铁死亡
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一、简介
铁死亡（Ferroptosis）最早是2012年由Brent R. Stockwell提出的[1]，研究发现Erastin可以特异性诱导Ras突变细胞死亡，但是没有典型的细胞凋亡特征，铁螯合剂可以抑制这一过程，并且另一种化合物RSL3也有类似的细胞死亡表型[2, 3]。与经典的细胞凋亡不同，铁死亡过程中没有细胞皱缩，染色质凝集等现象，但会出现线粒体皱缩，脂质过氧化增加。传统的细胞凋亡，细胞自噬，细胞焦亡的抑制剂不能抑制铁死亡过程，但铁离子螯合剂可以抑制这一过程，说明铁死亡是铁离子依赖的过程。
基础研究中经常涉及到对多种细胞死亡方式的研究，如细胞自噬、凋亡、焦亡等。细胞铁死亡是最近几年才被发现的一种细胞死亡方式，目前对它的形态学、生物学、机制通路有了部分了解，但铁死亡过程涉及多种机制，受到信号通路的精密调控，铁死亡与疾病的发生有何种联系，是否与其他细胞死亡方式联合介导疾病的进展，因此，进一步深入研究铁死亡的作用机理，研究其在不同疾病类型中的作用，对寻找相关疾病的治疗靶点、靶向药物的研发具有重要意义。
铁死亡相关特征
（1）形态学特征：超微结构显示，铁死亡时细胞膜断裂和出泡，线粒体萎缩、线粒体脊减少甚至消失、膜密度增加、细胞核形态正常，但缺乏染色质凝集；电镜下观察到胞内线粒体变小、双层膜密度增高。
（2）生物学特征：活性氧（ROS）增加、铁离子聚集，激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）系统，通过降低胱氨酸的摄取、耗竭谷胱甘肽，抑制ystem Xc-和增加还原型酰腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶，释放花生四烯酸等介质。
（3）免疫学特征为损伤相关分子模式（damage-associatedmolecular patterns molecules，DAMPs）释放前炎症介质（如高迁移率族蛋白B1等）。
（4）基因水平：主要受核糖体蛋白L8（ribosomalprotein L8，RPL8），铁反应元件结合蛋白（ironresponse element binding protein 2，IREB2），ATP合成酶F0复合体亚基C3（ATP synthase F0 complex subunit C3，ATP5G3），三四肽重复结构域35（tetratricopeptide repeat domain 35，TTC35），柠檬酸合成酶（citratesynthase，CS），酰基辅酶A合成酶家族成员2（acyl-CoAsynthetase family member 2，ACSF2）以及受代谢、储存基因TFRC、ISCU、FTH1、FTL、SLC11A2的调节。
铁死亡的实质是细胞内脂质氧化物代谢障碍，在铁离子催化作用下代谢发生异常，当细胞抗氧化能力减弱，脂质活性氧堆积，使细胞内氧化还原失衡，诱导细胞死亡。
二、机制
（1）抑制GPX4诱导铁死亡：GPX4 能降解小分子过氧化物和某些脂质过氧化物，抑制脂质过氧化。研究发现，若细胞中 GPX4 表达下调则会对铁死亡更敏感；相反，若上调 GPX4 的表达，则会产生对铁死亡的耐受。因此，将GPX4抑制后将诱导细胞发生铁死亡。
（2）抑制胱氨酸谷氨酸转运受体 (systemXC-)诱导铁死亡：通过systemXC-，谷氨酸与胱氨酸以1:1比例交换，因此，谷氨酸的水平会影响到systemXC- 的功能。细胞外高浓度的谷氨酸会抑制systemXC-从而诱导铁死亡。敲除systemXC-的小鼠由于细胞外谷氨酸水平减少，可以防止神经毒性损伤。
