孫晟杰，涂 畫，唐勵靜，羅秀菊，彭 軍

（1.中南大學(xué)湘雅藥學(xué)院藥理學(xué)系，湖南 長沙 410078；2.中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院檢驗系，湖南 長沙 410013）

2012年，DIXON 等［1］發(fā)現(xiàn) erastin可以促進(jìn)Ras突變的癌細(xì)胞死亡，觸發(fā)一種獨特的調(diào)節(jié)性壞死，表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)鐵離子累積、脂質(zhì)活性氧（reactive oxygen species，ROS）增多和線粒體膜密度增加等特點，因這種新型細(xì)胞死亡方式具有依賴鐵離子的特點，故命名為鐵死亡（ferroptosis）。

鐵死亡的發(fā)生與鐵、氨基酸、谷胱甘肽（glutathione，GSH）、ROS和脂質(zhì)過氧化物（lipid peroxidation，LPO）等代謝有關(guān)。細(xì)胞外液的Fe3+通過轉(zhuǎn)鐵蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)并被還原為Fe2+，F(xiàn)e2+與細(xì)胞內(nèi)過量的H2O2通過芬頓反應(yīng)（Fenton reaction）生成大量ROS，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)LPO的生成而觸發(fā)鐵死亡［2］。參與鐵死亡的信號通路包括胱氨酸/谷氨酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)體（SystemXc）途徑、鐵穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)途徑、電壓依賴性陰離子通道（voltage-dependent anion channel，VDAC）途徑、磷酸戊糖途徑［1-2］、甲羥戊酸途徑［3］、腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）-BECN1［4］和 kelch 樣 ECH 相關(guān)蛋白 1（kelch-like ECH-associated protein 1，KEAP1）-核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）-血紅素加氧酶1（heme oxygenase 1，HMOX1）［5］等通路，這些信號通路相互交集，發(fā)揮綜合效應(yīng)（圖1）。

鐵死亡的發(fā)生使細(xì)胞產(chǎn)生獨特的形態(tài)學(xué)改變：細(xì)胞變成圓形并相互分離，線粒體體積縮小、內(nèi)膜凝聚、嵴皺縮或消失和外膜破裂，但細(xì)胞核結(jié)構(gòu)完整，無凝聚或染色質(zhì)著邊現(xiàn)象，這些形態(tài)學(xué)特征有助于區(qū)分鐵死亡與其他形式的調(diào)節(jié)性壞死［1-2］。

近期研究表明，鐵死亡對腫瘤、心肌梗死、卒中和神經(jīng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕。┑榷喾N疾病的發(fā)生發(fā)展具有重要意義，通過人為干預(yù)誘導(dǎo)或抑制鐵死亡，將為這些疾病的治療提供新思路。目前已發(fā)現(xiàn)多種化合物可誘導(dǎo)或抑制鐵死亡發(fā)生，稱為鐵死亡誘導(dǎo)劑或抑制劑。本文旨在從發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用模型、作用靶點和作用特點等方面對鐵死亡誘導(dǎo)劑和抑制劑分別進(jìn)行總結(jié)歸納，重點論述經(jīng)典鐵死亡誘導(dǎo)劑和抑制劑等的研究進(jìn)展，對新近發(fā)現(xiàn)的具有鐵死亡誘導(dǎo)和抑制作用的其他化合物和天然產(chǎn)物也進(jìn)行簡要綜述，為其進(jìn)一步研究、開發(fā)和臨床應(yīng)用提供理論參考。

1 鐵死亡誘導(dǎo)劑

鐵死亡誘導(dǎo)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖2，按作用靶點將鐵死亡誘導(dǎo)劑分為4類（表1）：靶向胱氨酸/谷氨酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)體、靶向谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）、靶向GSH以及靶向鐵離子和ROS的誘導(dǎo)劑。

1.1 靶向胱氨酸/谷氨酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)體

圖1 鐵死亡的主要信號通路和關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子.TFR1：轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1；PKC：蛋白激酶C；HSPB1：熱休克27 ku蛋白1；STEAP3：前列腺6次跨膜上皮抗原3；DMT1：二價金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1；FTL：鐵蛋白輕鏈；FTH1：鐵蛋白重鏈1；NCOA4：核受體輔激活因子4；LIP：不穩(wěn)定鐵池；HMGCR：3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶；ACSF2：?；o酶A合成酶家族成員2；CS：檸檬酸合成酶；NOX：NADPH氧化酶；LPCAT3：溶血磷脂酰膽堿酰基轉(zhuǎn)移酶3；SLC1A5：溶質(zhì)載體家族1成員5；System ASC：丙氨酸/絲氨酸/半胱氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體；System X c-：胱氨酸谷氨酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)體；CBS：胱硫醚-β-合成酶；CTH：胱硫醚酶；GLS：谷氨酰胺酶；GSS：谷胱甘肽合成酶；GSR：谷胱甘肽還原酶.

