劉 鑫，黃藝云，楊燕妮，段辛威，鄭春松，3

（1.福建中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合研究院；2.福建中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院；3.福建省中西醫(yī)結(jié)合老年性疾病重點實驗室，福建 福州 350122）

骨肉瘤（Osteosarcoma，OS）是臨床上好發(fā)于兒童與青少年長骨干骺端的惡性骨腫瘤，其轉(zhuǎn)移性患者5年生存率僅約20%，且術(shù)后復(fù)發(fā)率高達(dá)70%以上，具有致死率高、易轉(zhuǎn)移等特點［1-2］。目前骨肉瘤常用的治療手段為手術(shù)輔以化療，但遠(yuǎn)期效果不理想，且化療過程中存在耐藥性強(qiáng)、毒副作用多等問題，嚴(yán)重危害患者身心健康和預(yù)后［3］。因此，深入研究骨肉瘤發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制和新的治療方法顯得尤為重要。

研究顯示，鐵死亡作為一種新型細(xì)胞死亡方式，與骨肉瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，誘導(dǎo)鐵死亡在抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展與逆轉(zhuǎn)藥物耐藥性等方面有顯著效果，有望成為骨肉瘤治療的新策略［4-5］。一些中藥活性成分（如青蒿素、姜黃素等）可靶向誘導(dǎo)鐵死亡，達(dá)到治療骨肉瘤的目的［6-12］。因此，本文針對鐵死亡在骨肉瘤中的作用及中藥誘導(dǎo)鐵死亡治療骨肉瘤進(jìn)行綜述，旨在為鐵死亡在骨肉瘤的深入研究與藥物研發(fā)提供借鑒與參考。

1 鐵死亡

2008年，YANG W S等［13］通過體外篩選抗癌小分子時，發(fā)現(xiàn)RSLs和erastin誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡和常見細(xì)胞死亡方式（凋亡、壞死、自噬）不同，這些誘導(dǎo)劑并沒有引發(fā)自噬小體及凋亡小體形成，且抑制劑的使用不能逆轉(zhuǎn)其誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。繼而，在2012年DIXON S J等［14］提出了鐵死亡的概念，他們認(rèn)為這種細(xì)胞死亡方式與常見的細(xì)胞死亡方式完全不同，是細(xì)胞受到鐵離子紊亂的影響，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鐵的積累和氧化應(yīng)激反應(yīng)增強(qiáng)，最終引發(fā)細(xì)胞死亡。即鐵死亡作為一種新型的細(xì)胞程序性死亡方式，在生物化學(xué)成分上以膜脂質(zhì)過氧化為特征，在細(xì)胞形態(tài)上以雙層膜變厚及線粒體體積變小為標(biāo)志。

目前，探索腫瘤發(fā)生機(jī)制及尋找治療靶點主要在誘導(dǎo)鐵死亡的途徑上［15-16］。誘導(dǎo)鐵死亡的途徑主要包括3類：⑴耗竭/降低谷胱甘肽（Glutathione，GSH）：系統(tǒng)Xc-（跨膜氨基酸轉(zhuǎn)運體）是由溶質(zhì)載體家族7成 員11（Recombinant solute carrier family 7, member 11， SLC7A11)和溶質(zhì)載體家族3成員2（Recombinant solute carrier family 3, member 2， SLC3A2）組成的一種跨膜氨基酸轉(zhuǎn)運體［17］，阻塞系統(tǒng)Xc-降低還原性GSH合成，促進(jìn)活性氧（Reacyive oxygen species，ROS）積累，導(dǎo)致鐵死亡［18］。2015年，JIANG L等［19］研究發(fā)現(xiàn)，p53蛋白可以抑制SLC7A11表達(dá)，影響GSH活性，誘導(dǎo)U2OS細(xì)胞發(fā)生鐵死亡。⑵直接抑制谷胱甘肽過氧化物酶4（Glutathione peroxidase 4，GPX4）：對于調(diào)控鐵死亡GPX4具有重要作用，直接抑制GPX4可誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡。LIU Q等［20］發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1（Transferrin receptor protein，TFR1）能夠通過抑制核因子E2相關(guān)因子（Nuclear factor erythroid，Nrf2）/GPX4信號通路誘導(dǎo)骨肉瘤發(fā)生鐵死亡，同時它聯(lián)合順鉑和谷胱甘肽過氧化物酶4抑制劑RSL3（鐵死亡激動劑）等能夠降低骨肉瘤細(xì)胞對順鉑的耐藥性，有望成為治療骨肉瘤的新靶點［4］。⑶干擾鐵穩(wěn)態(tài)：誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡與鐵穩(wěn)態(tài)密切相關(guān)。TFR1是鐵吸收的主要蛋白，TFR1的表達(dá)增加，將會對骨肉瘤細(xì)胞的生長和耐藥性產(chǎn)生影響。WU H等［21］發(fā)現(xiàn)在骨肉瘤中，TFR1表達(dá)明顯增高且高表達(dá)的患者預(yù)后差，可為TFR1作為未來治療骨肉瘤的靶點提供理論依據(jù)。

