裴秀君 姚航宇 王繼榮 馬波*

近些年，越來越多的研究在乳腺領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，但乳腺癌（breast cancer，BC）全球發(fā)病率仍在上升，已成為導(dǎo)致女性疾病負(fù)擔(dān)的主要癌癥。三陰性乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）是目前乳腺癌分子分型中最具侵襲力的類型，其異質(zhì)性高、預(yù)后差，在我國乳腺癌綜合治療及預(yù)后因素分析中尚具挑戰(zhàn)。因此，為三陰性乳腺癌患者開發(fā)出更新型的治療藥物，提供更精準(zhǔn)的干預(yù)措施尤為迫切。鐵死亡（ferroptosis）是2012 年提出的細(xì)胞新型死亡方式，隨著這一概念的提出，人們發(fā)現(xiàn)鐵死亡在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及多重耐藥方面發(fā)揮著重要作用。近些年越來越多靶向鐵死亡的活性藥物被開發(fā)應(yīng)用。通過藥物影響使細(xì)胞以這種獨(dú)特高效的方式死亡，已成為一種頗有前景的癌癥藥物研究策略。本文將對鐵死亡發(fā)生機(jī)制及其在三陰性乳腺癌治療中的作用進(jìn)行綜述。

1 鐵死亡概述

1.1 鐵死亡的發(fā)現(xiàn) 2003 年DOLMA 等［1］發(fā)現(xiàn)了一種新型化合物Erastin，由這種化合物所誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡都是非凋亡性的。隨后YANG 等［2］發(fā)現(xiàn)了另一種可有效引起細(xì)胞發(fā)生此種死亡形式的化合物（Ras-selective-lethal compound 3，RSL3）。之后越來越多的研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞以這種未知的方式死亡，這些現(xiàn)象象征著一種新型細(xì)胞死亡形式的出現(xiàn)，且該過程擁有獨(dú)特的形態(tài)學(xué)變化，但尚不清楚其機(jī)制。直至2012 年DIXON等［3］根據(jù)其生物學(xué)特點(diǎn)將其正式命名為鐵死亡：一種鐵依賴性的，以細(xì)胞內(nèi)活性氧堆積為特征的細(xì)胞死亡。

1.2 鐵死亡的特征 鐵死亡區(qū)別于傳統(tǒng)細(xì)胞死亡，頗有自己的獨(dú)到之處。其形態(tài)學(xué)特征表現(xiàn)為：線粒體體積變小、膜密度增加、嵴顯著減少甚至消失，而細(xì)胞核大小又接近正常，無核濃縮或鮮有核染色質(zhì)邊緣化，這正是鐵死亡區(qū)別于凋亡、壞死、自噬等過程的主要形態(tài)學(xué)特征［3］；其生化特征主要表現(xiàn)為：細(xì)胞內(nèi)鐵和脂質(zhì)活性氧（lipid reactive oxygen species，Lip-ROS）積累，胱氨酸谷氨酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)體（system Xc-）抑制以及NADPH 氧化增加等；其次，該過程不能在短期內(nèi)被細(xì)胞傳統(tǒng)死亡過程的抑制劑所抑制，卻可以通過鐵螯合劑、抗氧化劑等加以逆轉(zhuǎn)［1］。

2 三陰性乳腺癌細(xì)胞鐵死亡機(jī)制

鐵死亡過程的發(fā)生規(guī)律及其演變過程相當(dāng)復(fù)雜，目前認(rèn)為不同信號通路最終都會通過直接或間接影響谷胱甘肽過氧化物酶的抗氧化活性，降低細(xì)胞整體抗氧化能力，致使脂質(zhì)過氧化反應(yīng)增加，Lip-ROS 堆積，最終引起細(xì)胞鐵死亡。

