什么是铁死亡?铁死亡(Ferroptosis)首次报道于2012年,是一种依赖于铁的细胞程序性死亡方式,主要与氧化应激、脂质过氧化及细胞内铁代谢密切相关。目前,铁死亡已被发现与多种疾病相关,并且相关蛋白质成为这些疾病潜在的治疗靶点。
细胞的脂质组成、摄入、合成、储存与分解机制会影响其对铁死亡的敏感性。因此,对脂质代谢相关机制及关键酶的研究,为肿瘤、心血管疾病及代谢紊乱等与铁死亡相关的疾病研究提供了新的思路。
在铁死亡过程中,脂质过氧化起着核心作用。由于过氧化损伤,潜在毒性的脂质氢过氧化物(LOOH)会逐步积累,导致细胞结构和功能的损伤。脂质过氧化物是由脂质、氧和铁之间的化学反应生成的,其中膜结构上的脂类物质,尤其是多不饱和脂肪酸(PUFAs)所形成的过氧化物,普遍被视为触发铁死亡的主要原因。
铁死亡的发生可分为三个主要阶段:第一阶段是过氧化的起始,主要涉及膜结构中多不饱和脂肪酸磷脂(PUFAs-PL)的过氧化;第二阶段为过氧化的传播,新形成的自由基会引发连锁反应,并对其他脂肪酸产生攻击;第三阶段是过氧化的终止,通常发生在没有更多脂质可供氧化或抗氧化剂捕获了过氧化的脂质自由基时。
参与脂代谢的主要酶家族,如ACSL(长链脂酰辅酶A合成酶)和LPCAT(溶血卵磷脂酰基转移酶),在铁死亡过程中具有重要作用。ACSL家族的成员与PUFA的氧化密切相关,尤其是ACSL4,在将长链多不饱和脂肪酸转化为脂酰辅酶A方面发挥关键作用。
NOX(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶)家族的成员,如NOX1和NOX2,与细胞的铁死亡密切相关。它们通过产生活性氧(ROS),在细胞增殖、迁移及死亡等生理和病理过程中发挥重要作用。研究显示,DPP4蛋白可促进NOX1功能,从而诱导铁死亡的发生。
此外,ALOX(花生四烯酸脂氧合酶)家族也对铁死亡有所影响,这类酶催化多不饱和脂肪酸的过氧化,导致细胞膜损伤。通过对ALOX相关基因的调控,可以为疾病的治疗开辟新的方向。
最后,POR(P450还原酶)在铁死亡过程中的重要性也不容忽视,它通过促进PUFAs的氧化反应,在铁死亡及相关疾病的发展中起到关键作用。
总之,这些酶不仅在脂质过氧化中发挥着重要作用,同时也对细胞对铁死亡的敏感性产生决定性影响。深入了解这些酶的功能和调控机制,对于开发新的治疗策略至关重要。
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