圖2 部分鐵死亡誘導(dǎo)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu).

SystemXc由輕鏈溶質(zhì)載體家族7成員11（solute carrier family 7 member 11，SLC7A11）和重鏈溶質(zhì)載體家族3成員2（solute carrier family 3 member 2，SLC3A2）組成，SLC7A11是反向轉(zhuǎn)運(yùn)體的主要活性亞基，調(diào)控細(xì)胞內(nèi)GSH的動態(tài)平衡。抑制SystemXc-的活性可減少胱氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)入胞，使胞內(nèi)GSH合成減少，降低GPX4清除過氧化物的能力，細(xì)胞內(nèi)累積的LPO增多，同時引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)和Chac1基因上調(diào)，最終導(dǎo)致細(xì)胞鐵死亡［1，6］。

1.1.1 erastin及其衍生物

erastin是最早發(fā)現(xiàn)的鐵死亡特異性誘導(dǎo)劑（圖2-1），可直接抑制SystemXc的活性，影響GSH的合成，最終導(dǎo)致人纖維肉瘤細(xì)胞HT-1080、人包皮成纖維細(xì)胞BJeLR和人肺癌細(xì)胞Calu-1等發(fā)生鐵死亡［1］。親和純化和質(zhì)譜分析表明，VDAC2/3也是erastin的直接靶點之一，用shRNA沉默Vdac2/3可引起HT-1080細(xì)胞對erastin的顯著抗性，erastin-VDAC2相互作用降低VDAC2對煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的通透性，并可能改變其離子選擇性，允許陽離子進(jìn)入，使線粒體去極化，誘導(dǎo)線粒體功能障礙，引起ROS的生成增多，也能促進(jìn)細(xì)胞鐵死亡［7］。分子構(gòu)效關(guān)系顯示，erastin的活性中心是喹唑啉酮部分，哌嗪連接基的剛性減弱會降低其活性，氯原子是其與周圍環(huán)境相互作用的重要位點［6］。

表1 鐵死亡誘導(dǎo)劑及其作用機(jī)制

erastin水溶性差且代謝不穩(wěn)定的特點限制了其體內(nèi)應(yīng)用，將哌嗪基引入erastin得到一種名為哌嗪erastin（piperazine erastin，PE，圖2-2）的衍生物，其誘導(dǎo)HT-1080細(xì)胞鐵死亡的作用機(jī)制與erastin相似，但水溶性和代謝穩(wěn)定性優(yōu)于erastin［8］。另一種衍生物咪唑酮erastin（imidazole ketone erastin，IKE，圖2-3）具有納摩爾級效價、高代謝穩(wěn)定性和中等水溶性，可抑制小鼠彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤（diffuse large B cell lymphoma，DLBCL）的生長；在DLBCL異種移植模型中，使用聚乙二醇-聚乳酸-羥基乙酸共聚物納米粒載體可增加IKE在腫瘤中的蓄積，與游離IKE相比毒性更小，治療指數(shù)更高［9］。

1.1.2 柳氮磺吡啶（sulfasalazine，SAS）

SAS是FDA批準(zhǔn)的用于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的一線抗炎藥物。在體外，SAS可特異性抑制SystemXc，明顯抑制淋巴瘤細(xì)胞增殖。大鼠腹腔注射SAS對宿主無明顯損傷，但能顯著減慢移植Nb2-U17淋巴瘤的生長，表明該藥物在淋巴母細(xì)胞瘤的治療中具有潛在的應(yīng)用前景［10］。SAS在BJ細(xì)胞系（BJeH，BJeHLT，BJeLR和DRD）中的RAS選擇性致死效力遠(yuǎn)低于erastin［1］。最近研究發(fā)現(xiàn)，CISD2的表達(dá)與SAS耐藥有關(guān)，沉默Cisd2基因可通過增加線粒體Fe2+和脂質(zhì)ROS的蓄積，使耐藥的頭頸癌細(xì)胞對SAS敏感而誘發(fā)鐵死亡［11］。