2.1 通過選擇性抑制System Xc- 誘導(dǎo)TNBC 細(xì)胞鐵死亡 1980 年System Xc-在人類胎兒成纖維細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)［4］，其是由跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SLC7A11 和調(diào)節(jié)蛋白SLC3A2L 經(jīng)磷酸二硫鍵連接而成的異二聚體，介導(dǎo)胱氨酸進(jìn)入細(xì)胞并將谷氨排出。腫瘤細(xì)胞胞外半胱氨酸含量不足時(shí)，可由轉(zhuǎn)硫途徑提供半胱氨酸（Cys），調(diào)節(jié)細(xì)胞鐵死亡［5］。抑制System Xc-對胞外胱氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)，胞內(nèi)Cys 含量迅速減少，致使谷胱甘肽（glutathione，GSH）合成進(jìn)一步受阻，而GSH 又是谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPXs）發(fā)揮作用的必要輔助因子，因此導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞GPXs 活性進(jìn)一步降低，細(xì)胞抗過氧化能力相應(yīng)下降，細(xì)胞ROS 過度積累，從而誘發(fā)腫瘤細(xì)胞鐵死亡。經(jīng)典高效的鐵死亡誘導(dǎo)劑Erastin 通過選擇性抑制System Xc-活性誘導(dǎo)鐵死亡［3］。有研究表明System Xc-的兩個(gè)亞基表達(dá)水平?jīng)Q定了GPX4 在BC 中的表達(dá)，因此根據(jù)System Xc-狀態(tài)靶向BC 細(xì)胞鐵死亡為抗BC 治療帶來了新希望［6］。在低雌激素受體表達(dá)的BC 中，YU 等［7］發(fā)現(xiàn)柳氮磺胺吡啶可作為System Xc-抑制劑，引起B(yǎng)C 細(xì)胞鐵死亡。HASEGAWA等［8］認(rèn)為，下調(diào)MUCI-C/System Xc-信號通路同樣可以抑制TNBC 細(xì)胞活性甚至殺滅TNBC 細(xì)胞，從而使致瘤性細(xì)胞生長及轉(zhuǎn)移得到控制。因此，選擇性抑制TNBC 細(xì)System Xc-從而誘導(dǎo)鐵死亡發(fā)生或許是攻克TNBC 的新方向。

2.2 直接作用于TNBC 細(xì)胞GPX4 GPXs 家族包括GPX1-GPX8，DOLL 等［9］認(rèn)為，GPX4 在鐵死亡中扮演著重要角色。GPX4 在GSH 輔助下，將游離H2O2和Lip-ROS 分別降解為H2O 和相應(yīng)的醇，從而有效降低胞內(nèi)脂質(zhì)氫過氧化物及有機(jī)氫過氧化物水平，避免由Fenton 反應(yīng)產(chǎn)生過量活性氧所致的鐵死亡［10］。與Erastin 作用機(jī)制不同，RSL3 能夠選擇性作用于靶細(xì)胞的GPX4 受體部位［11］，誘發(fā)細(xì)胞鐵死亡。TNBC是一類富有鐵及脂質(zhì)的腫瘤，誘導(dǎo)鐵死亡的發(fā)生對TNBC 治療極其重要。有研究表明PTL 的衍生物DMOCPTL，可通過泛素化GPX4 顯著抑制TNBC 細(xì)胞的增殖從而誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡和凋亡［12］。YANG 等［13］通過多組學(xué)測序發(fā)現(xiàn)TNBC 亞型LAR 腫瘤與鐵死亡存在明顯相關(guān)性，其主要鐵死亡抑制途徑與GSH 有關(guān)，且該過程由GPX4 所介導(dǎo)。除此之外，有研究表明在無家族史的BC 患者中ACSL4/GPX4 聯(lián)合水平可作為接受新輔助化療患者病理完全緩解的新型預(yù)測和預(yù)后生物標(biāo)志物［14］。因此，直接靶向GPX4 同樣可以高效誘發(fā)TNBC 細(xì)胞鐵死亡。

2.3 促進(jìn)TNBC 細(xì)胞Lip-ROS 堆積 在正常細(xì)胞生理周期中，脂質(zhì)氧化與還原處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。但隨著腫瘤細(xì)胞癌變，這種平衡狀態(tài)將會被打破。過量的活性氧自由基會對細(xì)胞成分產(chǎn)生不利修飾，如脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA 損傷［15-16］等。ROS 可產(chǎn)生大量損傷細(xì)胞脂質(zhì)膜層結(jié)構(gòu)的多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）從而形成大量Lip-ROS，當(dāng)胞內(nèi)存在大量Lip-ROS 時(shí)就會引起鐵死亡，這就是“脂質(zhì)過氧化”。MA 等［17］報(bào)道，西拉明和拉帕替尼可使ROS 增多誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡，同時(shí)CDO1 過表達(dá)時(shí)BC 細(xì)胞GSH 水平降低，導(dǎo)致ROS 進(jìn)一步積累，從而加劇BC 細(xì)胞鐵死亡。此外，有研究發(fā)現(xiàn)與腫瘤周圍脂肪細(xì)胞共培養(yǎng)的TNBC 細(xì)胞表現(xiàn)出對鐵死亡抵抗現(xiàn)象，且該過程依賴脂肪細(xì)胞分泌的脂肪酸合成酶ACSL3［18］。雖然Lip-ROS 的過量積累在鐵死亡研究中發(fā)揮著重要的作用，但過多的Lip-ROS 到底來源于線粒體膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、還是其他細(xì)胞組織的膜性結(jié)構(gòu)目前尚不明確。高通量測序分析發(fā)現(xiàn)小分子抗氧化劑如Ferropstatin-1 可以直接降低體內(nèi)Lip-ROS 的堆積，從而成功阻斷由Erastin 及RSL3等化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)而發(fā)生的鐵死亡［3］。此外，PUFAs 還可以通過酶促或非酶促的氧化反應(yīng)，形成脂質(zhì)氫過氧化物。此時(shí)細(xì)胞的胞質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中如果存在著大量的鐵離子，脂質(zhì)氫過氧化物就會進(jìn)一步產(chǎn)生有毒性的脂質(zhì)自由基，從而造成細(xì)胞損傷。且這些自由基能轉(zhuǎn)移鄰近PUFAs 的質(zhì)子，啟動(dòng)細(xì)胞新一輪的脂質(zhì)氧化反應(yīng)最終造成一個(gè)更嚴(yán)重的細(xì)胞氧化性損傷。因此通過各種途徑加劇TNBC 細(xì)胞Lip-ROS 堆積，是TNBC綜合治療的一部分。

