETEs））的作用，代謝成不同的類花生酸。此外，AA還可以作為細(xì)胞色素P450家族酶（產(chǎn)生環(huán)氧二十碳三烯酸和HETEs）的底物。但由于這些酶的活性與細(xì)胞內(nèi)的過(guò)氧化張力沒(méi)有直接聯(lián)系，因此預(yù)計(jì)GPX4不會(huì)影響AA代謝的這一分支。
重要的是，在沒(méi)有這些酶的情況下，通過(guò)金屬催化的自由基介導(dǎo)的脂質(zhì)自氧化，也可以生成類二十碳酸分子，最終形成異丙醇。在這方面，有報(bào)道稱鐵死亡敏感細(xì)胞和經(jīng)歷過(guò)鐵死亡的細(xì)胞，其特征是大量釋放氧化脂質(zhì)介質(zhì)，盡管這些物種的特性尚未被徹底描述，尤其是在不同水平的GPX4活性下。因此，這應(yīng)該被視為進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。也可以認(rèn)為，鐵死亡癌細(xì)胞可以作為AAs的供體，進(jìn)行類花生酸的跨細(xì)胞生物合成。此外，通過(guò)與腫瘤微環(huán)境中存在的多種不同細(xì)胞類型的合作，跨細(xì)胞生物合成可能參與產(chǎn)生影響抗腫瘤免疫的生物活性免疫調(diào)節(jié)AA代謝物。因此，人們很容易推測(cè)，在癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間的串?dāng)_過(guò)程中，也可能發(fā)生類似的機(jī)制。
以上的概念對(duì)于協(xié)調(diào)細(xì)胞自主功能如何調(diào)節(jié)細(xì)胞間通訊很重要，然而，循環(huán)中的非細(xì)胞自主因素，如腫瘤壞死因子（TNF）、前列腺素E2、白細(xì)胞介素6（IL-6）和IL-1β，也必須加以考慮。事實(shí)上，這些分子中的一些已經(jīng)被證明直接影響癌細(xì)胞中GPX4的水平和活性。結(jié)果表明，TNF處理細(xì)胞導(dǎo)致GPX4持續(xù)下調(diào)，這是產(chǎn)生脂質(zhì)介質(zhì)所必需的。TNF和IL-1β是PTGS2的強(qiáng)誘導(dǎo)劑，慢性暴露于這些促炎性細(xì)胞因子可產(chǎn)生PTGS2的高活性狀態(tài)，并伴有低GPX4活性。在高脂飲食誘導(dǎo)的慢性炎癥模型中，Gpx4半抗原缺乏小鼠表現(xiàn)出強(qiáng)烈的慢性炎癥狀態(tài)，其特征是TNF、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）、IL-6和IL-1β升高。不幸的是，這項(xiàng)研究的作者沒(méi)有進(jìn)一步探討特定的脂質(zhì)介質(zhì)的作用。最終，這個(gè)概念可能是一個(gè)整體的簡(jiǎn)化，因?yàn)轭愌装Y狀態(tài)的細(xì)胞產(chǎn)生的類花生酸可能是促炎或抗炎的，這取決于氧化酶和脂質(zhì)底物，這需要進(jìn)一步的研究，旨在闡明這些氧化脂質(zhì)介質(zhì)的特性不同的癌癥背景。
值得強(qiáng)調(diào)的是，GPX4的活性不僅對(duì)癌細(xì)胞的生存，而且對(duì)免疫細(xì)胞的生存都至關(guān)重要。在這方面，利用基因工程小鼠模型，已經(jīng)證明髓系細(xì)胞中Gpx4的缺失會(huì)增加膿毒性致死率。髓系Gpx4基因敲除也通過(guò)增加腸上皮細(xì)胞的遺傳不穩(wěn)定性來(lái)刺激腸道腫瘤的發(fā)生。對(duì)T細(xì)胞的進(jìn)一步研究表明，缺乏GPX4的抗原特異性CD8+和CD4+T細(xì)胞不能擴(kuò)張，不能保護(hù)宿主小鼠免受急性淋巴細(xì)胞性脈絡(luò)膜腦膜炎病毒和利什曼原蟲(chóng)感染。這些研究表明GPX4在免疫中起著重要作用，并提示GPX4在某些免疫細(xì)胞中的表達(dá)調(diào)節(jié)將影響抗腫瘤免疫。這應(yīng)該是未來(lái)研究的一個(gè)富有成果的領(lǐng)域。
腫瘤鐵死亡與免疫重構(gòu)