1.1.3 索拉非尼（sorafenib）

索拉非尼以前稱為BAY43-9006，是一種多激酶抑制劑，臨床上用于治療晚期癌癥（如腎細(xì)胞癌、肝細(xì)胞癌和甲狀腺癌）。索拉非尼對SystemXc的抑制具有濃度依賴性，僅在較窄的濃度范圍內(nèi)表現(xiàn)誘導(dǎo)HT-1080細(xì)胞鐵死亡的作用。對87種索拉非尼類似物誘導(dǎo)HT-1080細(xì)胞鐵死亡活性的分析表明，索拉非尼抑制SystemXc活性的機(jī)制可能是通過抑制一種未知激酶（其活性是SystemXc活性必需的）或與非激酶靶點（含有與索拉非尼激酶活性位點相似的結(jié)合口袋）相互作用［6］。

1.1.4 谷胺酸鹽

高濃度谷氨酸鹽也可以抑制SystemXc活性而誘導(dǎo)腦細(xì)胞和癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，這是生理條件下鐵死亡的自然觸發(fā)因素，可部分解釋蓄積的谷氨酸鹽對神經(jīng)系統(tǒng)的毒性作用［1-2］。

1.2 靶向GPX4

GPX4具有維持細(xì)胞內(nèi)GSH的動態(tài)循環(huán)和清除過氧化物的能力，是鐵死亡的中樞調(diào)節(jié)因子。在細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸和GSH水平正常的情況下，也可以通過直接抑制GPX4活性誘導(dǎo)鐵死亡。

1.2.1 RAS合成致死分子RSL3

RSL3 是 STOCKWELL 等［12］在篩選對致癌Ras合成致死小分子時發(fā)現(xiàn)的。后來通過基于親和性的化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)，GPX4被鑒定為（1S，3R）-RSL3（圖2-4）的靶蛋白。（1S，3R）-RSL3直接與GPX4共價結(jié)合，其活性基團(tuán)是氯乙酰胺部分［8］，主要通過烷基化硒代半胱氨酸（GPX4的活性位點）導(dǎo)致GPX4不可逆性失活，誘導(dǎo)鐵死亡［13］。在RSL3的4種非對映異構(gòu)體中，（1S，3R）-RSL3對BJ衍生細(xì)胞系的選擇性殺傷力是其他3種異構(gòu)體的100倍［8］。STOCKWELL等［12］發(fā)現(xiàn)RSL3的同時也發(fā)現(xiàn)了RSL5，并通過shRNA沉默HT-1080細(xì)胞中的Vdac3基因，證明RSL5與erastin一樣，通過靶向VDAC發(fā)揮誘導(dǎo)鐵死亡的作用。

1.2.2 衍生于ClL56的鐵死亡誘導(dǎo)劑FlN56

SHIMADA 等［3］在 HT-1080 和工程轉(zhuǎn)化的BJeLR細(xì)胞中檢測了3169種誘導(dǎo)胱天蛋白酶非依賴性致死化合物，發(fā)現(xiàn)451種化合物在不激活胱天蛋白酶3/7的情況下觸發(fā)細(xì)胞死亡，其中CIL56可能參與鐵死亡和壞死2種細(xì)胞死亡途徑。在CIL56的結(jié)構(gòu)中，肟基是誘導(dǎo)鐵死亡的必需基團(tuán)，且哌啶部分的疏水性與效價相關(guān)。將CIL56的2個哌啶基替換為2個環(huán)己胺，得到在BJ細(xì)胞系中表現(xiàn)出更強(qiáng)抑制Ras突變癌細(xì)胞活性的藥物FIN56（圖2-5）。FIN56可以依賴乙酰輔酶A羧化酶，誘導(dǎo)GPX4蛋白翻譯后降解導(dǎo)致細(xì)胞鐵死亡?；瘜W(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)分析還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)IN56可以結(jié)合并激活角鯊烯合酶（squalene synthase，SQS），導(dǎo)致輔酶Q10（coenzyme Q10，CoQ10）缺失，增強(qiáng)細(xì)胞對FIN56誘導(dǎo)鐵死亡的敏感性。此外，化合物DPI7（ML162），DPI10（ML210），DPI12，DPI13和DPI17等處理的BJeLR細(xì)胞也缺乏 GPX4 活性［8］，其中 DPI7，DPI12 和DPI17具有與RSL3相同的結(jié)合位點，而DPI10和DPI13間接抑制GPX4或結(jié)合到與RSL3不同的位點［13］。通過生物信息學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)一種美國FDA批準(zhǔn)用于卵巢癌治療的抗腫瘤藥物——六甲蜜胺（altretamine）可抑制GPX4的脂修復(fù)活性，提示其抗腫瘤活性的潛在機(jī)制［14］。

