铁死亡研究进展（三）。

昂首挺进2018年

1. 哺乳动物15-脂氧合酶/磷脂酰乙醇胺结合蛋白-1（15-LO / PEBP1）复合物生成的sn2-15-羟基-二十碳四烯酰基-磷脂酰乙醇胺（sn2-15-HpETE-PE）是最近鉴定的程序化细胞类型中的死亡信号，ferroptosis。酶促复合物如何在约100种可氧化膜PUFA磷脂中的1种中选择sn2-ETE-PE作为底物是一个尚未解决的中心问题。 为了揭示催化能力的高度选择性和特定机制，我们使用氧化还原脂质组学，突变和计算结构分析的组合来显示它们源自（i）对易于获得的六角形组织化膜sn2-ETE-PEs的反应性，（ii）相对与其他sn2-ETE-PLs相比，sn2-ETE-PE种类占优势，并且（iii）与PEBP1形成的复合物中酶的变构修饰。 这强调了酶促随机随机自由基反应在肥大性死亡信号传导中的作用。本文介绍了过氧化脂质的来源

2.铁死亡具有重要的临床意义，因为它为传统的凋亡治疗手段中不可避免的生物载体提供了解决方案。受以电化学铁循环为特征的工业Fenton技术的启发，我们构建了铁供应再生纳米工程技术，以干预肿瘤性铁代谢，从而促进铁死亡。Fe3离子和天然衍生的单宁酸（TA）自发在索拉非尼（SRF）纳米核上形成网状电晕。 形成的SRF @ FeIIITA纳米颗粒可通过电晕离解响应溶酶体酸性环境，从而允许SRF释放以抑制GPX4酶引起的铁素体病。 TA被安排为化学还原游离的和由铁死亡形成的Fe3还原为Fe2，提供铁氧化还原循环，从而有效地生产铁死亡所需的脂质过氧化物。持续的Fe2供应会导致长期的细胞毒性，这被确定为对H2O2超载的癌细胞具有特异性，而在正常细胞中则最小。 SRF @ FeIIITA介导的细胞死亡被证明遵循着铁死亡的途径，并强烈抑制了肿瘤的增殖。此外，SRF @ FeIIITA提供了一个强大的平台，能够在凋亡和非凋亡手段之间进行多功能整合。 通常，由于酸响应性荧光恢复，光敏剂吸附的SRF @ FeIIITA表现出快速的肿瘤成像。 影像学指导的光动力疗法与肥大症一起可完全消除肿瘤。 这项研究提供了有关如何通过合理的材料设计来促进抗癌肥大症的想法。本文属于铁死亡应用研究。3.癌症是世界上发病率和死亡率的主要原因之一，但由于现有癌症疗法的问题，需要更多的癌症疗法来补充现有的治疗方案。在这里，我们将ferroptosis疗法（FT）称为癌症治疗的一种形式，并假设通过同时增加癌细胞中所有反应物（Fe2，Fe3和H2O2）的局部浓度来加速Fenton反应可以显着改善FT功效。 。 因此，加入Fenton反应可加速的磁性纳米颗粒，即负载顺铂（CDDP）的Fe3O4 / Gd2O3杂化纳米颗粒与乳铁蛋白（LF）和RGD二聚体（RGD2）（FeGd-HN @ Pt @ LF / RGD2）的结合被利用在本研究中对于原位脑肿瘤的FT。FeGd-HN @ Pt @ LF / RGD2纳米粒子由于其小尺寸（6.6nm）和LF-受体介导的转胞吞作用而能够穿过血脑屏障。FeGd-HN @ Pt @ LF / RGD2可以通过整合素αvβ3介导的内吞作用内化到癌细胞中，然后在内体摄取和降解时释放Fe2，Fe3和CDDP。Fe2和Fe3可直接参与Fenton反应，而CDDP可间接产生H2O2以进一步加速Fenton反应。 芬顿反应的加速产生活性氧物质以诱导癌细胞死亡。 FeGd-HN @ Pt @ LF / RGD2成功地将参与Fenton反应的反应物递送至肿瘤部位并导致肿瘤生长的显着抑制。最后，纳米粒子的固有磁共振成像（MRI）能力用于评估和监测肿瘤对FT的反应（自我MRI监测）。4.Ferroptosis是一种基于铁死亡途径，由于其有效杀死癌细胞，最近引起了极大的关注。 之前的研究主要集中在铁基纳米材料的开发上，通过上调由众所周知的Fenton反应产生的活性氧（ROS）来诱导癌细胞中的铁死亡。在本文中，我们报道了一种基于富含精氨酸的硅酸锰纳米气泡（AMSN）的促铁蛋白诱导剂，其具有高效的谷胱甘肽（GSH）消耗能力，从而通过谷胱甘肽依赖性过氧化物酶4（GPX4）的失活诱导铁死亡。通过一锅反应合成AMSN，其中精氨酸（Arg）作为肿瘤归巢的表面配体。 随后，通过GSH耗竭诱导的铁死亡可以实现显着的肿瘤抑制效果。此外，GSH耗尽期间AMSN的降解有助于T1加权磁共振成像（MRI）增强以及用于协同癌症治疗的按需化学治疗药物释放5.Ferroptosis是一种铁催化的，非细胞凋亡形式的调节性坏死，导致细胞膜中的氧化性脂质损伤，可被自由基捕获抗氧化剂Ferrostatin-1（Fer-1）抑制。 衍生自Fer-1支架的新型抑制剂有效地抑制了铁死亡，但是存在溶解性问题。在本文中，我们报道了一种更稳定和易溶的Fer-1类似物的合成，这些类似物有效地抑制了铁死亡。与Fer-1相比，最有希望的化合物（37,38和39）显示出对小鼠中多器官损伤的改善的保护作用。 在每天注射39（UAMC-3203）4周后，在小鼠中未观察到毒性。 UAMC-3203在计算机中快速插入磷脂双层中，这符合目前对这些化合物作用机理的理解。 本文介绍了一种新型的铁死亡抑制剂6.谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）是铁死亡的调节剂;它的抑制作用可以使治疗抗性癌细胞易于发生铁死亡。然而，一些癌细胞发展出对寄生虫病具有保护作用的机制;了解这些机制可以帮助克服化学抗性。 在这项研究中，我们研究了头颈癌（HNC）中由GPX4抑制诱导的对铁死亡的抗性的分子机制。在HNC细胞系中测试了两种GPX4抑制剂（1S，3R）-RSL3和ML-162以及葫芦巴碱的作用，包括顺铂耐药（HN3R）和获得性RSL3抗性（HN3-rs1R）细胞。 通过细胞活力，细胞死亡，脂质ROS产生和蛋白质表达以及小鼠肿瘤异种移植模型评估抑制剂和葫芦巴碱的作用以及p62，Keap1或Nrf2基因的抑制作用。用RSL3或ML-162处理诱导HNC细胞的铁死亡程度不同。RSL3或ML-162处理增加化学抗性HN3R和HN3-rs1R细胞中p62和Nrf2的表达，灭活Keap1，并增加磷酸-PERK-ATF4-SESN2途径的表达。 Nrf2的转录激活与对铁死亡的抗性相关。 通过抑制Keap1或Nrf2基因转染过表达Nrf2使得化学敏感性HN3细胞对RSL3具有抗性。然而，Nrf2抑制或p62沉默使HN3R细胞对RSL3敏感。 在移植了HN3R的小鼠模型中，Trigonelline使化学抗性HNC细胞对RSL3处理敏感。因此，Nrf2-ARE途径的激活有助于HNC细胞对GPX4抑制的抗性，并且该途径的抑制逆转了HNC中对铁转化的抗性。7.N-乙酰半胱氨酸（NAC）是一种临床上认可的含硫醇的氧化还原调节化合物，目前正在许多神经和精神疾病的试验中。 NAC通过中和花生四烯酸依赖性ALOX5活性产生的有毒脂质，预防了血红素引起的铁死亡。NAC功效需要增加谷胱甘肽，并与谷胱甘肽依赖性酶（如谷胱甘肽S-转移酶）抑制活性脂质相关。 因此，其保护作用被化学或分子脂质过氧化抑制剂模仿。NAC传递的损伤后减少了ICH至少7天后神经元死亡并改善了功能恢复，并且可以与临床批准的前列腺素E2（PGE2）协同作用。8.在这里，我们证明铁激活的ROS可以通过Tom20-Bax-caspase-GSDME途径诱导焦亡。在黑色素瘤细胞中，铁增强了CCCP引发的ROS信号传导，导致线粒体外膜蛋白Tom20的氧化和寡聚。Bax通过氧化的Tom20被募集到线粒体，这促进了细胞色素c释放到细胞质中以激活caspase-3，最终通过诱导GSDME裂解而触发了焦亡。因此，ROS充当致病因素，Tom20感觉到ROS信号传导铁驱动黑色素瘤细胞的焦亡。 由于铁激活ROS诱导GSDME依赖的凋亡，并且黑色素瘤细胞特异性表达高水平的GSDME，因此铁可能是黑色素瘤治疗的潜在候选者。 基于上述铁的功能机理，我们进一步证明以铁缺乏症患者使用的剂量补充铁足以最大化临床ROS诱导药物抑制异种移植瘤生长和黑色素瘤细胞转移的抗肿瘤作用。通过依赖GSDME的细胞凋亡。 此外，在临床药物和铁的联合治疗期间，在小鼠的正常组织和器官中未观察到明显的副作用9.胱硫醚β-合酶（CBS）负责硫氨基酸的转硫途径中的第一次酶促反应。 CBS的分子功能和机制以及转硫途径的分子功能和机制在细胞增殖和死亡中仍然不明确。 在本研究中，我们设计，合成并获得了用于人CBS的生物活性抑制剂CH004，其在体外和体内起作用。 CH004在细胞或体内以剂量依赖性方式抑制CBS活性，升高细胞高半胱氨酸并抑制硫化氢的产生。 CBS的化学或遗传抑制表明内源性CBS与细胞增殖和细胞周期紧密结合。 此外，CH004在肝癌的异种移植小鼠模型中基本上延迟了体内肿瘤生长。 重要的是，CBS的抑制引发肝细胞癌的铁死亡。10.Ferroptosis作​​为一种新兴机制已成为杀死癌细胞的研究热点。 在这项工作中，通过利用FePt纳米粒子中的发光镧系元素配合物PTTA-Eu3和叶酸（FA），合理地设计了一种新型的铁视沉淀剂FePt-PTTA-Eu3-FA（FPEF）。 基于FePt的纳米材料在临床诊断中的磁共振成像/计算机断层扫描（MRI / CT）中具有潜在的应用，并且具有诱导癌细胞死亡的极好能力。 FPEP的机理研究表明，FePt诱导的癌细胞死亡被确认为ferroptosis机制。 据我们所知，这将是第一份证明FePt NPs存在铁上岩过程的报告。 FPEF的体外试验表明，所制备的NPs对包括4T1，MCF-7和HeLa细胞在内的FA阳性肿瘤细胞表现出令人满意的抗癌作用。 使用含有肿瘤的balb / c小鼠的体内研究显示，FPEF NPs可显着抑制肿瘤进展。本文属于应用研究11.肿瘤抑制因子BRCA1相关蛋白1（BAP1）编码核去泛素化酶，以减少染色质上的组蛋白2A泛素化（H2Aub）。在这里，整合的转录组学，表观基因组和癌症基因组分析将BAP1与代谢相关的生物过程联系起来，并将胱氨酸转运蛋白SLC7A11鉴定为人类癌症中的关键BAP1靶基因。 功能研究表明，BAP1降低了SLC7A11启动子上的H2Aub占据，并以去泛素化依赖性方式抑制SLC7A11表达，并且BAP1通过抑制SLC7A11表达抑制胱氨酸摄取，导致脂质过氧化和脂肪细胞增多。 