Nrf2 x GPX4

关注并星标CPHI制药在线 随着现代化分离鉴定技术的不断优化，从天然产物中筛选发现高效、高选择性、低毒性的靶向抗AD活性成分成为抗AD药物研发的重要途径之一。上篇介绍了多糖类、皂苷类、酚类和黄酮类等天然成分的抗AD作用，本文继续介绍醌类、苯丙素类、萜类、生物碱类和内酯类等天然成分的抗AD作用。 相关阅读：《天然活性成分治疗阿尔茨海默病研究进展（上篇）》 5 醌类 大黄酸是大黄中的蒽醌类成分，可通过上调SIRT1/过氧化物酶体增殖物激活受体γ 共激活因子-1α（PGC-1α）途径改善线粒体功能，缓解氧化应激，降低AD小鼠脑内Aβ病理和神经炎症。番泻叶苷A 能够减轻AD中的细胞凋亡、铁死亡、氧化应激和炎症，其作用机制与抑制肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF6）/NF-κB轴相关。紫草素是从紫草中提取的萘醌类化合物，研究发现紫草素可能通过抑制NF-κB/MAPKs信号通路，减轻D-半乳糖（D-gal）诱导的衰老小鼠模型的空间学习记忆障碍、氧化应激、炎症和神经元损伤。 6 苯丙素类 毛蕊花糖苷源自肉苁蓉，能够通过阻断NF-κB通路抑制神经炎症，改善能量代谢，减少Aβ 沉积和Tau过磷酸化，抑制ERS减少细胞凋亡等途径发挥神经保护作用。反式桂皮醛大量存在于肉桂等植物体内，可降低AD小鼠脑内p-Tau水平，抑制神经炎症，改善NMDAR介导的突触功能障碍。厚朴酚是厚朴的主要活性成分，能够通过调节PI3K/Akt和NF-κB信号通路抑制神经炎症和突触功能障碍，并促进神经元和小胶质细胞自噬，抑制β-和γ-分泌酶活性，增强Aβ 降解酶活性，从而抑制Aβ 沉积和细胞凋亡，改善AD小鼠记忆障碍。连翘酯苷A提取自连翘的干燥果实，研究发现连翘酯苷A可显著增强AD小鼠脑内多巴胺能信号，抑制铁沉积和脂质过氧化，通过靶向激活Nrf2/GPX4轴调节铁死亡介导的神经炎症，发挥抗AD 特性。 7 萜类 芍药苷普遍存在于芍药科植物中，芍药苷可通过抑制 p53介导铁死亡增强AD小鼠的认知和行为能力。京尼平苷酸能够激活PI3K/Akt/生长相关蛋白43（GAP43）调节轴，缓解AD病程中Aβ 积累、神经元凋亡、炎症和轴突损伤。梓醇是地黄的主要活性成分之一，能够减轻Aβ沉积和神经炎症，改善AD小鼠的认知能力。体外研究发现，梓醇可以通过上调去整合素金属蛋白酶（ADAM）10 表达减少Aβ 生成，并能减轻BBB 破坏，促进可溶性Aβ跨 BBB外排清除。疟疾药物青蒿素可通过降低病理蛋白的表达、抗氧化、抗炎、抗凋亡等途 径改善AD小鼠的认知能力。广藿香醇可通过调节APP的加工抑制Aβ斑块沉积，减轻Tau蛋白过磷酸化、神经炎症和肠道菌群失调，改善AD小鼠焦虑相关行为缺陷和认知障碍。此外，广藿香醇还可作为选择性雌激素受体β（ERβ）激动剂，促进MG 吞噬Aβ，改善突触完整性，有效减轻雌性APP/PS1小鼠的学习记忆障碍。丹参酮ⅡA被广泛应用于治疗心血管疾病。研究表明，丹参酮ⅡA在体内和体外均可发挥较强的抗AD 作用，包括促进 Aβ转运，降低 Tau 磷酸化水平，逆转胆碱能系统功能障碍，抑制氧化应激、炎症反应及凋亡等。雷公藤红素提取于雷公藤的根皮部，可激活转录因子 EB（TFEB）介导的自噬，促进磷酸化Tau 聚集体的降解，明显改善记忆缺陷。黄芪甲苷通过增加PPARγ表达，抑制神经炎症并减少APP裂解生成Aβ，改善大鼠认知学习能力。 8 生物碱类 生物碱是主要存在于植物中的一种含氮碱性化合物及少量具有明显生物活性但不含碱性的含氮有机化合物。 石杉碱甲是生物碱类抗AD新药，是一种高效高选择性的中枢AChE抑制剂。临床前试验证实石杉碱甲对一系列认知障碍模型动物的学习和记忆均有改善作用。石杉碱甲除了抑制AChE 活性外，还可通过调节APP加工及减少海马体中Aβ累积等途径对神经产生保护作用。同时还可降低淀粉样蛋白结合醇脱氢酶（ABAD）水平且进一步降低Aβ 和ABAD复合物水平从而缓解APP/PS1小鼠的线粒体功能障碍。黄连素可以抑制细胞外淀粉样斑块及细胞内神经纤维缠结，还可以促进受损神经的轴突延伸和轴突再生，用于治疗神经退行性疾病。紫堇总生物碱可以升高AD模型大鼠的SOD、CAT 水平，降低ROS、MDA、IL-1β、TNF- α水平，降低 Aβ、NF-κB 蛋白的表达，增加MAP2蛋白的表达。金钗石斛总生物碱可通过增加Aβ 的清除、激活自噬活性、上调Klotho，从而对SAMP8小鼠与衰老相关的认知功能缺损、神经元衰老、损伤和丢失具有保护作用。还可通过增加海马和皮层中 BDNF、GDNF和CNTF的表达减少神经元凋亡及突触丢失，改善Aβ诱导的小鼠空间学习和记忆障碍。吴茱萸碱可减少AD小鼠脑内Aβ42的沉积，增加血清中Aβ42的水平，但对 Aβ40无显著影响，此外吴茱萸碱还能抑制氧化应激，在AD小鼠中枢胆碱能系统中，吴茱萸碱可显著升高血清中ACh和胆碱乙酰转移酶的水平，降低血清、下丘脑和大脑中乙酰胆碱酯酶的水平。