（3）p53介导铁死亡：p53是一种抑癌基因，通过下调systemXC-组分SLC7A11的表达抑制细胞对胱氨酸的摄取，导致谷胱甘肽过氧化物酶活性降低，削减细胞抗氧化能力，增强细胞对铁死亡的敏感性。同时，研究发现，在人肿瘤细胞中SLC7A11过度表达，这种过表达能够抑制活性氧诱导的“铁死亡”，同时削弱p53 3KR介导的对肿瘤生长的抑制作用。
三、检测方法
1、新陈代谢
（1）细胞活性：CCK-8；
（2）铁水平检测：细胞内可以使用PGSK探针，流式细胞术或共聚焦显微镜检测细胞内铁含量的细胞膜透性染料，结果表明，在铁死亡的细胞中，PGSK的绿色荧光会减弱；或者使用Iron Assay Kit检测细胞、组织中的铁水平；
（3）活性氧水平：细胞内活性氧和脂质活性氧通过流式细胞术使用DCFH-DA（表达上调）或C11-BODIPY 荧光探针检测（在铁死亡细胞中，探针会由红色转化为绿色）；
（4）qRT-PCR/WB检测：检测与铁死亡相关的蛋白表达，如PTGS2、NOX1、FTH1、COX2、GPX4、ACSL4等，其中COX2、ACSL4、PTGS2、NOX1在铁死亡细胞中表达上调，GPX4、FTH1在铁死亡细胞中表达下调；
2、形态观察
（1）透射电镜直接观察细胞形态：细胞发生铁死亡时线粒体变小以及线粒体膜密度较大；
（2）线粒体观察：向细胞内转染LifeAct-GFP荧光蛋白，一段时间后用有丝分裂追踪器观察线粒体形态；
（3）线粒体膜电位检测：通过流式细胞仪收集TMRE阳性细胞的比例。
常用铁死亡研究常用试剂：
（1）System Xc抑制剂，Erastin 及其类似物 sulfasalazine, glutamate, and sorafenib
（2）GPX4 抑制剂，如RSL3，ML162
（3）FIN56可耗尽GPX4和CoQ10
（4）FINO2可间接抑制GPX4，诱导脂质过氧化
【欢迎来电/邮件咨询】
联系人：刘经理
电话：021-54376058
手机：13917998048 (7:00-24:00, 周末节假日不休)
邮箱：yanzaibio@yihaowan.cn, yanzaibio@163.com
官网：www.yihaowan.com.cn
地址： 上海市闵行区放鹤路1088号博济科技园6号楼109室
铁死亡（Ferroptosis）最早是2012年由Brent R. Stockwell提出的[1]，研究发现Erastin可以特异性诱导Ras突变细胞死亡，但是没有典型的细胞凋亡特征，铁螯合剂可以抑制这一过程，并且另一种化合物RSL3也有类似的细胞死亡表型[2, 3]。与经典的细胞凋亡不同，铁死亡过程中没有细胞皱缩，染色质凝集等现象，但会出现线粒体皱缩，脂质过氧化增加。传统的细胞凋亡，细胞自噬，细胞焦亡的抑制剂不能抑制铁死亡过程，但铁离子螯合剂可以抑制这一过程，说明铁死亡是铁离子依赖的过程。
基础研究中经常涉及到对多种细胞死亡方式的研究，如细胞自噬、凋亡、焦亡等。细胞铁死亡是最近几年才被发现的一种细胞死亡方式，目前对它的形态学、生物学、机制通路有了部分了解，但铁死亡过程涉及多种机制，受到信号通路的精密调控，铁死亡与疾病的发生有何种联系，是否与其他细胞死亡方式联合介导疾病的进展，因此，进一步深入研究铁死亡的作用机理，研究其在不同疾病类型中的作用，对寻找相关疾病的治疗靶点、靶向药物的研发具有重要意义。
铁死亡相关特征
（1）形态学特征：超微结构显示，铁死亡时细胞膜断裂和出泡，线粒体萎缩、线粒体脊减少甚至消失、膜密度增加、细胞核形态正常，但缺乏染色质凝集；电镜下观察到胞内线粒体变小、双层膜密度增高。
（2）生物学特征：活性氧（ROS）增加、铁离子聚集，激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）系统，通过降低胱氨酸的摄取、耗竭谷胱甘肽，抑制ystem Xc-和增加还原型酰腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶，释放花生四烯酸等介质。
