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1、2022铁死亡在妇科常见恶性肿瘤发生发展中的研究进展（全文）摘要子宫颈癌、子宫内膜癌和卵巢上皮性癌是常见的三大女性生殖系统恶性W瘤，尽管总体发病率和死亡率有所下降，但晚期和复发患者生命质量差和耐药的问题仍有待解决。铁死亡是一种区别于凋亡、坏死、自噬的新型的细胞死亡方式，其主要调节机制与氧化应激及抗氧化防御有关。最新的研究表明，常见的肿瘤相关信号通路如P53、RAS,核因子2相关因子2（Nrf2缺氧诱导因子（HIF）以及上皮间质转化（EMT）等也通过调控铁死亡参与恶性肿瘤的发生、发展，靶向铁死亡联合常规抗癌治疗可能成为妇科恶性肿瘤患者新的治疗策略。本文综述了铁死亡在妇科常见恶性肿瘤发生、发展中的
2、研究进展，以期为临床治疗妇科恶性肿瘤提供新的思路。铁死亡的概念于2012年由Dixon等首次提出，是一种铁介导的程序性细胞死亡方式，由不受限制的脂质过氧化和随后的质膜破裂引起。铁死亡区别于凋亡、自噬、坏死的主要形态学特征是细胞核大小正常，无核浓缩，但超微结构显示线粒体变小，线粒体崎减少或消失。近年来，铁死亡在恶性肿瘤、纤维化相关疾病、缺血再灌注相关疾病等领域研究颇多，尤其在诱导癌细胞铁死亡方面的机制研究逐渐深入。子宫颈癌、子宫内膜癌和卵巢上皮性癌（卵巢癌）是常见的三大妇科恶性肿瘤，临床上对于解决这些肿瘤患者耐药和复发的问题，目前仍具有一定的挑战性。因此，铁死亡作为一种新型程序性细胞死亡方式，其
3、在妇科恶，的中瘤发生、发展中的作用机制也逐渐成为研究热点。本文围绕铁死亡在三大妇科恶性W瘤中的调控机制及预后预测等方面的研究进展进行综述，以期为临床治疗拓展更多的思路。一、调控铁死亡的主要机制调控铁死亡的核心分子机制是调节细胞膜氧化损伤与抗氧化防御之间的平衡，而引起细胞膜氧化损伤的关键机制为铁过载和脂质过氧化。1.铁稳态：铁是机体维持正常生理活动所必需的微量元素之一，正常情况下，细胞内的铁保持动态平衡，增加铁吸收、减少铁储存、限制铁外流等干预措施可破坏细胞内的铁稳态，引起铁过载，过量的铁通过诱导芬顿反应产生活性氧以及激活含铁的酶(如脂氧合酶)促进脂质过氧化，导致细胞膜氧化损伤，从而导致铁死亡。
4、研究表明，由血清转铁蛋白、乳转铁蛋白介导的铁摄取增加以及铁蛋白自噬降解引起的细胞内铁存储减少等，破坏细胞内铁稳态,促进铁死亡10而溶质载体家族40成员KS1.C40A1)增加了铁外流，防止细胞内铁过载，从而抑制铁死亡202 .脂质过氧化:脂质过氧化常指发生在细胞膜中多不饱和脂肪醐PUFA)共价键上的氧自由基连锁反应，可引起细胞膜结构及其功能的损害。合成和修饰PUFA的关键酶是乙酰辅酶A合成酶长链家族成员4(ACS1.4)与溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3(1.PCAT3),在铁死亡发生过程中，ACS1.4与1.PCAT3共同催化细胞膜上长链PUFA(花生四烯酸和肾上腺酸)酯化为磷脂酰乙醇胺，随后磷脂
5、酰乙醇胺和不同的脂氧合酶作用产生脂质过氧化物，引起细胞膜的流动性和通透性发生改变，影响细胞膜功能，最终导致细胞发生铁死亡3JO3 .抗氧化应激：谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)是抑制细胞发生铁死亡的中枢因子，其抗氧化应激的主要作用机制为清除活性氧、阻断脂质过氧化的链式反应。GPX4的表达及活性依赖于谷胱甘肽和硒，而合成谷胱甘肽的限速氨基酸(半胱氨酸)是由胱氨酸/谷氨酸反向转运体(SystemXc-)转运入细胞内的。溶质载体家族7成员11(S1.C7A11)是SystemXc一的主要功能亚基，当S1.C7A11缺乏或活性降低时，SystemXC-转运入细胞内的半胱氨酸减少,导致谷胱甘肽合成缺乏,