此外，我们显示BAP1部分通过SLC7A11和ferroptosis抑制肿瘤发展，并且癌症相关的BAP1突变体失去抑制SLC7A11和促进ferroptosis的能力12.Ferroptosis是一种死亡程序，该程序通过15-脂加氧酶对花生四烯酸-磷脂酰乙醇胺（AA-PE）进行选择性氧化而执行。在哺乳动物细胞和组织中，铁死亡与脑，肾和肝损伤/疾病具有致病性关联。 我们发现不包含AA-PE的原核细菌铜绿假单胞菌可以表达脂氧合酶（pLoxA），将宿主AA-PE氧化为15-氢过氧-AA-PE（15-HOO-AA-PE），并引发铁死亡在人支气管上皮细胞中从患有持续性下呼吸道感染的患者中分离出的临床铜绿假单胞菌引起的肥大症取决于pLoxA的水平和酶活性。 氧化还原磷脂组学显示患有囊性纤维化（CF）但气肿或无铜绿假单胞菌的患者气道组织中氧化型AA-PE水平升高。13.Ferroptosis是铁沉积和氧化损伤引起的一种调节性细胞死亡。 BECN1是巨自噬/自噬的关键调节因子，是由饥饿或其他应激物诱导的降解的分解代谢过程。 我们最近的研究结果揭示了一种新的替代机制，通过该机制，BECN1可以通过调节癌细胞中半胱氨酸和谷氨酸逆向转运系统xc-的活性来促进细胞凋亡。 BECN1依赖性自噬需要形成含有BECN1的III类磷脂酰肌醇3-激酶（PtdIns3K）复合物，而BECN1依赖性自分泌需要形成BECN1-SLC7A11复合物。此外，AMP激活的蛋白激酶（AMPK）是BECN1磷酸化所必需的，以在抑制系统xc-活性和诱导脂质过氧化的过程中触发BECN1-SLC7A11复合物的形成。本文介绍了自噬和铁死亡的关联14.自噬在癌症发作和进展中的作用仍存在争议。一方面，自噬使癌细胞能够在不利的环境条件下生存，另一方面，一旦内部能量资源耗尽，就会导致细胞死亡。此外，自噬与细胞周期进程相互作用，实际上发挥了抑制细胞生长的作用。因此，它代表了抗癌治疗的重要目标。例如，用于胶质母细胞瘤（GBM）治疗的替莫唑胺（TMZ）似乎能够诱导自噬，部分抑制癌细胞的增殖。 然而，GBM是一种非常具有侵略性的脑部肿瘤，即使在手术和放射化学疗法后，其预后也很差，总是会复发并导致患者死亡。 由于已经假设癌症干细胞在难治性/复发性癌症中起作用，因此在本研究中，我们研究了自噬是否可以代表胶质母细胞瘤干细胞（GSC）的组成型细胞保护机制，以及自噬过程的调节是否会影响GBM生长和生存。 因此，在本研究中，我们首先评估了自噬在GBM肿瘤标本中的相关性，然后评估了它在GSC中的发生率，最后评估了自噬的调节是否会影响GSC对TMZ的反应。 我们的研究结果表明，在体外，奎纳克林（一种能够穿过血脑屏障的化合物）对自噬过程的损害增加了GSC对TMZ的敏感性。 GSC的死亡显然是由于铁依赖形式的程序性细胞死亡，其特征是脂质过氧化物的积累称为铁死亡。这些结果突显了自噬调节与GSC生存和死亡的相关性，并表明在GSC中引发肥大症可能代表了治疗胶质母细胞瘤的新的重要目标。本文其实意义在于对于化疗不敏感的肿瘤可能铁死亡会增加化疗敏感性。15.在本研究中，我们报道RNA结合蛋白ELAVL1 / HuR在调节肝纤维化中的铁死亡中起关键作用。在暴露于诱导ferroptosis的化合物时，通过抑制遍在蛋白 - 蛋白酶体途径显着增加ELAVL1蛋白表达。 ELAVL1 siRNA导致对铁死亡的抗性，而ELAVL1质粒有助于经典的ferroptotic事件。有趣的是，上调的ELAVL1表达似乎也增加了自噬体的产生和巨噬细胞/自噬通量，这是ELAVL1增强的铁死亡的潜在机制。自噬耗竭完全损害ELAVL1介导的ferroptotic事件，而自噬诱导显示与ELAVL1的协同效应。重要的是，ELAVL1通过与BECN1 / Beclin1 mRNA的3'-非翻译区的F3内的富含AU的元件结合而促进自噬激活。F3区域的内部缺失消除了ELAVL1介导的BECN1 mRNA稳定性，进而阻止了ELAVL1增强的铁死亡。在小鼠中，索拉非尼治疗通过诱导肝星状细胞（HSC）ferroptosis减轻小鼠肝纤维化。 ELCL1的HSC特异性敲低在小鼠肝纤维化中损害索拉非尼诱导的HSC铁死亡。值得注意的是，我们回顾性分析了索拉非尼对接受索拉非尼单药治疗的肝细胞癌晚期纤维化患者HSC ferroptosis的影响。 有吸引力的是，ELAVL1上调，铁蛋白诱导激活和ferroptosis诱导发生在来自收集的人肝组织的原代人HSC中。本文将铁死亡与自噬相关联16. 在这里，我们显示BECN1通过直接与其结合的核心成分SLC7A11（溶质载体家族7成员11）直接阻断系统Xc活性，在促进肥大症中发挥了前所未有的作用。 shRNA敲低BECN1可以抑制系统Xc-抑制剂（例如，Eaststin，柳氮磺胺吡啶和索拉非尼）诱导的铁死亡，但不抑制其他铁死亡诱导剂，包括RSL3，FIN56和丁硫氨酸亚砜亚胺。 从机理上讲，BECN1-SLC7A11复合物的形成和脂质过氧化作用需要AMP激活的蛋白激酶（AMPK）介导的BECN1在Ser90 / 93/96的磷酸化。 