（3）免疫学特征为损伤相关分子模式（damage-associatedmolecular patterns molecules，DAMPs）释放前炎症介质（如高迁移率族蛋白B1等）。
（4）基因水平：主要受核糖体蛋白L8（ribosomalprotein L8，RPL8），铁反应元件结合蛋白（ironresponse element binding protein 2，IREB2），ATP合成酶F0复合体亚基C3（ATP synthase F0 complex subunit C3，ATP5G3），三四肽重复结构域35（tetratricopeptide repeat domain 35，TTC35），柠檬酸合成酶（citratesynthase，CS），酰基辅酶A合成酶家族成员2（acyl-CoAsynthetase family member 2，ACSF2）以及受代谢、储存基因TFRC、ISCU、FTH1、FTL、SLC11A2的调节。
铁死亡的实质是细胞内脂质氧化物代谢障碍，在铁离子催化作用下代谢发生异常，当细胞抗氧化能力减弱，脂质活性氧堆积，使细胞内氧化还原失衡，诱导细胞死亡。
二、机制
（1）抑制GPX4诱导铁死亡：GPX4 能降解小分子过氧化物和某些脂质过氧化物，抑制脂质过氧化。研究发现，若细胞中 GPX4 表达下调则会对铁死亡更敏感；相反，若上调 GPX4 的表达，则会产生对铁死亡的耐受。因此，将GPX4抑制后将诱导细胞发生铁死亡。
（2）抑制胱氨酸谷氨酸转运受体 (systemXC-)诱导铁死亡：通过systemXC-，谷氨酸与胱氨酸以1:1比例交换，因此，谷氨酸的水平会影响到systemXC- 的功能。细胞外高浓度的谷氨酸会抑制systemXC-从而诱导铁死亡。敲除systemXC-的小鼠由于细胞外谷氨酸水平减少，可以防止神经毒性损伤。
（3）p53介导铁死亡：p53是一种抑癌基因，通过下调systemXC-组分SLC7A11的表达抑制细胞对胱氨酸的摄取，导致谷胱甘肽过氧化物酶活性降低，削减细胞抗氧化能力，增强细胞对铁死亡的敏感性。同时，研究发现，在人肿瘤细胞中SLC7A11过度表达，这种过表达能够抑制活性氧诱导的“铁死亡”，同时削弱p53 3KR介导的对肿瘤生长的抑制作用。
三、检测方法
1、新陈代谢
（1）细胞活性：CCK-8；
（2）铁水平检测：细胞内可以使用PGSK探针，流式细胞术或共聚焦显微镜检测细胞内铁含量的细胞膜透性染料，结果表明，在铁死亡的细胞中，PGSK的绿色荧光会减弱；或者使用Iron Assay Kit检测细胞、组织中的铁水平；
（3）活性氧水平：细胞内活性氧和脂质活性氧通过流式细胞术使用DCFH-DA（表达上调）或C11-BODIPY 荧光探针检测（在铁死亡细胞中，探针会由红色转化为绿色）；
（4）qRT-PCR/WB检测：检测与铁死亡相关的蛋白表达，如PTGS2、NOX1、FTH1、COX2、GPX4、ACSL4等，其中COX2、ACSL4、PTGS2、NOX1在铁死亡细胞中表达上调，GPX4、FTH1在铁死亡细胞中表达下调；
2、形态观察
（1）透射电镜直接观察细胞形态：细胞发生铁死亡时线粒体变小以及线粒体膜密度较大；
（2）线粒体观察：向细胞内转染LifeAct-GFP荧光蛋白，一段时间后用有丝分裂追踪器观察线粒体形态；
（3）线粒体膜电位检测：通过流式细胞仪收集TMRE阳性细胞的比例。
常用铁死亡研究常用试剂：
（1）System Xc抑制剂，Erastin 及其类似物 sulfasalazine, glutamate, and sorafenib
（2）GPX4 抑制剂，如RSL3，ML162
（3）FIN56可耗尽GPX4和CoQ10
（4）FINO2可间接抑制GPX4，诱导脂质过氧化
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