6、GPX4的表达及活性降低,使得细胞不能有效清除脂质过氧化物，引起细胞膜氧化损伤，从而发生铁死亡41其他非GPX4通路的抗氧化防御机制,如凋亡诱导因子线粒体相关2(AIFM2)一辅酶Q1.O,复合物I膜修复系统等，也在铁死亡的发生过程中存在抗氧化效应40二、铁死亡在肿瘤发生发展过程中的相关信号通路1.p53信号通路：p53是人类恶性肿瘤中最常突变的肿瘤抑制因子，在其与肿瘤细胞铁死亡的研究中发现,不同因素影响下p53对铁死亡具有双重调控作用。一方面，p53可以通过靶向S1.C7A11、亚精胺/精胺N1.-乙酰转移酶KSAT1.铁氧还蛋白还原酶和谷氨酰胺酶2等促进铁死亡发生。1.ei等5的研究发现，
7、放疗可以诱导p53激活，激活的p53抑制肿瘤细胞中S1.C7A11的转录，降低谷胱甘肽的合成，从而促进脂质过氧化的发生，导致细胞铁死亡。另一方面，有研究表明，p53也可以抑制铁死亡的发生，可能机制为当应激发生时，p53增强细胞对活性氧的调节能力，使细胞对铁死亡的敏感性降低61.Tarange1.o等7的研究发现，p53通过诱导纤维肉瘤细胞中细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂1A(CDKN1.A)的表达抑制铁死亡。2 .RAS信号通路：恶性肿瘤的发生与RAS家族的癌基因(HRAS.NRAS和KRAS基因)的突变有关，其参与调控肿瘤的发生、增殖、迁移、扩散以及血管生成等过程。突变的RAS信号通路可能通过
8、调节铁代谢相关基因转铁蛋白受体1(TFR1.下调铁蛋白重链1(FTH1.)和铁蛋白轻链(FT1.)的表达，增加细胞的铁存储，减少诱发铁死亡关键的游离铁，从而抑制癌细胞铁死亡。HU等8的研究发现，靶向抑制S1.C7A11的铁死亡诱导剂可显著降低胱氨酸的摄取和谷胱甘肽的合成，诱导KRAS基因突变的肺腺癌细胞发生铁死亡。3 .核因子2相关因子2信号通路：核因子2相关因子2(Nrf2)信号通路是抵抗铁死亡的重要防御机制，其可通过反式激活铁代谢、谷胱甘肽代谢以及活性氧解毒酶有关的细胞保护基因，限制铁死亡发生过程中的氧化损伤4oFeng等9的研究发现，在总生存时间和无进展生存时间显著缩短且治疗反应差的食管
9、癌患者的癌组织中Nrf2和S1.C7A11过度表达，两者呈正相关，其可能机制为Nrf2过度激活后直接结合其启动子诱导S1.C7A11表达，抑制癌细胞铁死亡，从而影响治疗效果。Tao等10设计了一种新型光热疗法纳米平台，释放的鸦胆子苦醇可以有效抑制Nrf2抗氧化防御途径，诱导胰腺癌细胞铁死亡。4 .其他信号通路:还有一些其他的重要信号通路参与铁死亡从而调控肿瘤的发生、发展。如：缺氧诱导因子(HIF)对铁死亡的调控具有双重作用，在纤维肉瘤细胞系HT-1080细胞中，HIF1.a可使脂肪酸结合蛋白表达增加，促进脂肪酸的摄取，增加脂质储存能力，避免细胞脂质过氧化，抑制铁死亡11o在结肠癌细胞系HCT1
10、16和SW480细胞中，HIF2a激活可通过增加细胞内铁和脂质过氧化途径，诱导铁死亡12o上皮间质转化(EMT)与肿瘤细胞的转移、扩散以及耐药密切相关，其相关蜗牛家族转录抑制因子1(SNAI1.XTWIST家族BH1.H转录因子1(TWIST1.)或锌指结构转录因子1(ZEB1.)的高表达可促进癌细胞发生铁死亡40三、铁死亡与妇科恶性肿瘤1.铁死亡与子宫颈癌：铁死亡诱导剂可以促进子宫颈癌细胞发生铁死亡。Wang等13的研究显示索拉菲尼通过细胞分裂周期酶25NCdc25A)/M2型丙酮酸激酶（PKM2）/酪氨酸激酶受体2（ErbB2）信号通路提高子宫颈癌细胞系SiHa和CaSki细胞中铁、丙二醛