siRNA或化合物C对PRKAA /AMPKα的抑制作用可减少蛋白在S93 / 96诱导的BEstin磷酸化，BECN1-SLC7A11复合物的形成以及随后的铁死亡。因此，BECN1磷酸化缺陷型突变体（S90,93,96A）逆转了BECN1诱导的脂质过氧化和铁死亡。重要的是，通过在肿瘤细胞中过度表达蛋白质或通过施用BECN1激活肽Tat-beclin 1，在皮下和原位肿瘤小鼠模型中，BECN1途径的遗传和药理学激活分别增加了体内和体外的癌细胞死亡17.Tryparedoxin过氧化物酶是高级真核生物中谷胱甘肽过氧化物酶4的远亲，负责非洲锥虫中脂质衍生的氢过氧化物的解毒。 缺乏酶的前循环布鲁氏锥虫的致死表型符合所有标准，该标准定义了一种受调控的细胞死亡形式，称为ferroptosis。 α-生育酚，ferrostatin-1，liproxstatin-1和去铁胺可保持寄生虫的活力。 在没有保护剂的情况下，细胞主要表现出线粒体，脂质过氧化作用，线粒体膜电位的丧失和ATP耗竭。 线粒体氧化剂和螯合铁的传感器以及线粒体铁超氧化物歧化酶的过表达减弱了细胞死亡。 电子显微镜显示线粒体基质凝结和肿大。过氧化物酶缺陷的寄生虫易受致命的铁诱导的脂质过氧化作用，这种氧化作用可能起源于线粒体内膜。 本文说明了铁死亡其实是一种保守的细胞死亡方式。18.谷胱甘肽（GSH）可防止许多组织中的氧化损伤，包括视网膜色素上皮细胞（RPE）。 在年龄相关性黄斑变性（AMD）中观察到氧化应激介导的衰老和RPE的死亡以及随后的光感受器的死亡。 尽管先前已经描述了GSH耗竭的后果，但关于分子机制的问题依然存在。 我们在本文中检查了GSH耗竭对人RPE细胞中应激诱导的过早衰老（SIPS）和细胞死亡的下游影响。 简而言之，使用以下方法培养的ARPE-19细胞耗尽GSH：（1）在无胱氨酸（Cys2）的培养基中培养; （2）用丁硫氨酸亚砜亚胺（BSO，1000μM）处理以阻断从头GSH合成24-48小时; 或（3）用erastin（10μM，12-24小时）处理以抑制Cys2 /谷氨酸逆向转运蛋白（系统xc-）。 这些处理降低了细胞活力，增加了可溶性和脂质活性氧（ROS）的产生，但不影响线粒体ROS或线粒体质量。 蛋白质印迹分析显示，铁死亡调节剂谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）的表达降低。 随着LC3表达增加，自噬泡和自噬通量增加所反映，自噬增加明显。 此外，GSH耗竭诱导SIPS，如衰老相关β-半乳糖苷酶阳性细胞百分比增加，衰老相关异染色质灶（SAHF）增加以及G1期细胞周期停滞所证明。选择性ferroptosis抑制剂（8μMFer-1和600 nM Lip-1），铁螯合剂DFO（80μM）以及自噬抑制剂Baf-A1（75 nM）和3-MA阻止GSH耗竭依赖性细胞死亡（10mM）。 用Baf-A1（75nM）或3-MA（10mM）抑制自噬促进了SIPS。 相反，用雷帕霉素（100nM）诱导自噬减弱了SIPS。 我们的研究结果表明GSH耗竭诱导了ferroptosis，自噬和SIPS18.Ferroptosis是一种铁介导的，不依赖caspase的细胞死亡途径，伴随着活性氧（ROS）和氧化酶的积累，以及参与许多其他病理生理过程。 然而，到目前为止还没有实现对活细胞或组织中的铁死亡的特异性和快速监测。本文中，设计了具有反应性芳族硫醚部分的基于喹喔啉酮的荧光探针（称为Quinos-4或QS-4）用于识别ferroptosis。 将其暴露于高水平的ROS和血红素氧化酶-1（HO-1），这被认为是ferroptosis的生化特征，QS-4可被氧化成亚砜衍生物（QSO-4）并且其原始的聚集诱导增强红色荧光发射可以急剧转换为绿色荧光发射。 基于这种独特的反应诱导的颜色转换，该分子探针可用于在体外和体内鉴定转死亡的发生。本文介绍了观察铁死亡表型的新型探针。19.我们将神经母细胞瘤A（WA）鉴定为神经母细胞瘤中的天然促铁蛋白诱导剂，其通过新颖的双刃机制起作用。 WA剂量依赖性地通过靶向Kelch样ECH相关蛋白1（非经典ferroptosis诱导）或使谷胱甘肽过氧化物酶4失活（典型的ferroptosis诱导）来激活核因子样2途径。 非典型的ferroptosis诱导的特征在于血红素加氧酶-1过度活化后细胞内不稳定Fe（II）的增加，这足以诱导铁死亡。这种双刃机制可能解释了WA与依托泊苷或顺铂相比在杀死高危神经母细胞瘤细胞的异质组中以及抑制神经母细胞瘤异种移植物的生长和复发率方面的优越功效。 WA的纳米靶向允许全身应用并且由于肿瘤部位的增加而抑制肿瘤生长20.脓毒症是一种危及生命的病症，由病原体感染引起并伴有焦痂病。骨髓谱系细胞中的条件性Gpx4敲除增加脂质过在促炎性半胱天冬酶活化及其随后的胃肠道D（GSDMD）裂解后发生细胞凋亡，导致GSDMD N-末端片段形成膜孔以诱导细胞裂解。 在这里，我们显示抗氧化防御酶谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）及其降低脂质过氧化，负调节巨噬细胞焦亡和小鼠脓毒性致死的能力。氧化依赖性胱天蛋白酶-11活化和GSDMD切割。 