眾所周知，死亡細(xì)胞，主要是在細(xì)胞凋亡的背景下，通過(guò)細(xì)胞死亡過(guò)程中產(chǎn)生的一系列信號(hào)，如“找到我”和“吃掉我”信號(hào)與免疫細(xì)胞進(jìn)行通信。這些信號(hào)允許免疫細(xì)胞在組織中正確定位死亡（即凋亡）細(xì)胞，并介導(dǎo)免疫細(xì)胞在組織內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。因此，可以想象，與細(xì)胞凋亡類似，鐵死亡細(xì)胞會(huì)釋放不同的“發(fā)現(xiàn)自我”信號(hào)，包括脂質(zhì)介質(zhì)，將抗原呈遞細(xì)胞（APCs）和其他免疫細(xì)胞吸引到鐵死亡細(xì)胞的位置。與細(xì)胞凋亡不同，目前尚不清楚鐵死亡癌細(xì)胞是否真的釋放了這樣一組信號(hào)。然而，最近有研究表明，鐵死亡腫瘤細(xì)胞在體外被巨噬細(xì)胞有效地吞噬，支持了這種信號(hào)的存在。潛在的信號(hào)是鐵死亡細(xì)胞釋放的AA氧化產(chǎn)物，可能調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫。在這方面，據(jù)報(bào)道，鐵死亡細(xì)胞釋放氧化脂質(zhì)介質(zhì)。因此，可以想象，lox除了作為鐵死亡信號(hào)氧化酯化多不飽和脂肪酸（pufa）的作用外，還可以促進(jìn)鐵死亡腫瘤細(xì)胞釋放免疫調(diào)節(jié)信號(hào)，從而影響抗腫瘤免疫。研究表明，在誘導(dǎo)性GPX4耗竭的情況下，鐵死亡細(xì)胞可釋放類二十碳酸，如5-HETE、11-HETE和15-HETE，而增加GPX4活性可減少促炎性脂質(zhì)介質(zhì)（5-HETE和LTB4）的產(chǎn)生，并抑制由NF-κB途徑激活驅(qū)動(dòng)的促炎特征TNF或IL-1β。值得注意的是，LTB4是一種公認(rèn)的促炎性白三烯，在致癌過(guò)程中具有重要作用。
與自由二十烷酸作為信號(hào)分子調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的更為確定的作用不同，對(duì)酯化類二十烷酸的研究較少，后者是脂氧合酶直接作用于磷脂中的sn-2脂肪酸或?qū)⒂坞x二十烷酸重新酯化到磷脂池中而得到的產(chǎn)物，盡管人們對(duì)它們的生物學(xué)作用越來(lái)越感興趣。對(duì)發(fā)生鐵死亡的細(xì)胞進(jìn)行的脂質(zhì)體分析發(fā)現(xiàn)，雙氧和三氧合的含AA磷脂酰乙醇胺（PE）物種的積累，可能是通過(guò)花生四烯酸鹽15脂氧合酶（ALOX15）的作用產(chǎn)生的。細(xì)胞外氧化PE及其產(chǎn)物或其氧化分解（所謂氧化截短磷脂）或水解（例如溶血性磷脂和氧化性溶血性磷脂）的生物效應(yīng)大多是未知的，但是，溶血磷脂對(duì)APCs的吸引作用已被證明對(duì)凋亡細(xì)胞。據(jù)報(bào)道，ALOX15衍生的脂質(zhì)介質(zhì)調(diào)節(jié)樹(shù)突狀細(xì)胞（DC）成熟和調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)。具體而言，氧化磷脂酰膽堿通過(guò)激活轉(zhuǎn)錄因子NRF2抑制DC成熟，并抑制T輔助細(xì)胞17（TH17）的分化。
類似地，已經(jīng)有研究表明，巨噬細(xì)胞清除凋亡細(xì)胞的效率可以通過(guò)外化磷脂的氧化狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)。這一概念得到了以下事實(shí)的支持：與缺乏這種氧化信號(hào)的細(xì)胞相比，暴露在外質(zhì)膜上的過(guò)氧化磷脂酰絲氨酸（PS）的凋亡細(xì)胞被巨噬細(xì)胞吞噬的效率更高。值得注意的是，氧化的PE在體內(nèi)外均能阻斷小鼠炎性巨噬細(xì)胞吞噬凋亡細(xì)胞。此外，氧化脂質(zhì)和脂滴也參與了抗腫瘤免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)。在腫瘤微環(huán)境中，樹(shù)突狀細(xì)胞積聚了大量含氧中性脂質(zhì)，而PUFA三酰甘油和游離多不飽和脂肪酸形成了大的脂滴，導(dǎo)致交叉呈遞缺陷和抗腫瘤免疫功能受損。