1.3 靶向谷胱甘肽

進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的胱氨酸轉(zhuǎn)化成半胱氨酸，與谷氨酸通過谷氨酸-半胱氨酸連接酶（glutamate cysteine ligase，GCL）催化生成γ-谷氨酰半胱氨酸，隨之在谷胱甘肽合成酶的作用下，與甘氨酸生成GSH。GSH是GPX4酶活性的重要輔助因子。

1.3.1 丁胱亞磺酰亞胺（buthionine sulfoximine，BSO）

BSO是GSH合成限速酶GCL的不可逆抑制劑，可以抑制GCL催化亞基，降低GSH水平和GPX4活性，誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化，導(dǎo)致人胰腺癌細(xì)胞PANC-1、人結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29和BJeLR細(xì)胞發(fā)生鐵死亡。BSO與鐵合用，可以增強(qiáng)抗癌效果［8，15］。

1.3.2 順鉑

順鉑等鉑類化合物與富含巰基的生物分子具有高親和力，可與GSH直接結(jié)合形成Pt-GS復(fù)合物，引起GSH耗竭和GXP4失活。順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡是鐵死亡和凋亡的共同結(jié)果，與erastin聯(lián)合作用于人肺癌細(xì)胞A549和人結(jié)腸癌細(xì)胞HCT116，表現(xiàn)出明顯的協(xié)同抗腫瘤活性［16］。近期，針對骨肉瘤細(xì)胞的研究表明，長期使用順鉑可能通過過度激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal tranducers andactivators of transcription 3，STAT3）信號，增強(qiáng)Nrf2的表達(dá)和活性，導(dǎo)致細(xì)胞抗氧化能力增強(qiáng)，造成對順鉑誘導(dǎo)鐵死亡的耐藥。聯(lián)合使用其他鐵死亡誘導(dǎo)劑（如erastin和RSL3）或STAT3抑制劑，可以增強(qiáng)細(xì)胞對順鉑的敏感性，為耐藥骨肉瘤的治療提供了新思路［17］。

1.3.3 其他

DPI2能消耗BJeLR細(xì)胞中90%GSH，表明其可能通過與上述化合物類似的機(jī)制誘導(dǎo)鐵死亡［8］；蓽茇酰胺（piperlongumine，PL）在不降低細(xì)胞內(nèi)GPX水平的情況下，通過消耗GSH而誘導(dǎo)PANC-1細(xì)胞鐵死亡［18］。

1.4 靶向鐵離子和活性氧

1.4.1 HMOX1和血紅素

Nrf2的靶基因表達(dá)產(chǎn)物包括HMOX1，SLC7A11和GPX4等。在氧化應(yīng)激時，Nrf2會與KEAP1解離，轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核，與抗氧化反應(yīng)元件結(jié)合，激活目標(biāo)抗氧化基因的表達(dá)［20］。HMOX1兼有細(xì)胞保護(hù)和促進(jìn)鐵死亡的作用，保護(hù)作用歸因于其抗氧化活性，而其毒性作用是由于它能催化血紅素降解為Fe2+、膽綠素和一氧化碳，大量游離Fe2+通過芬頓反應(yīng)促進(jìn)細(xì)胞鐵死亡。HASSANNIA等［20］認(rèn)為，HMOX1水平的上調(diào)程度可能決定它促進(jìn)還是抑制鐵死亡。NAVEENKUMAR等［21］則發(fā)現(xiàn)，抑制鐵死亡會顯著減弱血紅素誘導(dǎo)的血小板活化。血紅素能通過上調(diào)HMOX1表達(dá)，增加細(xì)胞中不穩(wěn)定鐵，并降低GSH水平，導(dǎo)致LPO生成增多，誘導(dǎo)血小板發(fā)生鐵死亡。HMOX1的特異性抑制劑二氯化錫原卟啉Ⅸ可以保護(hù)血小板免于血紅素介導(dǎo)的細(xì)胞毒性，幾乎完全抑制脂質(zhì)過氧化作用，控制細(xì)胞內(nèi)ROS水平。

1.4.2 醉茄素A（withaferin，WA）

WA（圖2-6）是從南非醉茄中分離的甾體內(nèi)脂類物質(zhì)，在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中具有雙重鐵死亡誘導(dǎo)機(jī)制，中劑量的WA靶向作用于KEAP1，激活Nrf2上調(diào)HMOX1的表達(dá)；高劑量的WA可直接使GPX4失活。這為高危神經(jīng)母細(xì)胞瘤的治療提供一種有效策略［20］。