然后，所得的N-末端GSDMD片段以磷脂酶Cγ1（PLCG1）依赖性方式引发巨噬细胞焦亡。施用降低脂质过氧化，PLCG1的化学抑制或遗传性Caspase-11缺失或Gsdmd失活的抗氧化剂维生素E可预防Gpx4 - / - 小鼠中的多微生物败血症21.我们试图确定对柳氮磺胺吡啶诱导的头颈部癌（HNC）的铁死亡具有抗性的分子机制。在各种HNC细胞系中测试了柳氮磺吡啶和吡格列酮的作用。 通过评估生存力，细胞死亡，脂质ROS产生，线粒体铁和小鼠肿瘤异种移植模型，确定了这些药物以及CISD2基因抑制和过表达的作用。 SAS诱导HNC中不同水平的铁死亡。CISD2表达显示出其表达与抗铁死亡之间的联系。CISD2的过表达赋予柳氮磺胺吡啶对铁死亡的抗性。沉默CISD2基因使耐药HNC细胞易受柳氮磺胺吡啶诱导的铁死亡的影响，脂质ROS和线粒体亚铁水平升高。 吡格列酮在体外和小鼠肿瘤异种移植模型中诱导线粒体铁和ROS的过度积累，并使抗HNC细胞对柳氮磺胺吡啶治疗敏感。 CISD2抑制通过增加线粒体亚铁和脂质ROS的积累克服了HNC对柳氮磺胺吡啶诱导的铁死亡的抵抗力。22.代谢重编程是透明细胞肾细胞癌（ccRCC）的突出特征。 在这里，我们使用营养物耗尽，功能性RNAi筛选和抑制剂处理研究了一组ccRCC细胞系中的代谢依赖性。 我们发现ccRCC细胞对谷氨酰胺或胱氨酸的消耗高度敏感，这是谷胱甘肽（GSH）合成所需的两个氨基酸。此外，GSH生物合成途径的酶或谷胱甘肽过氧化物酶的沉默（其依赖于GSH去除细胞氢过氧化物）选择性地降低了ccRCC细胞的活力，但不影响非恶性肾上皮细胞的生长。 抑制GSH合成引发了铁死亡，这是一种与脂质过氧化增强相关的铁依赖性细胞死亡形式。VHL是ccRCC中的主要肿瘤抑制因子，并且VHL的丧失导致缺氧诱导因子HIF-1α和HIF-2α的稳定化。 通过pVHL的外源性表达恢复功能性VHL使ccRCC细胞恢复至氧化代谢并使其对诱导的铁死亡不敏感。VHL重建细胞还表现出降低的脂质储存和与氧化磷酸化和脂肪酸代谢相关的基因的更高表达。重要的是，抑制β-氧化或线粒体ATP合成在VHL重建细胞中恢复了铁死亡的敏感性。我们还发现抑制GSH合成阻断了MYC依赖性肾癌小鼠模型中的肿瘤生长。本文将铁死亡与脂代谢相联系。23.ferroptosis被鉴定为涉及各种病理状况的非凋亡形式的铁依赖性调节性坏死。 胰岛氧化应激的介质，包括谷胱甘肽过氧化物酶-4（GPX4），已被确定为铁死亡的抑制剂，影响GPX4功能的机制可影响胰岛功能和活力。 Ferroptosis尚未在人类胰岛中直接进行研究，其在胰岛移植中的相关性仍然未知。 在这里，我们试图确定体外人胰岛活力和功能是否在两种不同的促铁蛋白诱导剂（FIA），erastin或RSL3存在下受损，以及这些作用是否可以用ferroptosis抑制剂，ferrostatin-1（Fer）挽救-1），或去铁胺（DFO）。 通过乳酸脱氢酶（LDH）释放评估的生存力显示，在培养后24小时，在erastin和RSL3处理的胰岛中显着死亡，分别为20.3％±3.8和24.4％±2.5。 在用Fer-1或铁螯合剂，去铁胺（DFO）预处理的胰岛中，这些效果得到改善。 刺激指数，胰岛功能的标志物显示，在erastin处理的胰岛中功能显着降低（对照1.97±0.13对比50μM，使用1.32±0.1）（p <0.05）。 单独的Fer-1和DFO预处理不会增加胰岛活力或功能。 用erastin或Fer-1预处理胰岛不影响免疫缺陷小鼠移植模型中的体内植入。 我们的数据显示胰岛在体外确实易于发生细胞凋亡，并且这种新型细胞死亡方式的诱导导致胰岛功能受损，其可在存在于铁转移抑制剂的情况下恢复24.急性肾损伤（AKI）是心脏手术后最​​常见的并发症。 巨噬细胞移动抑制因子（MIF）是一种应激调节细胞因子，可以保护心脏免受心肌缺血再灌注损伤，但其在AKI发病机制中的作用仍然未知。 在一项观察性研究中，60名患者使用体外循环计划进行选择性常规心脏手术，对血清和尿MIF进行定量。 心脏手术引发MIF血清浓度增加，手术后12小时高循环MIF（>中位数）患者发生AKI的风险显着降低（相对风险降低，72.7％; 95％置信区间，12至91.5％; P = 0.03）。 通过缺血30分钟，然后再灌注6或24小时，或通过横纹肌溶解，在野生型和Mif - / - 小鼠中诱导实验性AKI。 Mif缺陷小鼠表现出增加的肾小管细胞损伤，增加的调节细胞死亡（坏死性凋亡和铁死亡）和增强的氧化应激。小鼠缺血再灌注后重组MIF的治疗给药可改善AKI。 用重组MIF体外处理肾小管上皮细胞减少细胞死亡和氧化应激，如通过谷胱甘肽和硫代巴比妥酸反应物质在缺氧条件下测量的25.在这项研究中，我们发现Pseudolaric acid B（PAB）在体外和体内抑制胶质瘤细胞的活力，伴随着细胞内亚铁，H2O2和脂质过氧化的异常增加，以及GSH和半胱氨酸的消耗。 体外研究表明，PAB引起的脂质过氧化和细胞死亡均受铁螯合剂去铁胺的抑制，但加入柠檬酸铁铵会加剧。 用ferrostatin-1或GSH抑制脂质过氧化挽救了PAB诱导的细胞死亡。 