苦参碱和氧化苦参碱均是从苦参中提取的生物碱，一定条件下可相互转化。研究发现，苦参碱可抑制Aβ 聚集，阻断RAGE的配体结合位点减弱Aβ刺激下RAGE通路的激活，减轻 Aβ诱导的神经毒性和炎症反应。同样的，氧化苦参碱也具有抗神经炎症的作用，其抗炎活性与其调控MAPKs和NF-κB 信号通路有关。异钩藤碱通过抑制c-Jun氨基末端激酶（JNK）信号通路的激活，减少Aβ 生成和沉积、Tau过度磷酸化和神经炎症，从而改善AD 小鼠的认知障碍。小檗碱从黄连中分离而得，研究发现小檗碱能够通过激活Nrf2并增加下游信号级联反应，减少异常铁积累和脂质过氧化产物抑制铁死亡，减轻AD小鼠脑内Aβ 斑块、Tau蛋白过度磷酸化和神经元丢失。 9 内酯类 研究表明1，6-O，O-二乙酰旋覆花内酯可以减轻LPS诱导的BV-2小胶质细胞的神经炎症反应，减轻6月龄5x FAD小鼠的认知障碍、还能显著降低AD小鼠脑组织中淀粉样斑块的积累、Aβ的表达、Tau 蛋白的磷酸化和BACE1 的表达。双氢青蒿素（DHA）可改善 APP/PS1 小鼠记忆和认知功能障碍，减少β淀粉样斑块沉积，降低Aβ40和Aβ42水平，改善APP/PS1 小鼠大脑神经元过度凋亡。雷公藤甲素能改善Aβ注射小鼠的空间学习及记忆，降低Aβ的表达，此外，雷公藤甲素还能降低Aβ42注射小鼠炎症细胞因子的表达，降低氧化损伤。银杏内酯B能改善SAMP8小鼠的认知功能障碍，与氧化应激、炎症和核转录因子E2相关因子2/谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）介导的铁死亡途径的减弱有关。藁本内酯是当归挥发油的主要成分，具有抑制小胶质细胞的激活和促炎细胞因子产生的作用，对神经炎症具有一定的治疗作用。穿心莲内酯能够调节AD患者血清的IL-1β、IL-6及TNF-α水平，减轻炎性反应。白果内酯和银杏内酯B 均源自银杏叶中，白果内酯能够抑制信号转导及转录激活因子3（STAT3）依赖的炎症细胞因子的释放，并促进Aβ 降解酶的表达，以挽救神经元缺陷。银杏内酯B通过自噬降解途径抑制NLRP3炎症小体的激活，减轻AD小鼠神经炎症和认知障碍。 天然产物类型多样，药理活性广泛，一直以来是新药研发的重要源头。但是，目前在天然产物成分治疗AD 领域仍存在一些不足之处，如天然产物中化学成分的复杂性使得其活性成分和作用机制难以准确确定，研究和开发过程相对较为困难；其次，中药制剂的质量和含量难以保证，可能导致不同批次之间的差异，影响临床疗效的稳定性；另外，尽管许多中药被传统上用于治疗认知障碍，但其科学验证和临床疗效仍需要更多严格的随机对照研究支持，以及药物相互作用，一些天然产物成分可能与化学药物相互作用，影响药物代谢和疗效，需要更多关于安全性的研究，一些天然抗AD活性成分存在生物利用度低、难以透过血脑屏障等问题，需进一步结构修饰和优化，或采用剂型改造和联合用药等方法，提高对靶点的选择性与抗AD疗效等。       参考资料 [1]黄丹蓉,程亚敏,冯紫涵,等.基于靶点机制的抗阿尔茨海默病天然活性成分研究进展[J].天然产物研究与开发,2023,35(10):1808-1819. [2]曹珊,陈智慧,秦静琪,等.中药及其有效成分治疗阿尔茨海默病研究进展[J].中国实验方剂学杂志,2024,30(10):258-268. [3]杜正彩,胡润华,李瑞林,等.治疗阿尔茨海默病中药化学成分及机制的研究概况[J].中国实验方剂学杂志,2024,30(05):236-245. 作者简介：小米虫，药品质量研究工作者，长期致力于药品质量研究及药品分析方法验证工作，现就职于国内某大型药物研发公司，从事药品检验分析及分析方法验证。 END 【智药研习社抗体系列直播预告】 来源：CPHI制药在线 声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。 投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com ▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼ 点击阅读原文，进入智药研习社~