2 鐵死亡在骨肉瘤中的作用

鐵死亡的相關(guān)基因已應(yīng)用于骨肉瘤研究中，如COL2A4、HOXB5和轉(zhuǎn)錄激活因子4（Recombinant activating transcription，ATF4）等能夠在骨肉瘤細(xì)胞增殖、化療耐藥、轉(zhuǎn)移、免疫等方面起重要作用，有望為骨肉瘤治療提供新思路［22］。

2.1 抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖任天豪［23］發(fā)現(xiàn)唑來膦酸可通過誘導(dǎo)鐵死亡抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖。LV H等［24］在探討β-苯乙基異硫氰酸酯（β-Phenethyl isothiocyanate，PEITC）對骨肉瘤的影響時發(fā)現(xiàn)，PEITC能夠改變鐵代謝的過程，增加細(xì)胞內(nèi)的不穩(wěn)定鐵含量，激活絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路，誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡，抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖。以上研究均表明鐵死亡可影響骨肉瘤細(xì)胞增殖。

2.2 逆轉(zhuǎn)骨肉瘤細(xì)胞化療耐藥LIU Q等［20］發(fā)現(xiàn)，低劑量順鉑可能對順鉑耐藥性骨肉瘤細(xì)胞的鐵死亡有一定的作用，鐵死亡誘導(dǎo)劑、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子和轉(zhuǎn)錄活因子3（Signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）抑制劑可以使耐藥細(xì)胞內(nèi)的鐵死亡過程被重新激活，降低細(xì)胞對順鉑的耐藥性，其機(jī)制與下調(diào)Nrf2和GPX4的表達(dá)相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)為骨肉瘤提供了新的研究方向。除此之外，將骨肉瘤順鉑耐藥細(xì)胞株用鐵死亡誘導(dǎo)劑處理后發(fā)現(xiàn)，GPX4等鐵死亡負(fù)調(diào)控因子水平顯著下調(diào)，ROS等鐵死亡相關(guān)因子水平顯著上調(diào)，同時還增強(qiáng)了骨肉瘤細(xì)胞對順鉑的敏感性。因此，誘導(dǎo)鐵死亡是逆轉(zhuǎn)骨肉瘤細(xì)胞耐藥性非常有前景的方法。

2.3 抑制骨肉瘤轉(zhuǎn)移童也等［22］通過基因富集分析等方法探討了與鐵死亡相關(guān)基因在轉(zhuǎn)移性骨肉瘤中的潛在作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)，ATF4是轉(zhuǎn)移性骨肉瘤中鐵死亡相關(guān)基因之一。在骨肉瘤細(xì)胞中高表達(dá)的ATF4能夠使其黏附力下降，并促進(jìn)細(xì)胞脫落，降低骨肉瘤的轉(zhuǎn)移，提示ATF4可能在骨肉瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移中起著重要作用［25］。CHEN M等［26］研究發(fā)現(xiàn)，靶向賴氨酸特異性去甲基化酶4A（Recombinant lysine specific demethylase 4A，KDM4A）在體外顯著增加骨肉瘤細(xì)胞死亡，并減弱遷移能力，KDM4A缺失在體內(nèi)顯著抑制骨肉瘤進(jìn)展和肺轉(zhuǎn)移。以上研究結(jié)果表明，誘導(dǎo)鐵死亡能夠抑制骨肉瘤轉(zhuǎn)移。

2.4 調(diào)節(jié)骨肉瘤免疫逃逸免疫細(xì)胞能夠識別和攻擊病原體、腫瘤細(xì)胞和其他異常細(xì)胞，是機(jī)體免疫系統(tǒng)發(fā)揮作用的一個重要環(huán)節(jié)。YAO Y等［27］發(fā)現(xiàn)，鐵死亡主要拮抗蛋白GPX4在T細(xì)胞中的缺失會導(dǎo)致濾泡輔助性T細(xì)胞功能喪失和抗體反應(yīng)低下。ZHENG D等［28］發(fā) 現(xiàn) 鐵 死 亡 相 關(guān) 基 因COL2A4、HOXB5和UNC5B在骨肉瘤中高表達(dá)，并與骨肉瘤細(xì)胞免疫逃逸密切相關(guān)。SHAO H B等［29］確定了一種與鐵代謝相關(guān)的lncRNA信號，該信號在預(yù)測骨肉瘤患者的生存預(yù)后及其免疫狀況具有良好的性能。