癌細(xì)胞鐵死亡與免疫系統(tǒng)有諸多相互作用，其中最關(guān)鍵的是吞噬和遷移、成熟、抗原處理和樹(shù)突狀細(xì)胞的交叉呈遞。上面詳述的每一步都有可能被鐵死亡癌細(xì)胞產(chǎn)生的氧化PL所調(diào)節(jié)，但這一聯(lián)系還沒(méi)有實(shí)驗(yàn)性地解決。
除了脂類介質(zhì)外，已經(jīng)有研究表明不同類型的鐵死亡癌細(xì)胞可以以依賴自噬的方式釋放高遷移率族盒1（HMGB1），HMGB1屬于細(xì)胞內(nèi)分子家族，稱為損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）。一旦釋放到細(xì)胞外，它們獲得免疫刺激特性并作為佐劑發(fā)揮作用，從而通過(guò)與模式識(shí)別受體結(jié)合來(lái)激活固有和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。HMGB1是腫瘤細(xì)胞免疫原性所必需的關(guān)鍵元素之一，在這方面，有報(bào)道稱，RAGE（也稱為AGER）是HMGB1介導(dǎo)的TNF在巨噬細(xì)胞中釋放以響應(yīng)鐵死亡細(xì)胞所必需的。盡管這項(xiàng)研究強(qiáng)烈地表明鐵死亡癌細(xì)胞在本質(zhì)上可能是免疫原性的，與壞死性癌細(xì)胞相似，還需要進(jìn)一步的工作來(lái)實(shí)驗(yàn)性地驗(yàn)證鐵死亡癌細(xì)胞的免疫原性，并更好地了解它們?cè)诳拱┲委熤械淖饔谩?strong>同樣重要的是，研究免疫原性是否會(huì)受到不同的鐵死亡誘導(dǎo)策略的影響，包括納米顆粒、系統(tǒng)xc-抑制劑和GPX4抑制劑。在非癌癥模型中，一些間接證據(jù)表明鐵死亡與先天性免疫細(xì)胞的吸引和激活有關(guān)。此外，在一個(gè)心臟損傷模型中，鐵死亡細(xì)胞以TLR4–TRIF依賴性方式吸引中性粒細(xì)胞，這表明鐵死亡細(xì)胞死亡時(shí)釋放了DAMP，從而觸發(fā)TLR4信號(hào)。有趣的是，一套特定的化療藥物（例如，阿霉素）可以誘導(dǎo)免疫源性凋亡，這與鐵死亡類似，可以誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的吸引，而鐵死亡細(xì)胞可以由先天性免疫系統(tǒng)以TLR4依賴的方式感測(cè)。眾所周知，在化療或放療期間，樹(shù)突狀細(xì)胞需要通過(guò)TLR4信號(hào)來(lái)有效地處理和交叉呈遞來(lái)自免疫原性凋亡的腫瘤細(xì)胞的抗原。因此，未來(lái)的研究將揭示TLR4是否是誘導(dǎo)免疫反應(yīng)在對(duì)抗抗鐵死亡腫瘤細(xì)胞所必需的。綜上所述，這些結(jié)果突出了鐵死亡細(xì)胞能夠釋放這種“找到我”信號(hào)的概念。
鐵死亡、前列腺素與免疫逃避
前列腺素和最近的PGE2作為重要的免疫調(diào)節(jié)劑引起了廣泛的關(guān)注。因?yàn)橐呀?jīng)證明，在癌細(xì)胞中誘導(dǎo)鐵死亡與PTGS2的表達(dá)和PGE2的釋放有關(guān)，因此可以想象，如果達(dá)到足夠的水平，可能會(huì)發(fā)生從抗腫瘤到免疫抑制的轉(zhuǎn)變，從而導(dǎo)致腫瘤的進(jìn)行性生長(zhǎng)，這需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。有趣的是，PGE2的釋放發(fā)生在任何細(xì)胞死亡之前，這表明降低GPX4的活性確實(shí)足以維持ptgs2的活性狀態(tài)。研究表明，PGE2是一種主要的免疫抑制因子，其來(lái)源于一種黑色素瘤小鼠模型，該模型被設(shè)計(jì)成表達(dá)突變體BrafV600E，這也是在患者中發(fā)現(xiàn)的最常見(jiàn)的突變。在這個(gè)模型中，PGE2的產(chǎn)生足以削弱傳統(tǒng)的1型樹(shù)突狀細(xì)胞（cDC1）依賴的CD8+T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫控制。進(jìn)一步的研究表明PGE2通過(guò)抑制NK細(xì)胞分泌的趨化因子CCL5和XCL1來(lái)抑制cDC1s向腫瘤部位的浸潤(rùn)。