形态学上，用PAB处理的细胞呈现完整的膜，收缩的线粒体具有增加的膜密度，并且正常大小的细胞核没有染色质凝聚。 机械地，PAB通过上调转铁蛋白受体来改善细胞内铁。 增加的铁活化Nox4，导致过氧化氢和脂质过氧化物的过量产生。此外，PAB通过p​​53介导的xCT途径耗尽细胞内GSH，这进一步加剧了H2O2和脂质过氧化物的积累26.巨噬细胞在回收源自清除红细胞（RBC）的铁中起重要作用。 它们还是宿主防御的关键重要组成部分，可防止入侵的病原体。然而，急性摄入大量红细胞对巨噬细胞生物学的影响尚不完全清楚。为了调查此问题，我们使用了RBC输血和清除的小鼠模型，该模型模拟了临床情况。 在该模型中，输注冷藏库损坏的（即旧的）RBC导致脾红浆巨噬细胞（RPM）增加红细胞吞噬作用。 这种强大的红细胞吞噬作用可导致RPM中的铁变性，这是铁依赖的细胞死亡形式。这伴随着体内活性氧种类和脂质过氧化作用的增加，而通过体外使用ferrostatin-1（一种肥大病抑制因子）进行治疗可以降低这些活性氧含量和脂质过氧化作用。 旧的RBC输血还通过脾Ly6Chi单核细胞诱导RPM依赖的趋化因子表达，这表明Ly6Chi单核细胞从骨髓迁移至脾脏，随后这些细胞分化为RPM。剩余脾脏RPM之间的细胞分裂以及骨髓衍生的Ly6Chi单核细胞的大量涌入表明，在强大的红细胞吞噬作用诱导RPM耗竭之后，人们需要通过协调一致的努力来通过局部自我维持来恢复RPM群体的稳态和循环单核细胞的贡献。 这篇文章也从侧面反映出输血导致免疫功能受损及肿瘤增长的原因了27.恶性转化可导致类似于其胚胎发育不同阶段的黑色素瘤细胞。我们对人黑素瘤细胞系和患者肿瘤的基因表达分析表明，黑素瘤遵循二维分化轨迹，可以分为四个进行性亚型。该分化模型与亚型对铁依赖性氧化应激和细胞死亡的敏感性有关，后者被称为ferroptosis。 受体酪氨酸激酶介导的针对有丝分裂原活化的蛋白激酶靶向疗法的抗性以及与免疫疗法相关的炎性信号的激活涉及沿该分化轨迹的转变，这导致对铁死亡的敏感性增加。28.脂氧合酶（LOXs）已被认为是促发症的主要参与者，促发症是最近表征的与脂质氢过氧化物的积累相关的细胞死亡方式：LOX催化的产物。 为了提供其作用的见解，人类胚胎肾细胞被转染以过表达与疾病，5-LOX，p12-LOX和15-LOX-1相关的每种人类同工型，产生了稳定的细胞系，该细胞系被证明对铁死亡敏感。有趣的是，细胞可以通过多种多样的已知LOX抑制剂的来拯救。此外，即使某些细胞明显是同工型选择性LOX抑制剂，其细胞保护化合物在每种细胞系中的作用也相似。 细胞保护性化合物随后被证明是有效的自由基捕获抗氧化剂，可保护脂质免受自氧化作用，即产生脂质氢过氧化物的自催化自由基链反应。29.Ferroptosis是由谷胱甘肽依赖性脂质过氧化物清除网络的失败引起的非细胞凋亡形式的受调节细胞死亡。 FINO2是一种含有内过氧化物的1,2-二氧戊环，可以在癌细胞中选择性地引发铁死亡。我们研究了FINO2引发鱼眼病的机制和结构特征。 我们发现FINO2需要内过氧化物部分和附近的羟基头基团来引发铁死亡。与先前描述的铁上睑下垂诱导剂相比，FINO2不像trystin和RSL3那样分别抑制系统xc-或直接靶向还原酶GPX4，也不像FIN56那样耗尽GPX4蛋白。 相反，FINO2间接抑制GPX4酶功能并直接氧化铁，最终导致广泛的脂质过氧化。30.我们证明了胞质lncRNA P53RRA在癌症中被下调，并通过抑制癌症的进展而发挥抑癌作用。染色质重塑蛋白LSH和Cfp1分别沉默或增加P53RRA表达。 P53RRA使用P53RRA的核苷酸1和871和G3BP1的RRM相互作用域（aa 177-466）结合了Ras GTPase激活蛋白结合蛋白1（G3BP1）。 胞质P53RRA-G3BP1相互作用从G3BP1复合物中置换出p53，导致更大的p53在细胞核中保留，从而导致细胞周期停滞，凋亡和铁死亡。P53RRA通过影响几种代谢基因的转录来促进铁死亡和细胞凋亡。P53RRA的低表达与携带野生型p53的乳腺癌和肺癌患者的不良生存率显着相关。 这些数据表明，lncRNAs可以直接与细胞质中信号蛋白的功能域相互作用，从而调节p53调节剂来抑制癌症进展。31.Ferroptosis是坏死细胞死亡的调节形式，涉及由磷脂过氧化作用驱动的癌发生和神经变性。 在该过程中产生的脂质衍生的亲电试剂（LDE）可以共价修饰蛋白质（羰基化）并影响它们的功能。在这里，我们报告了定量化学蛋白质组学方法的发展，以通过苯胺衍生的探针分析ferroptosis中的羰基化。 使用该方法，我们建立了ferroptosis中蛋白质羰基化的全球肖像，其具有> 400个内源修饰的蛋白质，并且首次在ferroptotic细胞中鉴定了具有内源LDE修饰的> 20个残基位点。 具体而言，我们发现并验证了一种新的半胱氨酸修饰位点，其电压依赖性阴离子选择性通道蛋白2（VDAC2）可能在致敏LDE信号和介导铁死亡中发挥重要作用32.嘌呤能受体P2X7被非规范性炎症小体激活，并主要导致焦亡。 Ca2活化的磷脂加扰酶和离子通道TMEM16F早已显示出可控制嘌呤能P2X7受体下游的细胞效应，最终导致细胞死亡。 