1.4.3 BAY 11-7085

CHANG等［19］發(fā)現(xiàn)，NF-κB抑制劑BAY 11-7085〔（E）-3-（4-叔丁基苯磺?；?2-丙烯腈〕也能通過Nrf2-SLC7A11-HMOX1途徑上調(diào)HMOX1和游離鐵，以NF-κB非依賴性方式誘導(dǎo)癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡。

1.4.4 FlNO2

FINO2是一類具有1，2-二氧戊烷結(jié)構(gòu)的plakinic酸D衍生物，可誘導(dǎo)人急性淋巴白血病細(xì)胞RS4；11鐵死亡［22］。FINO2通過發(fā)生類芬頓反應(yīng)氧化Fe2+和間接失活GPX4的共同作用誘導(dǎo)HT-1080細(xì)胞鐵死亡。同時由于高親脂性，F(xiàn)INO2可能會蓄積在膜脂雙層中，直接氧化多聚不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）。與其他含有過氧鍵的化合物不同，F(xiàn)INO2能優(yōu)先啟動鐵死亡而非其他形式的細(xì)胞死亡［23］。由于FINO2的作用具有鐵依賴性，F(xiàn)INO2在鐵水平高的惡性細(xì)胞中作用更強(qiáng)［22］。構(gòu)效關(guān)系研究表明，過氧鍵及其附近的極性羥基是FINO2的活性基團(tuán)，且羥基與過氧鍵必須有特定的空間關(guān)系，這是結(jié)合活性鐵所必需的，還可能有助于過氧鍵的還原。用非極性基團(tuán)取代羥基或增大羥基與過氧鍵之間的距離都會降低FINO2的效力［23］。（-）-FINO2（圖2-7）對癌性成纖維細(xì)胞BJeLR的活性和選擇性比其對映體更高［22］。

1.4.5 青蒿素類

青蒿素及其衍生物如青蒿琥酯（artesunate，ART，圖2-8）和雙氫青蒿素（dihydroartemisinin，DHA，圖2-9）等，是一組有抗瘧疾作用的倍半萜內(nèi)酯。此外，這些化合物也被證明有抑癌作用。ART在KRas轉(zhuǎn)化的胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞中可作為鐵死亡特異性誘導(dǎo)劑，該細(xì)胞由于KRas的重新編程，對凋亡具有高度抵抗性，但可被ART誘導(dǎo)發(fā)生鐵死亡，以溶酶體形式供給外源性鐵可進(jìn)一步增強(qiáng)ART的鐵死亡誘導(dǎo)作用［24］。ART還可通過調(diào)節(jié)肝星狀細(xì)胞中鐵蛋白自噬介導(dǎo)鐵死亡而減輕肝纖維化［25］。另一項研究也發(fā)現(xiàn)，ART可依賴P53誘導(dǎo)鐵死亡，防止四氯化碳誘導(dǎo)的小鼠肝損傷和纖維化，并抑制肝星狀細(xì)胞活化［26］。

與FINO2類似，DHA結(jié)構(gòu)中的過氧鍵也可被Fe2+裂解并生成毒性自由基，促進(jìn)細(xì)胞ROS的積累。DHA還可通過激活A(yù)MPK磷酸化，下調(diào)mTOR/p70S6k信號通路，加速鐵蛋白通過自噬降解而增加鐵池中鐵的含量，有效誘導(dǎo)急性髓系白血病細(xì)胞鐵死亡，并伴有線粒體功能紊亂［27］。另一項研究則發(fā)現(xiàn)，DHA通過與細(xì)胞內(nèi)游離鐵結(jié)合〔結(jié)合的鐵具有與游離鐵相同的氧化活性，但不能被鐵調(diào)節(jié)蛋白-鐵應(yīng)答元件（iron regulatory protein-iron response element，IRP-IRE）鐵穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制所識別〕而刺激IRP與含IRE序列的mRNA結(jié)合，抑制鐵蛋白翻譯，同時誘導(dǎo)鐵蛋白溶酶體降解，增加細(xì)胞游離鐵水平，進(jìn)而增加細(xì)胞對鐵死亡的敏感性［28］。

1.4.6 西拉美新（siramesine）和拉帕替尼（lapatinib）

溶酶體破壞劑西拉美新和酪氨酸激酶抑制劑拉帕替尼合用，可通過降低鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（ferroportin，F(xiàn)PN）的表達(dá)和增加TF的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鐵離子蓄積，誘導(dǎo)MDA MB 231，MCF-7，ZR-75和SKBr3乳腺癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，這為乳腺癌的治療提供新的策略［29］。