關(guān)于PGE2的作用及其下游信號(hào)的研究還不是很詳細(xì)，但是早期的研究提供了PGE2對(duì)NK細(xì)胞有很強(qiáng)的免疫抑制作用的證據(jù)。除了靶向NK細(xì)胞活性外，PGE2還通過(guò)下調(diào)促進(jìn)腫瘤募集的趨化因子受體直接阻礙CDC1。因此，PGE2通過(guò)作用于至少兩種先天免疫系統(tǒng)的細(xì)胞，NK細(xì)胞和cDC1s而損害抗腫瘤免疫。此外，PGE2還直接抑制細(xì)胞毒性T細(xì)胞作用63，強(qiáng)調(diào)其作為主要免疫抑制介質(zhì)的作用，干擾抗癌免疫的多個(gè)方面。最近，有研究表明，在化療周期中，PGE2從腫瘤和鄰近細(xì)胞中釋放出來(lái)，這對(duì)腫瘤干細(xì)胞的腫瘤再增殖至關(guān)重要，這一過(guò)程被共靶向PTGS2阻斷。因此，我們很容易推測(cè)，作為導(dǎo)致GPX4活性降低的程序的一部分，對(duì)鐵死亡敏感的腫瘤可能會(huì)釋放更多的PGE2。事實(shí)上，針對(duì)快速循環(huán)細(xì)胞的化療最終會(huì)選擇這些間充質(zhì)樣狀態(tài)，然后這些狀態(tài)會(huì)生成PGE2，從而最終為鐵死亡敏感的癌細(xì)胞群富集。
這在觸發(fā)鐵死亡和預(yù)期的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)時(shí)提供了一個(gè)重要的考慮因素。因此，推斷在腫瘤體中，一小部分經(jīng)歷鐵死亡的細(xì)胞可能抑制免疫系統(tǒng)并允許生長(zhǎng)，這是很有爭(zhēng)議的。最終，在不同水平的GPX4表達(dá)和活性下，深入描述由AA（和其他脂肪酸）生成的二十烷酸的特征對(duì)于驗(yàn)證這一假設(shè)至關(guān)重要。這是相關(guān)的，因?yàn)樵贕PX4活性部分喪失的情況下會(huì)產(chǎn)生特定的免疫抑制類二十烷酸?？梢韵胂螅阼F死亡，這些免疫抑制性二十烷酸就會(huì)消失。不可否認(rèn)的是，有更多的工作需要了解鐵死亡性腫瘤細(xì)胞在抗腫瘤免疫中的免疫調(diào)節(jié)作用。
結(jié)束語(yǔ)
雖然在我們對(duì)癌基因狀態(tài)如何導(dǎo)致對(duì)鐵死亡的敏感性的理解方面已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，但對(duì)于這最終如何使癌細(xì)胞持續(xù)存在和增殖的問(wèn)題知之甚少。這里提出的觀點(diǎn)是，這種鐵死亡敏感的狀態(tài)允許癌細(xì)胞產(chǎn)生脂源性介質(zhì)，這些介質(zhì)能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間的信號(hào)通路，包括受體酪氨酸激酶（RTK）信號(hào)，從而導(dǎo)致癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。此外，不同脂質(zhì)氧化酶（例如，lox和PTGS2）之間的復(fù)雜相互作用為在腫瘤部位結(jié)合和調(diào)節(jié)它們提供了新的可能性，從而允許有效的免疫應(yīng)答并增強(qiáng)鐵死亡細(xì)胞的免疫原性。因此，我們必須先了解這些不同的含氧脂質(zhì)介質(zhì)的作用，然后才能探索誘導(dǎo)鐵死亡有效殺死腫瘤細(xì)胞的潛力。人們不能忽視鐵死亡癌細(xì)胞可能是一把雙刃劍，類似于活性氧（ROS）和脂質(zhì)ROS在RTK信號(hào)傳導(dǎo)中的作用，如果是這樣的話，確定抑制腫瘤生長(zhǎng)的鐵死亡和驅(qū)動(dòng)癌癥進(jìn)展的鐵死亡之間的區(qū)別是至關(guān)重要的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，必須更好地了解控制鐵死亡的分子事件，這將有助于確定有效殺死癌細(xì)胞的方法，同時(shí)防止其他癌細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視。