11、、活性氧水平，降低谷胱甘肽水平，使癌细胞表现出铁死亡的典型特征。Ye等14设计了两种青蒿琥酯共粗磷光铢I的复合物，可以使He1.a细胞的线粒体损伤，引起谷胱甘肽、GPX4失活及脂质过氧化物累积,诱导He1.a细胞铁死亡。而草本植物中的齐墩果酸通过上调He1.a细胞中ACS1.4、下调GPX4和谷胱甘肽的表达，引起活性氧积累和脂质过氧化，导致He1.a细胞发生铁死亡，抑制He1.a细胞荷瘤裸鼠的癌组织生长150目前，这些研究主要集中在细胞实验，且选择的细胞系相对单一，还需要更多的研究结果进行验证。铁死亡相关基因还可以作为评估子宫颈癌患者预后的指标。OU等16的研究发现，环状RNA1.MO1.（C
12、irc1.MO1.）可上调ACS1.4的表达，促进CaSki细胞铁死亡，在子宫颈癌组织中Circ1.MO1.的表达降低，促进了癌细胞的增殖和侵袭。该研究还表明，Circ1.MO1.的表达水平与子宫颈癌的国际妇产科联盟（FIGO）分期相关，可能是子宫颈癌的候选治疗靶点或潜在预后标志物。Jiang等17从癌症基因组图谱（TCGA）和铁死亡数据库中筛选出7种与铁死亡相关的长链非编码RNA,根据中位风险评分将标本分为高风险组和低风险组，结果发现，低风险组子宫颈癌患者的死亡率低于高风险组；时间依赖性受试者工作特征（ROC）曲线评估结果提示，这7种长链非编码RNA是子宫颈癌患者的主要危险因素，可作为预测子
13、宫颈癌患者预后的潜在标志物。Qi等18通过TCGA数据库分析了60例子宫颈癌患者的铁死亡相关基因及其与预后的关系，最终筛选出4个差异基因(ACACAxSQ1.ExPHKG2xTFRC基因)；而Xing等19蹄选出8个与铁死亡和免疫相关的差异表达基因(CHrr1.DUOX1.HE1.1.S、SCDxSDC1.xCA1.CR1.xDES、F1.T1.基因)，构建出的子宫颈癌预测模型也均与总生存率独立相关。值得注意的是，其中一些基因在子宫内膜癌或卵巢癌的研究中同样存在差异性表达，如TFRC基因在早期低级别子宫内膜癌患者的蛋白质组学中高表达20,SCD基因在卵巢癌组织和细胞中高表达21o这些共同存在的
14、差异基因，是否可以作为通用的肿瘤标志物值得进一步探索和验证。目前，铁死亡在子宫颈癌中的研究较少，主要集中在对生物信息学数据库的挖掘，这些铁死亡相关基因与子宫颈癌患者的生存率密切相关，若能经过大量的、贯穿整个治疗过程的临床病例验证，则有望成为监测临床治疗效果和预测预后的标志物。而相关基础研究较为匮乏，目前仅有的研究对临床的参考价值有限。未来还需结合体内、外实验进行双重验证，深入研究铁死亡在子宫颈癌中的调控机制。2.铁死亡与子宫内膜癌:铁死亡诱导剂也可以促进子宫内膜癌细胞发生铁死亡。诱导剂柳氮磺胺毗咤可以引起子宫内膜浆液性癌细胞出现谷胱甘肽消耗、活性氧积累和C-Jun氨基末端激酶(JNK)的激活。
15、JNK是RAS信号通路的效应因子,激活的JNK与积累的活性氧发挥协同作用诱导癌细胞发生铁死亡221.山核桃青皮中的核桃酮是一种新型的铁死亡诱导剂，可通过铁过载、谷胱甘肽消耗和脂质过氧化来诱导子宫内膜癌细胞系Ishikawa细胞发生铁死亡230另外，在雌激素诱导的小鼠子宫内膜增生模型中，桂枝茯苓通过抑制p62Ke1.ch样环氧氯丙烷相关蛋白1(Keap1.)/Nrf2信号通路引发铁死亡，抑制子宫内膜增生240上述研究显示，RAS和Nrf2信号通路在子宫内膜癌或子宫内膜增生中调控细胞铁死亡，而其他相关信号通路的作用值得进一步探索。铁死亡相关基因与子宫内膜癌中免疫细胞浸润失调有关。众所周知，肿瘤微环