1.4.7 BAY 87-2243

BAY 87-2243可抑制線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ，刺激線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrial permeablity transition pore，mPTP）開放和線粒體膜去極化，導(dǎo)致自噬體形成，觸發(fā)線粒體自噬依賴的ROS增加，促進(jìn)脂質(zhì)過氧化和GSH消耗，導(dǎo)致BRAFV600E黑色素瘤細(xì)胞壞死樣凋亡和鐵死亡［30］。

1.4.8 iFSP1

最近，DOLL等［31］和BERSUKER等［32］同時發(fā)現(xiàn)了鐵死亡抑制蛋白1（ferroptosis suppressor protein 1，F(xiàn)SP1）通過還原CoQ10而阻止脂質(zhì)過氧化，抑制鐵死亡的發(fā)生。DOLL等還通過在藥物篩選，發(fā)現(xiàn)FSP1的抑制劑iFSP1（圖2-10）可在過表達(dá)FSP1的Gpx4敲除Pfal和HT-1080細(xì)胞中選擇性誘導(dǎo)鐵死亡。

2 鐵死亡抑制劑

鐵離子的蓄積和LPO生成增多是鐵死亡的重要標(biāo)志，脂質(zhì)過氧化可通過酶促（含鐵酶介導(dǎo)）和非酶促（芬頓反應(yīng)）途徑發(fā)生。目前已有的鐵死亡抑制劑（圖3，表2）主要通過消除自由基、抑制產(chǎn)生脂質(zhì)或脂質(zhì)過氧化物的酶、減少游離鐵等途徑發(fā)揮作用。

2.1 芳胺類抗氧化劑

ferrostatin-1（Fer-1，圖3-1）是一種通過小分子文庫高通量篩選得到的鐵死亡特異性抑制劑，能夠防止erastin或RSL誘導(dǎo)的脂質(zhì)ROS蓄積，抑制HT-1080細(xì)胞鐵死亡，但不抑制其它氧化致死化合物（如H2O2和魚藤酮）和凋亡誘導(dǎo)劑（如氰化羰基-3氯苯腙）誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡［1］。此外，F(xiàn)er-1還可以下調(diào)前列腺素內(nèi)過氧化物合成酶2表達(dá)及上調(diào)GPX4和Nrf2蛋白表達(dá)，通過抑制氧化應(yīng)激，降低ROS和脂質(zhì)過氧化作用，保護(hù)HT-22細(xì)胞免受谷氨酸誘導(dǎo)的氧化毒性和鐵死亡［33］。在BEAS-2B細(xì)胞和炎性肺損傷小鼠模型中，F(xiàn)er-1則通過抑制脂質(zhì)過氧化，防止脂多糖誘導(dǎo)的鐵死亡［34］。

圖3 部分鐵死亡抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu).THN：四氫萘啶醇；TEMPO：2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物；PHOXNO：吩噁嗪氮氧化物.

表2 鐵死亡抑制劑及其作用機(jī)制

分子構(gòu)效關(guān)系表明，用硝基取代芳伯氨基或消除環(huán)己胺基均會破壞其清除自由基和抑制鐵死亡的能力［35］。其中，環(huán)己胺基部分可能通過親脂性使Fer-1能夠錨定在脂膜上，而不影響分子固有的抗氧化能力。增加環(huán)己胺基部分的親脂性可增加其鐵死亡抑制活性［1］，而將雜原子引入該部分則會導(dǎo)致效價降低［35］。

SKOUTA等［35］研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)er-1可能通過其互變異構(gòu)體釋放2個質(zhì)子和2個電子，形成氧化還原穩(wěn)定的化合物，作為還原劑發(fā)揮抗氧化活性。若2個氮原子上取代有阻止互變異構(gòu)的基團(tuán)，則活性會喪失。他們還發(fā)現(xiàn)一些比Fer-1更有效的第二代ferrostatin類化合物，如 SRS-11-92（圖 3-2，EC50=6 nmol·L-1）的活性比 Fer-1（EC50=95 nmol·L-1）強(qiáng)15倍。LINKERMANN等［36］則發(fā)現(xiàn)了在erastin處理的HT-1080和NIH3T3細(xì)胞中可發(fā)揮鐵死亡抑制作用的第三代ferrostatin類化合物SRS-16-86（圖3-3），與Fer-1相比有更高的代謝和血漿穩(wěn)定性，即使在急性腎損傷異常嚴(yán)重的情況下，也能發(fā)揮強(qiáng)大的保護(hù)作用。