关注并星标CPHI制药在线 阿尔茨海默病(Alzheimer's disease，AD)是一种神经系统退化性疾病，多发于65岁以上老年人群。目前，AD发病机制尚未完全明晰，其机理复杂，发生发展涉及多种机制，基于AD的病理特征，主要包括Aβ学说、tau蛋白学说、胆碱能损伤学说、免疫炎症学说和肠道微生物群等。天然产物中蕴涵多样化的活性成分，具有多组分、多靶点作用的特色和优势，符合AD多因素、多种病理机制的神经系统性病变发病特点。随着现代化分离鉴定技术的不断优化，从天然产物中筛选发现高效、高选择性、低毒性的靶向抗AD活性成分成为抗AD药物研发的重要途径之一。 01 多糖类 多糖是能够维持生命活动的链状聚合物，通过醛糖或酮糖脱水形成的糖苷键线性或分枝连接而成，普遍存在于植物、动物和微生物组织中。具有药效作用的活性多糖主要存在于菌类、藻类、根茎类药材中。其中有抗AD药理作用的多糖主要包括五味子多糖、当归多糖、灵芝多糖、茯苓多糖、绞股蓝多糖、枸杞多糖、桦褐孔菌多糖、平菇菌多糖、灰树花多糖、黄精多糖、阿里红多糖、红豆杉多糖、姬松茸多糖、肉苁蓉多糖、山茱萸多糖等。当归多糖和地黄多糖均可通过调节胆碱能系统功能、抗氧化应激及炎症反应改善记忆障碍。枸杞多糖能够减少淀粉样病理，促进AD小鼠海马神经发生，提高受损的长时程增强（LTP）。蒸制黄精多糖可通过Nrf2/血红素氧合酶-1（HO-1）信号通路减轻氧化应激、神经炎症和突触损伤来减轻AD。肉苁蓉多糖能够恢复肠道菌群稳态，缓解氨基酸失衡、外周炎症和氧化应激，从而改善D-gal诱导的衰老模型小鼠的认知能力。 02 皂苷类 皂苷类皂苷是由皂苷配基与糖、糖醛酸等缩合而成的苷类化合物，结构上分为甾体皂苷和三萜皂苷。目前皂苷类成分治疗 AD 的报道中，研究较多的是三七及人参皂苷。现代药理研究表明皂苷类化合物主要通过减轻Aβ聚集、抗氧化应激损伤、抗神经元损伤、降低Tau蛋白磷酸化水平、调控 ACh代谢等作用，改善 AD引起的脑损伤。细叶远志皂苷源自远志的根部，通过维持钙蛋白酶系统稳定，抑制氧化应激、铁死亡和神经元凋亡等多种途径改善突触损伤和记忆障碍。人参皂苷CK是二醇型人参皂苷在体内的代谢产物；研究发现，人参皂苷CK通过调控APP及相关剪切和降解酶，调节Aβ单体生成和清除之间的平衡，与Aβ 单体结合抑制Aβ聚集体的形成，并能激活Nrf2通路，抑制Aβ诱导的神经元氧化损伤，减少神经元凋亡，改善神经元突触功能障碍。人参皂苷Rk3是热处理人参中一种重要而罕见的皂苷，通过激活单磷酸腺苷活化蛋白激（AMPK）/Nrf2通路产生抗氧化和神经保护作用，有效地减轻小鼠的认知障碍和病理，且治疗效果优于阳性药多奈哌齐。 03 酚类 紫檀芪是白藜芦醇的甲基化衍生物，研究发现紫檀芪可以显著减少AD小鼠脑内Aβ聚集，抑制神经炎症，体外研究进一步证实紫檀芪可阻断Toll样受体4（TLR4）和髓样分化蛋白 2（MD2）的相互作用，抑制 TLR4介导的炎症反应，并通过自噬依赖机制调控细胞对Aβ1-42寡聚体（oAβ1-42）的内吞作用。此外，紫檀芪还通过激活SIRT1/核因子E2相关因子2（Nrf2）通路发挥抗氧化作用，抑制线粒体依赖的细胞凋亡，改善神经元的可塑性。天麻素是从天麻的干燥根块中提取的有机化合物，可通过部分靶向“微生物-肠-脑”轴和减轻神经炎症，维持肠道屏障和BBB完整性来改善AD小鼠模型的记忆。红景天苷是红景天的主要活性成分，可直接与Nrf2结合并抑制Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1（Keap1）-Nrf2复合物的形成，进而促进Nrf2介导的SIRT3转录发挥保护神经突起和线粒体的作用；还可靶向 NOD 样受体蛋白3（NLRP3）炎症小体抑制细胞焦亡，防止神经元损伤。此外，红景天苷可激活 Nrf2/谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）轴和铁转运，抑制神经元铁死亡，并能减少 CD8+T细胞浸润、MG 活化和炎症反应，改善AD小鼠认知障碍、Aβ积累和神经元丢失。 04 黄酮类 黄酮类化合物是经苯丙氨酸途径合成的一类化合物，普遍存在于中草药中。其在植物体内多与糖类结合成苷，或以游离的形式存在。天然黄酮类化合物可分为黄酮类、黄酮醇类、双氢黄酮类、双氢黄酮醇类、查耳酮类、异黄酮类等。现代药理研究表明黄酮类化合物可以从多靶点改善AD模型动物的认知功能障碍、减轻AD症状、抑制AD进程。 研究发现，川陈皮素、木犀草素能降低活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）水平，提高谷胱甘肽（GSH）及线粒体膜电位，减轻AD 模型氧化应激和线粒体功能障碍。川陈皮素还可通过调节磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）/蛋白激酶 B（Akt）、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）及NF-κB通路抑制神经炎症，通过激活沉默信息调节因子（SIRT）1/叉头框转录因子 O3a（Fox O3a）通路增强自噬，同时减轻胆碱能神经变性和病理蛋白沉积，发挥其抗 AD 作用。木犀草素可通过过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）依赖的途径调节β淀粉样前体蛋白水解酶1（BACE1）活性，并上调 IDE水平，从而抑制 Aβ 诱导的氧化应激、线粒体损伤和神经元凋亡。