鐵死亡

定義
鐵死亡（Ferroptosis）是于2012年被命名的一種新的細胞死亡類型，其主要特征為脂質(zhì)活性氧增多及細胞內(nèi)亞鐵離子累積。鐵死亡的機制研究是近幾年來的研究熱點，已有研究表明，鐵死亡的發(fā)生可以被脂質(zhì)、

鐵、氨基酸等幾種代謝途徑調(diào)控^[1]。

圖1. 鐵死亡相關(guān)的代謝途徑^[2]
                                                                                                             

特征
①   形態(tài)方面
● 細胞發(fā)生鐵死亡的主要特征，體現(xiàn)在線粒體的形態(tài)變化上。過量鐵負載引發(fā)的質(zhì)膜過氧化，會改變質(zhì)膜的流動性和完整性，使線粒體外膜破裂，體積縮小，嵴減少或消失，最終導致線粒體功能缺失。
②   代謝方面
● 在鐵死亡的發(fā)生過程中，除了細胞內(nèi)鐵和亞鐵離子的積累、活性氧物質(zhì)（ROS）的增加，通常還伴隨著谷胱甘肽代謝水平的降低及其他變化。
檢測方式①   形態(tài)學檢測
● 主要通過電鏡，檢測線粒體的形態(tài)變化及細胞膜的完整性；
②   相關(guān)基因的檢測
● 如GSH穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)基因、CHAC1、NFE2L2等基因的變化；
③   相關(guān)蛋白的檢測
●如CHAC1蛋白、GPX4蛋白的變化等；
④   相關(guān)代謝的檢測
●細胞內(nèi)鐵/亞鐵離子、ROS、脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的變化。
除鐵死亡外，已知的細胞死亡常見類型還有凋亡、壞死、自噬等，它們的特征及誘發(fā)機制存在明顯的區(qū)別。研究中可以利用這些特征，來區(qū)分細胞的死亡類型。

其他細胞死亡類型&調(diào)控機制

細胞凋亡（Apoptosis）

細胞凋亡是一種受到基因激活與精確調(diào)控的、細胞程序性死亡的過程。
細胞凋亡的過程大致可以分為四個階段：
①凋亡信號的接收與轉(zhuǎn)導；
②凋亡基因的激活與相關(guān)酶類等物質(zhì)的合成；
③由核酸內(nèi)切酶和胱天蛋白酶（caspase）主要執(zhí)行的凋亡過程；
④凋亡小體的清除。

Caspase是細胞凋亡過程的中心環(huán)節(jié)，其活化主要通過死亡受體途徑（也稱外部途徑）和線粒體途徑（也稱內(nèi)部途徑）來實現(xiàn)。

      圖2. 細胞凋亡相關(guān)調(diào)控途徑^[3]                                                                

細胞壞死（Necrosis）

細胞壞死被認為是一種不受調(diào)節(jié)的非程序性細胞死亡過程，通常由各種病理因素，如缺氧、物理或化學應激、病原體刺激、免疫反應等造成，是一種被動的細胞死亡方式。其過程涉及TNF受體超族成員6（Fas）和腫瘤壞死因子受體（TNFR）的激活，細胞應激誘導的激酶受體相互作用蛋白1（RIP1）和RIP3相互作用及激活。

                                                                                 

圖3. 細胞壞死相關(guān)的調(diào)控途徑^[4]

細胞自噬（Autophagy）

細胞自噬是真核生物中保守地對細胞內(nèi)物質(zhì)進行周轉(zhuǎn)的重要過程。在這一過程中，一些被損壞的蛋白等大分子，或整個細胞器，被雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬小泡包裹后，運送至溶酶體（動物）或液泡（酵母和植物）中降解，產(chǎn)生小分子物質(zhì)。這些物質(zhì)將成為細胞自我更新所需的營養(yǎng)元素和材料。自噬的發(fā)生有四個階段：誘導、成核、延伸和融合。調(diào)控主要涉及自噬相關(guān)基因（ATG）家族和微管結(jié)合蛋白1輕鏈3（LC3）蛋白的轉(zhuǎn)化。

圖4. 細胞自噬相關(guān)信號通路^[5]
                                                                                               

總結(jié)

研究證明，鐵死亡與腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等多種疾病的病理生理過程密切相關(guān)，所以鐵死亡研究是近年來疾病研究的熱點和焦點。
鐵死亡調(diào)控也涉及其他細胞死亡類型。鐵死亡研究中一個重要的目標，是確定鐵依賴性ROS的代謝途徑，與其他的細胞死亡類型區(qū)分開來。
了解每一種細胞死亡類型的特點及特征指標，在研究中通過相關(guān)指標的檢測去判斷，對鐵死亡調(diào)控機制，及鐵死亡與其他細胞死亡類型關(guān)系的探究，具有異常關(guān)鍵的意義。

                                                               幾種常見的細胞死亡類型對比  

參考文獻

[1] Li J, Cao F, Yin H L, et al. Ferroptosis: past, present and future. Cell Death Dis, 2020, 11(2): 88.
[2] Zhang S, Xin W, Anderson G, et al. Double-edge sword roles of iron in driving energy production versus instigating ferroptosis. Cell Death and Disease, 2022(13): 40-53.
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[4] W, Hou, Q, et al. Strange attractors: DAMPs and autophagy link tumor cell death and immunity.[J]. Cell Death & Disease, 2013.
[5] Zhineng J, Yang, Cheng E, et al. The role of autophagy in cancer: therapeutic implications.[J]. Molecular cancer therapeutics, 2011.