MIOTTO等［37］針對Fer-1的作用機(jī)制進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)Fer-1可清除烷氧自由基而自身不被消耗，并與Fe2+絡(luò)合減少細(xì)胞中不穩(wěn)定鐵，提出了一種Fer-1還原烷氧自由基而Fe2+還原Fer-1自由基的循環(huán)作用機(jī)制。

liproxstatin-1（Lip-1，圖3-4）是在他莫昔芬誘導(dǎo)的Gpx4-/-小鼠胚胎成纖維細(xì)胞中，篩選4萬多個類藥小分子發(fā)現(xiàn)的抑制鐵死亡的螺喹喔啉胺類化合物。Lip-1是LPO的特異性抑制劑，可在低納摩爾范圍內(nèi)抑制鐵死亡且不干擾其他經(jīng)典類型的細(xì)胞死亡（如TNF-α誘導(dǎo)的凋亡和H2O2誘導(dǎo)的壞死等）［38］。LI等［39］發(fā)現(xiàn)，Lip-1可通過激活Nrf2信號通路，降低ROS，下調(diào)TGF-β1，減輕放射性肺纖維化，為放射性肺纖維化提供了一個新的治療靶點。而FENG等［40］則發(fā)現(xiàn)，Lip-1可在不影響觸發(fā)mPTP開放所需Ca2+量的情況下，通過下調(diào)VDAC1（不影響VDAC2/3）水平和寡聚化，減少線粒體ROS產(chǎn)生，恢復(fù)GPX4水平，縮小離體小鼠缺血/再灌注心肌的梗死面積，發(fā)揮心臟保護(hù)作用。

最近，SHENG等［41］對Lip-1滅活LPO的機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)Lip-1與Fer-1具有類似的作用機(jī)制。Lip-1易滲透到脂雙層并停留在其內(nèi)部，使其活性位點與脂質(zhì)過氧化位點緊密定向接觸，啟動CH3OO·從芳香胺位提取氫原子。清除LPO后，Lip-1形成的Lip-1自由基可被體內(nèi)其他抗氧化劑（如泛醌）還原。他們還對liproxstatin類化合物進(jìn)行了構(gòu)效關(guān)系研究，發(fā)現(xiàn)芳胺結(jié)構(gòu)是這類鐵死亡抑制劑抗氧化活性所必需的。

盡管在溶液中，F(xiàn)er-1和Lip-1對自由基的反應(yīng)性比α-生育酚低，但由于它們具有弱氫鍵相互作用和更優(yōu)的體內(nèi)動力學(xué)特征，能在脂質(zhì)雙分子層中發(fā)揮比α-生育酚更好的抑制作用［42］。

2.2 α-生育酚類似物

α-生育酚主要通過破壞自動氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)揮抗氧化能力。其衍生物四氫萘啶醇（tetrahydronaphthyridinols，THN，圖3-5）是一種特殊的氮雜酚類，由酚類抗氧化劑芳香環(huán)上相對羥基的3和（或）5位引入氮原子而來。在（1S，3R）-RSL3誘導(dǎo)的Pfa-1小鼠胚胎成纖維細(xì)胞中，親脂性THN與過氧自由基的反應(yīng)速度幾乎是α-生育酚的30倍，且含有12～15個碳烷基鏈的THN具有最佳的抑制效果，甚至比Fer-1和Lip-1的活性更好［42］。

2.3 氮氧化物

具有細(xì)胞膜滲透性并能穿過血腦屏障的2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）能將檸檬酸亞鐵氧化，阻斷芬頓反應(yīng)，抑制羥基自由基的產(chǎn)生［43］。此外，單芳基氮氧化物、二芳基氮氧化物和吩噁嗪氮氧化物等，都被認(rèn)為是極具前景的脂質(zhì)過氧化和鐵死亡的強(qiáng)效抑制劑。其中吩噁嗪氮氧化物（PHOXNO）抑制RSL3誘導(dǎo)的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞鐵死亡最有效，且效果明顯優(yōu)于Fer-1和Lip-1［44］。