由于焦亡伴随着细胞内Ca2的增加，我们询问在焦亡过程中TMEM16F是否被激活。 Gasdermin D（GD-N）的N末端裂解产物通过形成大的质膜孔而成为细胞凋亡的执行者。 GD-N的表达增强了基础Ca2水平并诱导了细胞死亡。我们观察到GD-N诱导HEK293和HAP1细胞中的细胞死亡，这取决于内源性TMEM16F的表达。GD-N激活了大的全细胞电流，该电流被TMEM16F的敲低或抑制所抑制。 结果表明由gasdermin-D的孔形成域诱导的全细胞电流至少部分归因于TMEM16F的激活。击倒HAP1细胞中表达的其他TMEM16旁系同源物表明，TMEM16F是焦亡过程中的关键元素，并排除了其他TMEM16蛋白的作用33. Ferroptosis是谷胱甘肽（GSH）耗竭，谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）氧化还原防御和有害脂质活性氧（ROS）形成受损的调节性坏死细胞死亡的一种氧化形式。 此外，我们最近的发现在氧化型谷氨酸毒性，谷胱甘肽过氧化物酶耗竭和铁死亡的模型中确定了线粒体的损​​伤。尽管对铁死亡的信号传导途径的了解增加，但线粒体损伤的特殊作用还需要进行更深入的研究，以实现针对线粒体的有效治疗选择。在本研究中，我们应用RSL3诱导神经元HT22细胞和小鼠胚胎成纤维细胞中的铁死亡。在这两种细胞类型中，RSL3介导的GPX4浓度依赖性抑制，脂质过氧化作用，增强的线粒体片段化，线粒体膜电位丧失和线粒体呼吸减少。Ferroptosis抑制剂，例如去铁胺，ferrostatin-1和liproxstatin-1，还有CRISPR / Cas9 Bid敲除和BID抑制剂BI-6c9可以抵抗RSL3毒性。我们发现了令人信服的新信息，即针对GPX4的表达显着损失以及与RSL3接触后一般脂质过氧化相关的增加，针对线粒体的ROS清道夫米托醌（MitoQ）保留了线粒体的完整性和功能以及细胞活力。 我们的数据表明，通过抑制BID或通过靶向线粒体的ROS清除剂MitoQ挽救线粒体的完整性和功能，可以作为预防不同细胞类型的铁死亡的最有效策略。34.Ferroptosis是由小分子或条件驱动的细胞死亡的调节形式，其诱导基于脂质的活性氧（ROS）积累。 这种形式的铁依赖性细胞死亡在形态和遗传上与细胞凋亡，坏死性细胞增多和自噬不同。 已知miRNA在多种基本生物过程中起关键作用。 然而，到目前为止还没有研究报道过miRNA介导的ferroptosis调节。 在这里，我们显示miR-137通过直接靶向黑素瘤细胞中的谷氨酰胺转运蛋白SLC1A5来负调节ferroptosis。 miR-137的异位表达抑制SLC1A5，导致谷氨酰胺摄取和丙二醛（MDA）积累减少。 同时，antagomir介导的内源性miR-137失活增加了黑素瘤细胞对erastin和RSL3诱导的铁死亡的敏感性。重要的是，miR-137的敲低通过在体外和体内增强铁死亡而增加了erastin 的抗肿瘤活性。35.癌细胞如何对营养缺乏作出反应仍然知之甚少。在某些癌细胞中，胱氨酸的剥夺诱导称为铁死亡的非凋亡的铁依赖性细胞死亡形式。最近的证据表明，铁死亡的敏感性可能受到应激反应转录因子和经典肿瘤抑制蛋白p53的调节。使用CRISPR / Cas9基因组编辑，小分子探针和高分辨率，延时成像，我们发现野生型p53的稳定延迟了胱氨酸病的发作，以应对胱氨酸剥夺。 这种延迟需要p53转录靶CDKN1A（编码p21），并且与细胞内谷胱甘肽的较慢消耗和有毒脂质 - 活性氧物质（ROS）的积累减少相关。因此，p53-p21轴可以通过延迟非凋亡性细胞死亡的发作来帮助癌细胞应对由胱氨酸剥夺诱导的代谢应激。36.硒蛋白是所有生命王国中罕见的蛋白质，含有第21个氨基酸，硒代半胱氨酸。 硒代半胱氨酸类似于半胱氨酸，仅通过用硒代替硫来区分。 然而，由于大多数已知的硒蛋白也以含半胱氨酸的同系物形式存在，因此硒酸盐与硫醇盐基催化的实际优势仍然是神秘的。在这里，我们证明了必需的哺乳动物硒蛋白GPX4的基于硒酸盐的催化对于正常胚胎发生而言意外地是不必要的。 然而，特定类型的中间神经元的存活仅依赖于含有硒代半胱氨酸的GPX4，从而防止致命的癫痫发作。 机制上，GPX4的硒代半胱氨酸利用赋予对不可逆过氧化的精确抗性，因为表达半胱氨酸变体的细胞对过氧化物诱导的铁死亡高度敏感。值得注意的是，伴随Gpx4cys / cys细胞中所有硒蛋白的缺失表明，如果保留部分GPX4活性，硒蛋白对于细胞活力是不必要的。37.BAY 11-7085（BAY），一种众所周知的IκBα抑制剂，通过以NF-κB非依赖性方式诱导铁蛋白死亡来抑制癌细胞的活力。 清除活性氧物质，缓解脂质过氧化，补充谷胱甘肽和含巯基的试剂，以及铁螯合，挽救了BAY诱导的细胞死亡。BAY上调了与氧化还原调节有关的各种Nrf2靶基因，特别是血红素加氧酶-1（HO-1）。 对特异性抑制剂和shRNA干预的研究表明诱导的等级是Nrf2-SLC7A11-HO-1。由erastin，柳氮磺胺吡啶或shRNA干扰抑制SLC7A11使BAY诱导的细胞死亡敏感。 SLC7A11的过表达减弱了BAY抑制的细胞活力。 