2.5 其他除上述4個方面外，其他因素也會影響骨肉瘤細(xì)胞的鐵死亡。轉(zhuǎn)化生長因子β受體1是TGF-β信號通路的中心傳播因子，它可以通過Nrf2轉(zhuǎn)錄因子降低促紅細(xì)胞生成素的表達(dá)，減輕血液黏滯程度，誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡［30］。ZHAN F等［31］發(fā)現(xiàn)YAP敲低結(jié)合鐵死亡誘導(dǎo)劑可增加人骨肉瘤細(xì)胞（Human osteosarcoma，HOS）對焦磷酸α甲酯介導(dǎo)的光動力療法的敏感性。

3 中藥活性成分干預(yù)鐵死亡治療骨肉瘤的應(yīng)用

根據(jù)《靈樞·絕氣》《五十二病方》等古籍相關(guān)記載，骨肉瘤在中醫(yī)學(xué)中被歸屬為“骨瘤”“骨疽”“石疽”“肉瘤”等范疇［32］，近年來圍繞中藥活性成分誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡取得了一定進(jìn)展。鐵死亡是調(diào)節(jié)癌細(xì)胞生長的重要因素，中藥活性成分可靶向調(diào)節(jié)骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡［33］，起到誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞凋亡、自噬、抑制增殖、逆轉(zhuǎn)耐藥等作用，有望為骨肉瘤的治療提供新方向。

3.1 青蒿素類青蒿屬于菊科植物黃花蒿Artemisiaannua L，是一種常見清熱解毒中藥，可從中提取出青蒿素（最早由中國中醫(yī)科學(xué)院屠呦呦研究員發(fā)現(xiàn)），雙氫青蒿素（Dihydroartemisinin，DHA）、蒿甲醚、青蒿琥酯等是其主要衍生物［6］。于越［7］將DHA作用于腫瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其誘導(dǎo)鐵死亡抑制腫瘤細(xì)胞增殖的機(jī)制可能與GPX4相關(guān)。JI Y等［8］發(fā)現(xiàn)DHA是以劑量依賴性方式抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖，表明DHA誘導(dǎo)骨肉瘤鐵死亡可作為一種新的治療方法。ISANI G等［9］在犬骨肉瘤細(xì)胞中加入青蒿水醇提取物和青蒿素后發(fā)現(xiàn)，D-17細(xì)胞中鐵代謝改變（細(xì)胞內(nèi)總鐵顯著減少），脂質(zhì)氫過氧化物呈鐵依賴性積累，導(dǎo)致骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡；且青蒿素水醇提取物對D-17犬骨肉瘤細(xì)胞系的細(xì)胞毒活性強(qiáng)于青蒿素，這些發(fā)現(xiàn)為青蒿素和青蒿提取物具有生物活性提供了證據(jù)，是一種新型的抗骨肉瘤候選藥物。

3.2 類黃酮補(bǔ)骨脂二氫黃酮（Bavachin）屬于類黃酮，是從補(bǔ)骨脂中提取的生物活性化合物，被證明可以通過STAT3/P53/SLC7A11軸誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡，P53（腫瘤抑制蛋白）通過觸發(fā)鐵死亡來抑制骨肉瘤細(xì)胞生長，能夠負(fù)調(diào)節(jié)SLC7A11并在Bavachin誘導(dǎo)的骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡中起促進(jìn)作用，即Bavachin能抑制MG-63和HOS細(xì)胞活性，同時增加Fe2+水平、ROS積累、丙二醛過表達(dá)并耗竭谷胱甘肽。此外，去鐵胺（鐵螯合劑）、維生素E（抗氧化劑）和鐵死亡抑制劑（Liproxstatin-1和Ferrostatin-1）等可逆轉(zhuǎn)Bavachin誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。Bavachin還能改變骨肉瘤細(xì)胞線粒體形態(tài)，體現(xiàn)在線粒體更小、膜密度更高及嵴減少［10］。以上顯示Bavachin具有誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡的作用。