研究发现芦丁能够通过抑制p-Tau的产生和聚集治疗AD。柚皮素、金雀异黄酮均可通过激活自噬促进AD相关病理蛋白的降解清除。淫羊藿苷是淫羊藿的主要活性成分，不仅能够调节脑内胰岛素信号、葡萄糖转运蛋白（GLUTs）表达及APP加工途径，抑制Aβ积累和Tau 磷酸化；还可以调节BDNF/酪氨酸蛋白激酶受体B（Trk B）信号通路修复神经元损伤，增强突触可塑性，改善学习记忆障碍。此外，淫羊藿苷和金雀异黄酮还可通过抑制ERS介导的凋亡途径发挥神经保护作用。黄芩素主要来源于黄芩干燥根，黄芩素不 仅抑制CX3C趋化因子受体1（CX3CR1）/NF-κB 通路调控MG表型转化，减轻神经炎症；还可通过调节磷酸二酯酶（PDE）2A/PDE4亚型依赖的神经保护途径，上调突触相关蛋白表达，改善小鼠记忆障碍和神经元萎缩。槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸苷能调节肠道菌群及其代谢产物，改善脑内炎症和胰岛素抵抗，减轻Aβ 聚集和Tau磷酸化。 参考资料       [1]黄丹蓉,程亚敏,冯紫涵,等.基于靶点机制的抗阿尔茨海默病天然活性成分研究进展[J].天然产物研究与开发,2023,35(10):1808-1819.        [2]曹珊,陈智慧,秦静琪,等.中药及其有效成分治疗阿尔茨海默病研究进展[J].中国实验方剂学杂志,2024,30(10):258-268.        [3]杜正彩,胡润华,李瑞林,等.治疗阿尔茨海默病中药化学成分及机制的研究概况[J].中国实验方剂学杂志,2024,30(05):236-245. 作者简介：小米虫，药品质量研究工作者，长期致力于药品质量研究及药品分析方法验证工作，现就职于国内某大型药物研发公司，从事药品检验分析及分析方法验证。 来源：CPHI制药在线 声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。 投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com ▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼ 点击阅读原文，进入智药研习社~

在癌症治疗中，通过常规治疗方式诱导细胞凋亡，往往因治疗耐药性而受阻，这强调了探索替代细胞死亡途径的迫切需要。铁死亡是一种由脂质过氧化物在细胞膜上致命积累引发的调节性细胞死亡的铁依赖性形式，已成为肿瘤学中一个有前途的前沿领域。诱导铁死亡不仅可以抑制肿瘤生长，而且还具有增强免疫治疗反应和克服对现有癌症治疗的耐药性的潜力。本综述探讨了铁死亡在肿瘤抑制中的作用。 1. 铁死亡背景介绍 鉴于癌症作为主要死亡原因的持续全球影响，在肿瘤学领域寻求创新治疗策略仍然势在必行。虽然传统方法诱导常规细胞死亡，特别是细胞凋亡，但大量恶性肿瘤对诱导细胞凋亡的治疗表现出耐药性，因此需要探索诱导替代细胞死亡方式。近年来引起人们极大兴趣的一种方式是铁死亡，这是一种独特的铁依赖性调节细胞死亡形式，由脂质过氧化物在细胞膜上的过度积累诱导。铁死亡的调节取决于产生脂质过氧化物的促铁死亡细胞活动（方框1）和解毒这些过氧化物的铁死亡防御系统（方框2）之间的微妙平衡（图1）。当促铁死亡活性压倒铁死亡防御机制时，当这些防御在用铁死亡诱导剂 （方框2），脂质过氧化物在细胞膜上的过度积累会破坏膜的完整性，最终导致铁死亡（图1）。方框1 促进铁死亡的细胞活动 促进铁死亡的细胞活动包括各种正常的代谢过程，这些过程产生脂质过氧化物作为附带的副产物。这些过程涉及PUFA-PL的产生和过氧化以及铁和线粒体代谢（图1）。 多不饱和脂肪酸具有多个双键，在介导细胞信号传导和增强膜流动性方面起着关键作用;然而，它们也极易受到过氧化的影响。因此，具有高水平 PUFA-PL 的细胞膜对铁死亡敏感。PUFA-PLs的合成由ACSL4和溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3（LPCAT3）等关键酶协调（图2）。ACSL4 负责将游离 PUFA（如花生四烯酸）掺入其相应的 PUFA-CoA 中，而 LPCAT3 促进随后将 PUFA-CoA 整合到 PUFA-PL 中。PUFA-PLs的过氧化主要通过非酶促自氧化发生，涉及铁依赖性Fenton反应。铁也是促进脂质过氧化的酶的辅助因子，如细胞色素P450氧化还原酶和花生四烯酸脂氧合酶（图2）。 细胞通过调节铁的摄取、利用、储存和输出来细致地调节其细胞内不稳定的铁水平，这种平衡的变化决定了铁死亡的易感性。始终如一地，参与 PUFA-PL 合成、过氧化或细胞内不稳定铁水平降低的酶的遗传敲除或药理学抑制促进了癌细胞对铁死亡的抵抗力。癌细胞经常通过抑制这些促进铁死亡的代谢过程来规避铁死亡。 