由hHO-1过表达诱导的ferroptotic过程进一步表明HO-1是BAY诱导的铁死亡的关键介质，其通过细胞氧化还原调节和铁积累起作用。BAY导致HO-1进入细胞核和线粒体，并导致线粒体功能障碍，导致溶酶体靶向线粒体自噬。在这项研究中，我们首先发现BAY通过Nrf2-SLC7A11-HO-1途径诱导了铁死亡，而HO-1是通过响应细胞氧化还原状态的关键介质。38.NFS1活性对于维持铁 - 硫簇生物合成响应氧化应激是必不可少的。39.越来越多的证据表明，在阿尔茨海默病（AD）等神经退行性疾病中，老化期间铁和铜的稳态发生了改变。 然而，铁和铜的积累如何导致AD中的神经细胞损伤尚不清楚。 为了更好地理解铁和铜如何导致神经细胞死亡，使用了简单，明确的细胞死亡体外模型，即oyxtosis测定。 该测定使用谷氨酸诱导谷胱甘肽（GSH）消耗，其引发氧化应激诱导的程序性细胞死亡的形式。 在衰老的大脑中观察到GSH的减少，与认知功能障碍相关并且在包括AD在内的许多CNS疾病中加速。 结果表明，在该模型中，铁和铜均可增强GSH损失和细胞死亡。铁和铜也会加强其他GSH耗竭剂诱导的细胞死亡，但不能通过其他途径诱导氧化应激的化合物加强。 铜对GSH的至少部分作用与其降低谷氨酸半胱氨酸连接酶（GSH合成中的限速酶）活性的能力有关。 两种金属也改变了涉及调节神经细胞死亡的几种信号传导途径。 总之，这些结果表明体内铁和铜可以在GSH水平降低的条件下特异性地增强神经细胞死亡。40.靶向GPX4通过ferroptosis诱导药物耐受性持久性肿瘤细胞的选择性细胞死亡。41.阿尔茨海默氏病（AD）是最常见的神经退行性疾病，其特征是由Tau蛋白组成的神经原纤维缠结（NFT）。 已发现α-硫辛酸（LA）可以稳定AD患者的认知功能，并且动物研究结果证实其具有抗淀粉样变性的特性。但是，其潜在机制仍不清楚，尤其是关于LA控制Tau病理和神经元损害的能力。 在这里，我们发现LA补充有效抑制了几个AD相关位点Tau的过度磷酸化，并伴随着P301S Tau转基因小鼠认知能力下降。此外，我们发现LA不仅可以通过调节多种激酶的活性来抑制calpain1的活性（与tauopathy的发展和神经退行性疾病有关），而且还可以显着降低LA治疗的小鼠脑组织的钙含量。接下来，我们筛选了LA治疗小鼠大脑组织中神经细胞死亡的各种模式。 我们发现，caspase依赖性细胞凋亡被有效抑制，而自噬在LA补充后未显示明显变化。 有趣的是，Tau引起的铁超载，脂质过氧化和炎症（与铁死亡有关）被LA给药显着阻断。42.已经广泛研究了活性氧（ROS）诱导的细胞凋亡。 越来越多的证据表明，例如由过氧化氢（H2O2）诱导的ROS也可能引发受调节的坏死细胞死亡途径。 关于由叔丁基过氧化氢（t-BuOOH）引发的细胞死亡途径几乎一无所知，t-BuOOH是一种广泛使用的氧化应激诱导剂。由t-BuOOH诱导的脂质过氧化产物参与许多疾病的病理生理学，例如癌症，心血管疾病或糖尿病。 在该研究中，我们将鼠成纤维细胞（NIH3T3）或人角质形成细胞（HaCaT）暴露于t-BuOOH（分别为50或200μM），其诱导快速坏死细胞死亡。 成熟的细胞死亡调节因子，即p53，聚（ADP）核糖聚合酶-1（PARP-1），应激激酶p38和c-Jun N-末端激酶1/2（JNK1 / 2）或受体t-BuOOH介导的细胞死亡不需要相互作用的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1（RIPK1）和3（RIPK3）。使用选择性抑制剂ferrostatin-1（1μM）和liproxstatin-1（1μM），我们确定了最近发现的细胞死亡机制ferroptosis，这是一种依赖于铁和脂质过氧化作用的细胞死亡途径。 因此，t-BuOOH暴露导致脂质过氧化和胞质ROS的ferrostatin-1和liproxstatin-1敏感性增加。Ferroptosis独立于其他t-BuOOH介导的细胞损伤，即线粒体膜电位丧失，DNA双链断裂或复制阻断。H2O2在等毒性浓度（300μM）下不引起铁蛋白沉积，并诱导（1）较低的和（2）ferrostatin-1或liproxstatin-1不敏感的脂质过氧化增加。43.我们报告衰老改变细胞铁的获取和存储，也阻碍铁死亡途径。衰老细胞，不论刺激（辐射，复制或致癌）如何，都会积累大量细胞内铁（最多30倍），同时铁蛋白的水平也随之变化。例如，铁蛋白（铁存储）水平为相关的铁蓄积和对铁诱导的毒性的抵抗提供了细胞衰老的强大生物标记。细胞衰老先于铁积累，并不受持续铁螯合（去铁酮）的干扰。铁在衰老细胞中的积累是由铁蛋白吞噬功能受损引起的。衰老细胞中的溶酶体功能异常是通过几种标志物证实的，包括自噬体中微管相关蛋白轻链3（LC3-II）的建立。铁蛋白降解受损解释了衰老细胞的铁蓄积表型，从而铁被有效地捕获在铁蛋白中，形成了一种可感知的细胞缺陷。因此，衰老细胞高度抵抗铁死亡。通过使用自噬激活剂雷帕霉素促进铁蛋白降解，可以避免衰老细胞的铁蓄积表型，阻止TfR1，铁蛋白和细胞内铁的增加，但未能使这些细胞对铁死亡敏感。