2.4 多酚類天然化合物

最近，越來越多的天然產(chǎn)物被發(fā)現(xiàn)具有抑制鐵死亡的作用，它們大多為多酚類物質(zhì)，可能通過多種途徑發(fā)揮鐵死亡抑制作用。

XIE等［45］在天然產(chǎn)物庫篩選鐵死亡抑制劑的實驗中發(fā)現(xiàn)，黃芩素（baicalein）（圖3-6）可能通過抑制GSH耗竭、GPX4降解以及脂質(zhì)過氧化而抑制erastin誘導(dǎo)的胰腺癌細(xì)胞鐵死亡，還可能激活Nrf2通路，阻止erastin誘導(dǎo)的Nrf2降解，抑制氧化損傷。此外，黃芩素可通過抑制12/15-脂氧合酶（12/15-lipoxygenases，12/15-LOX），減少肝缺血再灌注后的細(xì)胞死亡［46］，且能在檸檬酸鐵銨誘導(dǎo)的HT-22細(xì)胞損傷模型和FeCl3誘導(dǎo)的小鼠癲癇發(fā)作中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［47］。最新研究表明，黃芩素還能降低鐵死亡中磷脂酰乙醇胺氧化，改善腦皮質(zhì)撞擊的預(yù)后恢復(fù)［48］。

此外，姜黃素（curcumin，圖3-7）則可能作為鐵螯合劑減少鐵蓄積，防止erastin誘導(dǎo)的小鼠胰島細(xì)胞瘤胰腺β細(xì)胞鐵死亡［49］，還在橫紋肌溶解誘導(dǎo)的急性腎損傷小鼠模型中被證明具有鐵死亡抑制作用，并可增強(qiáng)HMOX1活性［50］。天麻素（gastrodin，GAS，圖3-8）可通過Nrf2-HMOX1信號通路，誘導(dǎo)GPX4，F(xiàn)PN1和ACSL4等表達(dá)，抑制谷氨酸誘導(dǎo)的HT-22細(xì)胞鐵死亡［51］。

2.5 酯酰輔酶A合成酶長鏈家族成員4抑制劑

噻唑烷二酮類藥物（thiazolidinediones，TZD）是已上市的胰島素增敏劑，可激動過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferator activatedreceptor γ，PPARγ）。酯酰輔酶A合成酶長鏈家族成員4（acyl-CoA synthetase long-chain family member 4，ACSL4）專司游離脂肪酸的酯化，在合成長鏈PUFA-CoA中起關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，羅格列酮、吡格列酮和曲格列酮等可特異性抑制ACSL4（不抑制其他ACSL亞型），預(yù)防RSL3誘導(dǎo)的Pfa1細(xì)胞鐵死亡和脂質(zhì)過氧化，其機(jī)制與PPARγ信號通路無關(guān)。其中，曲格列酮雖抑制ACSL4的效力較低，但可能由于其6-色原烷醇結(jié)構(gòu)而具有固有抗氧化活性，是TZD中最具保護(hù)性的［52］。

2.6 脂氧合酶抑制劑

齊留通（zileuton）是5-LOX的口服特異性抑制劑，用于哮喘患者的維持治療。它能通過抑制5-羥基二十烷四烯酸的生成，保護(hù)ACSL4過表達(dá)的LNCaP和K562細(xì)胞免于erastin誘導(dǎo)的鐵死亡［53］。

2.7 其他

鐵螯合劑去鐵胺（deferoxamine）、心臟保護(hù)藥右雷佐生（右丙亞胺，dexrazoxane）等也具有抑制鐵死亡的作用。

3 結(jié)語

鐵死亡是調(diào)節(jié)性壞死的一種重要形式，在形態(tài)學(xué)、生物化學(xué)和遺傳學(xué)上具有不同于其他細(xì)胞壞死和凋亡的特征。鐵死亡的發(fā)生機(jī)制與細(xì)胞代謝密切相關(guān)，涉及多種關(guān)鍵分子和信號通路，調(diào)控這些關(guān)鍵分子合成或分解及其涉及的信號通路，會改變細(xì)胞對鐵死亡的敏感性。合理誘導(dǎo)或抑制細(xì)胞鐵死亡，將有助于改善和治療特別是癌癥和損傷相關(guān)的多種疾病。

目前已發(fā)現(xiàn)各種類型的鐵死亡誘導(dǎo)劑和抑制劑，然而對其中大多數(shù)化合物的作用靶點和潛在應(yīng)用仍有待深入了解。進(jìn)一步闡明這些化合物（尤其是多作用靶點化合物）的作用機(jī)制、各機(jī)制間的關(guān)聯(lián)和作用特點，同時探討聯(lián)合用藥的可能性以及開發(fā)特異性更高的誘導(dǎo)劑或抑制劑，都將對其臨床應(yīng)用產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。