3.3 姜黃素類姜黃素是從姜科植物姜黃Curcumalonga L.中分離出的一種二酮類的化學(xué)物質(zhì)。YUAN C等［11］研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素通過調(diào)控Nrf2/GPX4信號通路誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡，從而抑制骨肉瘤細(xì)胞生長。LIN H等［12］研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素類似物EF24能上調(diào)骨肉瘤細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)鐵離子、ROS和脂質(zhì)氧化水平，這種效應(yīng)可被鐵死亡抑制劑逆轉(zhuǎn)，而無法被細(xì)胞凋亡、細(xì)胞焦亡、細(xì)胞自噬抑制劑逆轉(zhuǎn)，提示EF24誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞鐵死亡。姜黃素及類似物EF24可能成為治療骨肉瘤患者的潛在藥物。

3.4 茶多酚類茶黃素-3，3'-沒食子酸（Theaflavin-3，3′-digallate，TF3）是從漆樹、五倍子、茶等植物中提取出的有效成分，是目前最有前途的純天然多酚類化合物之一。HE T等［34］研究發(fā)現(xiàn)，TF3在處理MG-63和HOS細(xì)胞后線粒體出現(xiàn)鐵死亡特征表現(xiàn)，呈濃度依賴性方式抑制細(xì)胞增殖、降低細(xì)胞活力并導(dǎo)致G0/G1細(xì)胞周期停滯；當(dāng)使用鐵死亡抑制劑（Fer-1）時，TF3治療后對細(xì)胞活力的損害也有所減輕；TF3還改變了骨肉瘤中鐵儲存的穩(wěn)態(tài)機(jī)制，導(dǎo)致過量不穩(wěn)定鐵的產(chǎn)生，通過減少GSH耗竭、ROS積累和芬頓反應(yīng)引起氧化應(yīng)激，激活ROS和MAPK信號通路，觸發(fā)細(xì)胞鐵死亡。因此，TF3有望成為一種安全且有潛力的骨肉瘤治療藥物。

3.5 異硫氰酸酯類PEITC是存在于十字花科蔬菜中的一種天然異硫氰酸酯化合物，對腫瘤具有化學(xué)預(yù)防的作用，對于骨肉瘤的作用也在不斷被挖掘中。LV H等［24］研究發(fā)現(xiàn)，PEITC通過降低GSH水平和增加ROS水平誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)，降低細(xì)胞活力，通過鐵死亡抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖。

3.6 五環(huán)三萜類中華獼猴桃中的熊果酸（Ursolic acid，UA）是一種天然的五環(huán)三萜類抗癌藥物，UA可以通過多重靶點效應(yīng)激活鐵蛋白的自噬過程，增加細(xì)胞中的鐵離子含量，誘導(dǎo)鐵死亡，增強(qiáng)抗化療耐藥的作用。此外，在小鼠骨肉瘤異種移植模型中，低劑量順鉑聯(lián)合UA可顯著抑制腫瘤生長，且能增強(qiáng)順鉑對骨肉瘤細(xì)胞DNA損傷作用［35］。表明UA可降低骨肉瘤細(xì)胞對順鉑的耐藥性，并產(chǎn)生協(xié)同作用，即UA與順鉑的聯(lián)用有望成為骨肉瘤的治療新策略。

4 小結(jié)與展望

通過對鐵死亡及其在骨肉瘤治療中的應(yīng)用進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)鐵死亡可以通過逆轉(zhuǎn)化療藥物的耐藥性、抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移、降低免疫逃逸等對骨肉瘤產(chǎn)生作用，可為骨肉瘤提供新的干預(yù)方法和治療策略。中藥含有具有抗骨肉瘤作用的化學(xué)成分，可以通過多種途徑誘導(dǎo)鐵死亡。但目前仍有一些局限性待解決：①誘導(dǎo)鐵死亡抗骨肉瘤的機(jī)制尚未完全清楚；②中藥化合物鐵死亡誘導(dǎo)劑在骨肉瘤臨床中尚未得到驗證；③中藥化合物鐵死亡誘導(dǎo)劑與其他死亡方式的誘導(dǎo)劑聯(lián)用協(xié)同抗骨肉瘤研究未見報道；④中藥化合物鐵死亡誘導(dǎo)劑減毒增效的藥理作用機(jī)制不清。因此仍需進(jìn)一步探究和闡明鐵死亡在骨肉瘤中的應(yīng)用，深入探索中醫(yī)藥調(diào)控鐵死亡的機(jī)制，為未來中醫(yī)藥防治骨肉瘤提供新的理論支撐和科學(xué)依據(jù)。