16、境中免疫细胞失调可促进癌细胞生长，免受细胞毒性物质的攻击，促进淋巴内皮细胞增殖和淋巴血管增多，加快肿瘤的转移。Yan等25的研究发现，子宫内膜癌中微粒体谷胱甘肽S-转移酶1(MGST1.)过度表达，可引起介导细胞毒性免疫反应的自然杀伤(NK)细胞和CD8T淋巴细胞浸润水平下降，并使促进肿瘤细胞发生免疫逃逸的髓源性抑制细胞数量增多，导致子宫内膜癌患者的肿瘤进展和预后不良。Weijiao等26通过分析552份子宫内膜癌标本筛选出8个铁死亡相关基因(ACO1.xATP5MC3、GPX4、MDM2、PRKAA2xPHKG2、PRNP和S1.C11A2基因),其与巨噬细胞、中性粒细胞、B淋巴细胞、CD8
17、T淋巴细胞、CD4T淋巴细胞等免疫细胞的浸润水平密切相关。根据中位风险评分将子宫内膜癌标本分为低风险组和高风险组，发现低风险组具有更强的免疫杀伤肿瘤细胞的能力，而高风险组的免疫反应受到了更强的抑制。1.iu等27研究了511例子宫内膜癌患者的基因表达谱，并结合临床数据发现，铁死亡相关基因表达与免疫检查点调节剂CD40、细胞程序性死亡配体1(PD-1.1.)和PD-1.2呈正相关，与CD270、CD27和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CT1.A4)呈负相关，这些免疫检查点相关蛋白在高风险组与低风险组之间存在差异表达，低风险组患者对免疫治疗的反应性明显优于高风险组。这些研究结果提示，与免疫相关的铁
18、死亡基因可以作为预测患者免疫治疗反应的标志物，未来靶向这些基因结合免疫疗法，可能具有更好的临床效果。铁死亡相关基因也可以作为评估子宫内膜癌患者预后的指标。Qin等28的研究发现，铁死亡调控基因CDKN1.A.S1.C7A11.SAT1.基因高表达和ATP5MC3基因低表达可延长子宫内膜癌患者的无病生存时间。这些调控基因还与子宫内膜癌的肿瘤-淋巴结-转移(TNM)分期、病理分级和总生存时间有关。Wang等29根据60个铁死亡相关基因和544个子宫内膜癌标本筛选出13个铁死亡标记基因(TUBB4AxTMPRSS2xSTX18s1.INC01224.S1.C25A35xCD7、CO1.23A1.xZ
19、G16B、KCNK6sNWD1.sC1.1.orf63、GZMM和NMU基因)，这些基因与子宫内膜癌的发生、发展密切相关，通过主成分分析计算得出铁死亡评分，该评分不但能反映患者的免疫状态和致癌状态，还能预测患者的预后，可进一步与FIGO分期结合使用，具有更好的预测价值。综上，铁死亡相关基因与子宫内膜癌患者的临床结局相关并具有预后预测作用，其中一部分基因与肿瘤免疫细胞浸润失调相关，如何通过调控这些基因恢复失调的免疫细胞浸润可能成为研究热点。值得关注的是，一些已经上市的药物表现出铁死亡诱导剂的作用，如柳氮磺胺口比咤是临床上用于治疗慢性炎症性疾病的药物,其可以靶向S1.C7A11诱导癌细胞发生铁死亡
20、，在卵巢癌的研究中也提示其可提高奥拉帕尼的抗肿瘤作用。未来若针对这些药物进行临床多中心药物试验，确认其有效性和安全性，可使这些铁死亡诱导剂尽早地应用于妇科恶性肿瘤的治疗。3.铁死亡与卵巢癌:临床上,卵巢癌一线化疗方案为粕类药物联合紫杉醇，但化疗耐药已经成为治疗的难题。有研究发现，铁死亡参与调控卵巢癌粕耐药细胞的耐药性，以卷曲蛋白跨膜受体7(FZD7)为标志的钠耐药细胞群依赖于FZD7连环蛋白(catenin)Tp63GPX4信号通路存活，FZD7敲减后的卵巢癌细胞系OVCAR5细胞对铁死亡高度敏感30o去乙酰化酶5通过调控Nrf2血红素加氧酶I(Hor)信号通路，以活性氧依赖的方式抑制顺粕诱导
21、的DNA损伤，引起卵巢癌细胞顺粕耐药310而超顺磁性纳米氧化铁(SPIO)一人血清可引起粕耐药卵巢癌细胞系SK0V3和A2780细胞中GPX4和S1.C7A11表达下调，提高细胞中活性氧水平，诱导癌细胞发生铁死亡32o对于紫杉醇耐药细胞系，铁死亡诱导剂爱拉斯汀(erastin)可能抑制多药耐药基因1/P糖蛋白促进紫杉醇药物外排的活性，从而逆转紫杉醇耐药A2780细胞的多西他赛耐药33o在极易发生紫杉醇和柏耐药的卵巢透明细胞癌细胞中，抑制半胱氨酸的摄取可限制铁硫簇合成，破坏电子传递链，引起铁过载和线粒体损伤，最终诱导细胞铁死亡34o这些研究结果提示，未来研发更多靶向特殊耐药基因的铁死亡诱导剂或相