最后，线粒体内发生的代谢过程积极促进铁死亡。例如，电子传递链络合物的电子泄漏产生ROS，特别是超氧化物，随后通过超氧化物歧化酶转化为H2O2 。H2O2通过Fenton反应与不稳定的铁反应，生成催化脂质过氧化的羟基自由基。此外，线粒体内的多种生物合成和生物能量反应，如三羧酸循环和谷氨酰胺分解，也被确定为促进铁死亡的因素，可能是通过产生ROS和ATP。就ATP在铁死亡中的作用而言，ATP耗竭触发AMPK激活，进而通过限制特定PUFA-PLs的合成来抑制铁死亡;相反，ATP的产生抑制AMPK的激活，从而促进铁死亡。 方框2 铁死亡防御机制 铁死亡防御机制包括通过MUFA限制PUFA-PL合成，以及利用直接抵消脂质过氧化物的抗氧化防御系统（图1）。 油酸等MUFA含有单双键，使其具有抗过氧化性。MUFAs阻碍PUFA-PLs的产生及其随后的过氧化，可能通过从PL中置换PUFAs;因此，富含MUFA-PL的细胞膜表现出对铁死亡的抵抗力增强。MUFA-PL的合成受多种酶的调节：SCD1介导MUFA合成，而ACSL3和MBOAT 1/2促进MUFA随后掺入PLs中（图2）。抑制这些酶会使癌细胞更容易发生铁死亡。 细胞还进化出多种抗氧化系统，以有效中和脂质过氧化物，包括GPX4依赖性和不依赖性系统。GPX4依赖性系统被广泛认为是对抗铁死亡的主要防御系统，它依赖于SLC7A11促进的细胞外胱氨酸的摄取。在细胞内，胱氨酸转化为半胱氨酸，半胱氨酸是 GSH 生物合成的限速前体。GPX4利用GSH作为其主要辅因子直接淬灭脂质过氧化物，从而抑制铁死亡（图2）。 抑制SLC7A11介导的胱氨酸摄取的化合物（如erastin、IKE）或阻断GPX4活性或耗尽GPX4蛋白的化合物（例如RSL3、ML210、ML162、JKE-1674和FIN56），统称为FINs，可在许多癌细胞系中诱导强大的铁死亡细胞死亡。此外，其中一些化合物在各种临床前模型中表现出抗肿瘤作用，并有望用于癌症治疗。 不依赖 GPX4 的系统包含多种具有固有铁死亡抑制特性的自由基捕获抗氧化剂，包括还原形式的维生素 E 和 K、泛醇 （CoQH2） 和四氢生物蝶呤（BH4 ）（图 2）。这些自由基捕获抗氧化剂的铁死亡抑制潜力进一步受到负责其产生的大量代谢酶的控制。例如，FSP1、DHODH 和甘油-3-磷酸脱氢酶 2 将泛醌 （CoQ） 转化为其还原形式 CoQH 2 。VKORC1L1 和 FSP1 从各自的氧化对应物中产生还原形式的维生素 K，而 GTP 环水解酶 1 在产生 BH 4 中发挥作用（图 2）。这些酶的敲除或药理学抑制使癌细胞在不同情况下对铁死亡敏感。 图1. 促铁死亡和抗铁死亡活性影响肿瘤结局的动力学。 铁死亡具有独特的形态学和机制特征，使其有别于其他程序性细胞死亡途径，包括细胞凋亡、坏死性凋亡和细胞焦亡。在形态学上，铁死亡细胞表现出线粒体萎缩、线粒体膜密度增加和线粒体嵴减少。从机制上讲，程序性细胞死亡途径涉及独特的细胞信号级联，并由成孔蛋白和/或细胞死亡执行蛋白（例如，细胞凋亡中的半胱天冬酶、坏死性凋亡中的 MLKL 和细胞焦亡中的 gasdermin 蛋白）的激活触发。相反，铁死亡是由含有多不饱和脂肪酸 （PUFA-PL） 的氧化磷脂的致死性积聚引发的，这是由细胞代谢失衡引起的，而没有明显的成孔蛋白或细胞死亡执行蛋白的参与。因此，靶向铁死亡诱导的癌症疗法具有克服传统疗法所观察到的耐药性的潜力，这些疗法旨在触发其他程序性细胞死亡途径，例如在具有沉默半胱天冬酶表达和对细胞凋亡诱导疗法具有耐药性的肿瘤中。 2. 肿瘤抑制和铁死亡 越来越多的证据强烈支持铁死亡作为一种自然的抗肿瘤机制，通过与多种肿瘤抑制基因的相互作用发挥其抗肿瘤作用（图2）。有趣的是，特定肿瘤原癌基因的突变似乎为癌细胞获得了规避铁死亡的独特优势（图2）。此外，由癌症淋巴转移和肿瘤进展驱动的癌干细胞（CSCs）过程与抑制铁死亡密切相关。 图2：肿瘤抑制基因和癌基因在铁死亡调节网络中的作用 2.1 在铁死亡中促进肿瘤抑制因子的活性 TP53是最常见的突变肿瘤抑制基因，是将铁死亡与肿瘤抑制联系起来的突出例子之一。TP53通过直接结合到SLC7A11启动子或与泛素特异性蛋白酶7相互作用，降低SLC7A11的表达，从而促进铁死亡（图2）。此外，TP53可以通过调节其他参与细胞代谢的基因的表达，如精胺/精胺N1-乙酰转移酶1、铁氧还蛋白、谷氨酸酶2和维生素K氧化还原酶复合物亚基1样1（VKORC1L1），来增强铁死亡。有趣的是，无法诱导细胞凋亡、衰老或细胞周期停滞的乙酰化缺陷突变体的TP53仍然保留促进铁死亡和抑制肿瘤生长的能力。相反，无法诱导铁死亡的其他TP53突变体也失去了它们的肿瘤抑制功能。这些研究强调了TP53在铁死亡介导的肿瘤抑制中的关键作用。 然而，进一步的研究揭示了TP53在铁死亡调节中更为复杂的作用。研究表明，TP53可以增加非钙依赖磷脂酶A2β（iPLA2β）的表达，这是一个负责从磷脂酸甘油酯（PLs）的甘油骨架上切除酰基的酶（图2）。iPLA2β在脂质代谢中的作用导致氧化性PL水平降低，并增强癌细胞对铁死亡的抵抗力。因此，在这种情况下，TP53介导的iPLA2β表达上调似乎对抗TP53的促铁死亡功能，而不是促进铁死亡。此外，在其他癌细胞环境中，TP53甚至可能对铁死亡产生抑制作用。通过促进p21-谷胱甘肽（GSH）轴或抑制二肽基肽酶4（DPP4）活性来实现这种抑制。这些观察结果表明，TP53在调节癌细胞对铁死亡的敏感性方面具有双重作用，并且这种双重作用取决于环境。 其他肿瘤抑制蛋白对SLC7A11的负调节进一步突出了铁死亡调节在肿瘤抑制中的关键作用（图2）。BAP1去除SLC7A11启动子上的H2A单泛素化，抑制半胱氨酸摄取，促进铁死亡。这种机制有助于BAP1介导的体内肿瘤抑制。同样，肿瘤抑制因子AMER1已被证明与SLC7A11和铁蛋白轻链相互作用，促进它们的蛋白质降解，并使结肠癌细胞易于铁死亡。AMER1缺乏增强结肠癌细胞对铁死亡的抵抗力，从而促进转移。 由于像KEAP1和ARF这样的肿瘤抑制因子对NRF2的控制，进一步阐明了铁死亡与肿瘤抑制之间的联系（图2）。KEAP1将NRF2定位到蛋白酶体降解，而ARF抑制NRF2的转录活性。KEAP1或ARF的丢失导致NRF2活化，通过协调多个与铁死亡防御和铁代谢相关的基因的调节来提供对铁死亡的保护。KEAP1或ARF介导的抑制NRF2对铁死亡的活化可能是一个重要的肿瘤抑制机制。 非经典的肿瘤抑制因子也已被证明促进癌细胞铁死亡。例如，最近的研究揭示了赖氨酸甲基转移酶2B（MLL4）在铁死亡介导的肿瘤抑制中的作用，这是一种在人类癌症中频繁突变的激酶。在分子机制上，MLL4缺陷导致铁死亡相关基因（如ALOX12、ALOX12B和ALOXE3）的表达减少，同时增加了与铁死亡抵抗蛋白（如SLC7A11和谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4））的表达（图2）。这种分子重编程增强了癌细胞对铁死亡的抵抗力，促进了肿瘤的发展。 2.2 癌基因介导的对铁死亡的规避 许多癌基因突变已被证明通过加强抗氧化防御系统来增加癌细胞对铁死亡的抵抗力，这些系统抑制了脂质过氧化或限制了促进脂质过氧化的细胞代谢过程，包括不稳定铁池的生成、PUFA-PLs的合成和线粒体活性氧（ROS）产生（图1）。 增强细胞防御系统，特别是通过SLC7A11介导的半胱氨酸摄取，是促进癌细胞规避铁死亡的关键机制。一个显著的例子是RAS癌基因家族。RAS突变的癌细胞表现出SLC7A11转录增加、细胞内半胱氨酸和GSH水平升高（图2）。抑制或基因消融SLC7A11极大地影响KRAS突变肿瘤的生长，突显了SLC7A11在促进突变KRAS驱动的肿瘤规避铁死亡和后续生长中的关键作用。 尽管野生型p53作为肿瘤抑制因子功能，但某些p53突变蛋白（如p53 R273H和p53 R175H）获得了促进肿瘤生长的增益功能。与预期的抗铁死亡功能相反，之前的研究表明，p53 R273H和p53 R175H突变体表现出与NRF2相互作用来抑制SLC7A11表达和促进铁死亡的矛盾能力。然而，值得注意的是，最近的研究提出了相反的发现，表明p53 R273H突变体通过与BTB和CNC同源1相互作用来上调SLC7A11的转录，从而抑制铁死亡。这种抗铁死亡功能至少部分地有助于p53 R273H突变体促进肿瘤生长的能力。这种有趣的p53突变体双重功能强调了p53在调节铁死亡中的角色的复杂性。 在癌症中，通过其他癌基因突变驱动的后转录机制也可以实现SLC7A11的上调。例如，RAS癌基因家族的RAS突变已被证明通过增强MEK-ERK信号转导通路来促进SLC7A11的转录，从而增强癌细胞对铁死亡的抵抗力。 3. TME中的铁死亡 TME是一个由肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞和其他细胞组成的多方面生态系统。这些成分不仅共存，而且还参与复杂的相互作用，显着影响肿瘤的生长和进展。铁死亡和TME以复杂的方式连接（图3）。一方面，癌细胞中的铁死亡可能会激发或调节TME中的免疫反应。另一方面，TME中免疫细胞对铁死亡的敏感性差异很大，不同类型的免疫细胞可以增强或抑制癌细胞的铁死亡。 图3. 铁死亡在肿瘤微环境中的复杂作用 3.1 铁死亡癌细胞的免疫原性 铁蛋白癌细胞，特别是那些在FIN治疗后早期阶段的癌细胞，因其释放多种免疫刺激信号而值得注意，包括高迁移率盒1蛋白、钙网蛋白、ATP和氧化PL。这些免疫刺激信号代表了免疫原性细胞死亡的特征性标志物。这些信号有助于树突状细胞的成熟，并提高巨噬细胞吞噬铁细胞下垂癌细胞的效率。例如，位于铁死亡癌细胞表面的氧化PL物质:1-硬脂酰基-2-15-HpETE-sn-甘油-3-PE可以被巨噬细胞上的Toll样受体2识别，从而促进铁细胞的吞噬作用。 