22、关信号通路抑制剂，可能打破粕类或紫杉醇耐药患者所面临的治疗困境。铁死亡诱导剂单独或联合其他药物可以促进卵巢癌细胞铁死亡。一项研究表明，erastin联合顺粕可使卵巢癌细胞系HEY细胞和卵巢癌组织中ACS1.4和环氧合酶2(COX-2)的表达升高，GPX4和FTH1.的表达降低，从而促进HEY细胞发生铁死亡，抑制肿瘤生长350另一项研究也发现,苦瓜中相对分子质量为30000的单链I型核糖体失活蛋白(MAP30)与顺粕协同作用时，可使卵巢癌细胞系OVCA43、ES2、HEY.HEYA8细胞的Ca2+内流，引起胞质氧化应激和线粒体功能障碍，诱导卵巢癌细胞铁死亡。对ES2荷瘤裸鼠腹腔内同时注射MAP3
23、0和顺粕,可使肿瘤重量减轻，肿瘤数量和平均腹水量显著减少36oHong等37将HEY细胞接种到裸鼠体内，分别使用柳氮磺胺毗咤、奥拉帕尼或两种药物联合治疗，结果发现，肿瘤对奥拉帕尼具有抗药性，虽然单独使用柳氮磺胺毗咤没有显著增加疗效，但两药联合使用时可提高肿瘤对奥拉帕尼的敏感性，有效抑制肿瘤生长、延长裸鼠的生存时间，且没有显著降低裸鼠体重，表明裸鼠可以耐受联合药物的毒性。这些体内外实验结果提示，铁死亡诱导剂与常规药物联合治疗具有更好的抗肿瘤效果，且没有累积的毒副反应。也有研究发现，铁死亡相关基因与卵巢癌患者的预后密切相关。Chen等38研究发现，细胞色素b还原酶1(CYBRD1.)在卵巢癌中高表
24、达，通过影响铁摄取以及铁死亡相关信号通路介导卵巢癌的发生、发展。病例队列研究证实，CYBRD1.表达与淋巴结转移、晚期、低分化和不良预后显著相关。YU等39研究发现，卵巢癌中有6个铁死亡相关枢纽基因（驱动基因DNAJB6xBACH1.和A1.0X12,抑制基因RB1.,标记基因SE1.ENOS和STEAP3）,证实这些基因与卵巢癌患者的病情进展和预后密切相关。总体而言，与其他妇科恶性肿瘤相比，铁死亡在卵巢癌中的研究最为透彻。研究表明，铁死亡可以参与调控卵巢癌耐药细胞系的耐药性，其诱导剂联合常规化疗药物可以更有效抑制癌细胞和癌组织生长，且没有出现加倍的毒性作用，这为临床医师解决卵巢癌的高复发率和
25、耐药率提供了新思路。另外，随着材料医学概念的提出，临床医学和生物材料的跨学科合作在疑难杂症的诊断和治疗方面展示出了巨大潜能，像SP1.o-人血清这种现代医学与材料学相结合所展现出的铁死亡诱导剂作用，也为卵巢癌的临床治疗开启了新视野。四、总结与展望铁死亡在妇科三大恶性肿瘤的发生、发展中扮演着重要的角色，其相关基因可以作为患者预后的预测指标。部分铁死亡相关基因与肿瘤免疫细胞浸润失调和肿瘤耐药性密切相关，未来靶向铁死亡联合常规放化疗和免疫治疗可能成为一种新兴的抗肿瘤策略。随着铁死亡在妇科常见恶性肿瘤中研究的深入，发现有以下几个研究方向值得探索。首先,铁死亡受遗传、代谢等多种机制所组成的复杂网络调控，目前对铁死亡在妇科恶性W瘤中调节机制的研究并不透彻，明确不同妇科恶性肿瘤的铁死亡相关靶点和特异性信号通路进行精准治疗仍具有挑战性。其次，上述研究中通过生物信息学分析筛选出的预后预测相关基因，其主要检测方法为对肿瘤组织的病理切片进行免疫组化验证，但考虑到临床治疗过程中无法进行连续侵入性操作获取标本以验证治疗效果，故这些基因标志物应用于临床仍需要简化检测方法，最佳手段为从外周血中检测。最后，一些已上市药物在肿瘤中调控铁死亡的作用值得进一步研究，对其开展更多持续性的基础和临床药物试验，尽早地将这些药物转化为临床治疗方案，可为解决临床中的治疗难题提供新方法。