这些相互作用不仅驱动巨噬细胞向 M1 表型极化，而且还促进肿瘤内 T 细胞浸润和活性。甚至可以触发类似疫苗的反应，激活抗肿瘤免疫力。相反，抑制铁死亡会导致 T 细胞浸润和 TME 活性降低，最终抑制 T 细胞介导的抗肿瘤反应。这一证据将铁死亡定位为免疫原性细胞死亡的一种潜在形式。 3.2 TME组分在铁死亡调节中的作用 TME中的各种细胞成分可以通过增强或抑制铁死亡来影响癌细胞对铁死亡的敏感性（图3）。一个典型的例子涉及CD8 + T细胞，其干扰素γ（IFNγ）的分泌部分解释了它们促进癌细胞中的铁死亡。IFNγ对癌细胞的铁死亡具有双重影响，通过下调SLC7A11表达和增强ACSL4表达来抑制胱氨酸摄取，从而促进ACSL4介导的PUFA-PLs（特别是含有花生四烯酸的PUFA-PLs）的合成;因此，IFNγ 不仅通过抑制细胞对铁死亡的防御，而且通过放大驱动这一过程的代谢活动来促进脂质过氧化并诱导癌细胞的铁死亡。 同样，TME内不同细胞类型分泌的各种细胞因子能够促进或抑制铁死亡。例如，TGFβ1 通过 SMAD 介导的信号转导增强肿瘤细胞铁死亡， 而白介素-1β 通过增强烟酰胺核苷酸转氢酶乙酰化来抑制铁死亡，以促进 NADPH 产生和铁硫簇稳态。此外，TME中一种独特的代谢特征是乳酸过剩和葡萄糖的可用性受限。葡萄糖耗竭通过激活 AMP 活化蛋白激酶 （AMPK） 介导的乙酰辅酶 A 羧化酶磷酸化来保护癌细胞免于铁死亡。同样，癌细胞利用免疫抑制性乳酸来抵消铁死亡，通过提高癌细胞内的 MUFA-PL 合成或增强 TME 内的酸度。然而，另一项研究表明，n-3 和 n-6 多不饱和脂肪酸 （PUFA） 选择性诱导酸性 TME 癌细胞的铁死亡;因此，在这种特定情况下，肿瘤酸中毒似乎具有促进铁死亡的作用。 3.3 TME中的铁死亡和先天免疫：抗肿瘤免疫的微妙平衡 先天免疫系统包括巨噬细胞、中性粒细胞和自然杀伤 （NK） 细胞，在抗肿瘤防御中起着关键作用。这些细胞不仅直接靶向癌细胞，还增强适应性免疫，其反应受到铁死亡及其细胞副产物的显着影响（图3）。 在 TME 中，肿瘤相关巨噬细胞 （TAM） 主要表现出免疫抑制性 M2 表型。癌症免疫学研究旨在根除 M2 TAM 和/或将其转化为更具抗肿瘤性的 M1 表型。最近的研究表明，M1 TAMs比M2 TAMs表现出更大的铁死亡抵抗力。从机制上讲，这种增强的耐药性至少部分归因于M1 TAM中诱导型一氧化氮合酶的表达升高和一氧化氮自由基（NO·）的产生增加;这些NO自由基能够解毒15-LOX反应过程中产生的脂质自由基，从而保护M1 TAM免受铁死亡。此外，与 M2 巨噬细胞相比，M1 巨噬细胞表现出铁蛋白重链 1（负责铁蛋白形成和细胞内铁螯合）的表达增加和铁转运蛋白（一种将铁输出出细胞的转运蛋白）的表达降低。这些改变可能导致 M1 TAM 内不稳定的铁池减少，因此可能有助于它们对铁死亡的抵抗力。 与 M1 TAM 相比，在 M2 TAM 中观察到的铁死亡敏感性更高，这表明铁死亡诱导疗法可能选择性地靶向和消除 M2 TAM，而不影响 M1 TAM。这种疗法可以有效地将M2 TAMs重编程为M1表型，从而为克服免疫抑制TME和提高癌症免疫治疗的疗效提供了一种有前途的策略。根据这一概念，各种研究表明，已知诱导铁死亡的铁纳米颗粒也可以将M2 TAMs重新编程为M1表型，从而增强其抗肿瘤特性。 尽管如此，其他研究揭示了TAMs和铁死亡之间更复杂的相互作用。例如，研究表明，铁死亡实际上可以促进 TAM 向 M2 表型的募集和极化;相反，抑制铁死亡似乎可以抵消胶质母细胞瘤中免疫抑制表型的发展。此外，已经观察到促铁死亡条件，如高铁饮食或 GPX4 耗竭，可以通过 STING 依赖性 DNA 感应途径调节巨噬细胞的浸润和极化，影响 M1 和 M2 巨噬细胞。这反过来又促进了胰腺癌的进展。总的来说，这些发现说明了在抗肿瘤免疫的背景下，铁死亡和巨噬细胞之间复杂且看似矛盾的关系。 髓源性抑制细胞 （MDSC） 是 TME 中另一种相关的免疫细胞类型，以其强大的免疫抑制功能而闻名。MDSCs还表现出对铁死亡的抵抗力，主要归因于抑制由n-酰基鞘氨醇酰胺水解酶2（ASAH2）介导的p53-血红素加氧酶1信号转导轴。ASAH2 的抑制已被证明可以诱导 MDSC 中的铁死亡，从而增强 CD8 + T 细胞的肿瘤浸润能力，从而增强它们对肿瘤生长的抑制。另一项研究进一步强调了将铁死亡诱导与MDSC阻断相结合以提高癌症免疫治疗有效性的潜在益处。在这项研究中，肝细胞癌小鼠模型中的Gpx4缺陷不仅导致CD8 + T细胞浸润增加，而且上调了肿瘤细胞上的程序性细胞死亡1配体1（PD-L1）表达，并促进了多形核（PMN）-MDSCs浸润到TME中。这些具有免疫抑制作用的后一种表型似乎有助于在具有 Gpx4 缺陷的肝细胞癌模型中观察到缺乏肿瘤抑制。因此，将 GPX4 抑制剂与阻断 MDSC 募集的治疗策略相结合，可显著提高抗 PD-1 治疗的疗效，从而延长患有肝细胞癌的 Gpx4 野生型小鼠的生存期。 NK细胞在抗肿瘤免疫中起着核心作用。TME 中的 NK 细胞功能障碍与脂质过氧化驱动的氧化应激有关;NRF2 转录因子的激活已被证明可以挽救 NK 细胞功能和抗肿瘤活性。与此一致，铁死亡抑制可增加肿瘤中NK细胞的存活率。总体而言，这些发现表明NK细胞对TME内铁死亡的潜在脆弱性。 总之，这些研究揭示了铁死亡对TME中多种先天免疫细胞类型的复杂影响（图3）。它们强调了免疫抑制性 M2 TAM 和肿瘤浸润性中性粒细胞以及免疫刺激性 NK 细胞对铁死亡的脆弱性。相反，免疫抑制性MDSC似乎表现出铁死亡抵抗性或易感性，具体取决于具体情况。更全面地了解TME内铁死亡与先天免疫系统之间错综复杂的相互作用，对于改进和扩展癌症免疫治疗策略至关重要。 3.4 铁死亡是TME适应性免疫的一把双刃剑 适应性免疫系统主要由 B 细胞和 T 细胞组成，它们在 TME 内进行重编程，以对肿瘤进展施加额外的控制。经历铁死亡的癌细胞释放的产物，如脂质过氧化物，可以影响适应性免疫细胞的活性及其识别肿瘤抗原的能力（图3）。与先天免疫细胞一样，适应性免疫细胞对铁死亡的敏感性因环境而异（图3）。 B细胞在抗肿瘤免疫中起着至关重要的作用，主要是通过产生抗肿瘤抗体及其对T细胞反应的影响。与滤泡 B2 细胞相比，包括 B1 和边缘区 B 细胞的先天样 B 细胞表现出活跃的脂质代谢。GPX4 对于维持这些细胞的抗体反应和整体功能至关重要，使它们对 GPX4 缺陷诱导的铁死亡敏感。虽然这一发现可能为靶向某些B细胞恶性肿瘤中的GPX4开辟新的治疗途径，但需要进一步研究以充分了解铁死亡对B细胞介导的抗肿瘤免疫的影响。 一些研究表明，T细胞在各种模型中对铁死亡具有相对的抵抗，从而支持铁死亡可以在癌细胞中选择性诱导，而不会显着损害T细胞介导的抗肿瘤免疫。例如，小鼠中的Slc7a11缺失抑制了肿瘤生长，而不影响体内T细胞增殖和抗肿瘤免疫，同时还增强了临床前模型中免疫检查点阻断的功效。同样，通过胱氨酸耗竭或花生四烯酸补充诱导的铁死亡会阻碍肿瘤生长，而不会影响（有时甚至增强）TME 中的 T 细胞增殖和功能。相反，阻断 ACSL4 介导的铁死亡会降低 T 细胞介导的抗肿瘤免疫。此外，GPX4 抑制或敲除已被证明可以增强三阴性乳腺肿瘤小鼠的 CD4 + 和 CD8 + T 细胞群。此外，各种纳米颗粒介导的诱导铁死亡的方法有助于增强TME中T细胞浸润。这些发现共同强调，通过各种方法诱导铁死亡对T细胞无害;相反，它似乎增强了T细胞对肿瘤的免疫反应，至少在某些情况下是这样。 然而，其他研究发现，T 细胞容易受到 GPX4 抑制诱导的铁死亡的影响。缺乏 Gpx4（来源于 T 细胞特异性 Gpx4 缺失的小鼠）的 T 细胞在其细胞膜内迅速积累脂质过氧化物并最终死于铁死亡。特别是CD8 + T细胞已被证明比癌细胞更容易受到GPX4抑制剂诱导的铁死亡。 此外，CD36 的表达升高，以其在促进肿瘤浸润 CD8 + T 细胞中脂肪酸摄取的作用而闻名，可诱导这些 T 细胞中的脂质过氧化和铁死亡，导致其抗肿瘤活性受损。相反，CD36 的遗传消融或抑制 CD8 + T 细胞中的铁死亡可恢复其抗肿瘤活性。 GPX4介导的铁死亡防御作用也延伸到CD4 + T细胞。其中，T reg 细胞代表具有免疫抑制活性的亚群，阻碍了对肿瘤的保护性免疫监视。Treg 细胞具有对铁死亡的内在抗性，可能是因为它们的 GPX4 表达增强;因此，Treg 细胞中 Gpx4 的特异性缺失诱导铁死亡，进而增强抗肿瘤免疫反应。除 T reg 细胞外，滤泡辅助性 T （TFH ） 细胞（促进抗肿瘤免疫的 CD4 + T 细胞的另一个亚群）表现出对铁死亡的易感性。GPX4 表达已被证明对其存活和功能至关重要。尽管如此，TME内铁死亡和TFH 细胞之间的相互作用值得进一步研究。 总的来说，SLC7A11缺乏或GPX4缺乏诱导的铁死亡对T细胞功能和抗肿瘤免疫有明显的影响。与SLC7A11相比，T 细胞似乎更依赖 GPX4，这可能是由于 T 细胞中 SLC7A11 的表达相对较低且非必需功能。通过SLC7A11抑制和/或补充花生四烯酸诱导铁死亡似乎不会阻碍CD8 + T细胞的抗肿瘤免疫反应，在某些情况下甚至可能增强。另一方面，不同的 T 细胞亚群表现出 GPX4 抑制诱导的铁死亡的不同作用：免疫抑制性 Treg 细胞中的 GPX4 抑制进一步增强抗肿瘤免疫，而 CD8 + T 细胞和 TFH 细胞中的 GPX4 抑制会损害抗肿瘤免疫。 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！ 长按关注本公众号  粉丝群/投稿/授权/广告等 请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