2.4 增加TNBC 細(xì)胞鐵含量 維持機(jī)體鐵離子平衡是正常生理功能所必需的。血液中游離的Fe3+與轉(zhuǎn)鐵蛋白（transferrin，TF）結(jié)合，通過轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（transferrin receptor，TFRC）形成內(nèi)涵體進(jìn)入胞內(nèi)。隨后Fe3+在鐵還原酶前列腺六次跨膜蛋白3（STEAP3）的作用下被還原為Fe2+，從內(nèi)涵體轉(zhuǎn)運(yùn)到胞質(zhì)溶膠中，然后通過細(xì)胞膜上的膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（ferroportin）泵出，或儲存于胞質(zhì)內(nèi)的鐵蛋白（ferritin）中。當(dāng)胞內(nèi)Fe2+過多時(shí)這種平衡將被打破，進(jìn)一步通過Fenton 反應(yīng)產(chǎn)生高活性羥自由基，直接與細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中的PUFA 進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生大量的Lip-ROS，從而進(jìn)一步引發(fā)鐵死亡。有研究表明，在TNBC 細(xì)胞系MDA-MB-231 細(xì)胞中高飽和度乳鐵蛋白可以通過增加細(xì)胞鐵含量，促進(jìn)ROS 的生成，導(dǎo)致了細(xì)胞鐵死亡等現(xiàn)象的發(fā)生。然而低飽和度乳鐵蛋白又可以通過上調(diào)SLC7a11的表達(dá)，增加GSH 的生成，從而抑制細(xì)胞鐵死亡現(xiàn)象的發(fā)生［19］。除此之外，Yu 等證實(shí)了抗HER2 治療后的關(guān)鍵基因成纖維細(xì)胞生長因子受體4（FGFR4）可通過β-catenin/TCF4-SLC7A11/FPN1 軸加速胱氨酸攝取和Fe2+外排。抑制FGFR4可導(dǎo)致不穩(wěn)定鐵池積累，從而觸發(fā)細(xì)胞鐵死亡［20］。因此，增加細(xì)胞鐵含量，誘發(fā)鐵死亡發(fā)生或許可以有效阻止BC 患者的惡性進(jìn)展。

2.5 p53 介導(dǎo)的TNBC 細(xì)胞鐵死亡 已有研究表明，多種腫瘤抑制因子可以促進(jìn)細(xì)胞對鐵死亡的敏感性。因此，腫瘤抑制可能是鐵死亡先天性生理功能［21］。研究發(fā)現(xiàn)p53 除了誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，還可以誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡。JIANG 等［22］認(rèn)為，p53可選擇性抑制System Xc-亞基SLC7A11 的異常表達(dá)，顯著抑制GPX4 活性，從而引起細(xì)胞鐵死亡。然而近期研究發(fā)現(xiàn)，p53 熱點(diǎn)突變蛋白p53R175H 可與轉(zhuǎn)錄因子BACH1 特異性結(jié)合。該過程既可以解除BACH1 對SLC7A11 的下調(diào)作用，抑制鐵死亡，促進(jìn)腫瘤生長；又可以上調(diào)促轉(zhuǎn)移靶點(diǎn)的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移［23］。因此，針對不同類型的p53 突變，個(gè)性化的治療方案尤為重要。在目前BC 鐵死亡研究中，p53 主要發(fā)揮促進(jìn)鐵死亡作用，但實(shí)際上該過程是否也存在雙重調(diào)控作用呢？更深入的研究或許可以為BC 患者提供更精準(zhǔn)的個(gè)性化治療方案。

3 鐵死亡在三陰性乳腺癌治療中的作用

3.1 在放化療中增強(qiáng)抗癌作用 TNBC 患者目前仍不能從傳統(tǒng)靶向治療中明顯獲益，化療仍是其積極選擇。但腫瘤細(xì)胞大量的凋亡逃逸使得多數(shù)腫瘤細(xì)胞逐漸對化療藥物產(chǎn)生耐藥性。如何克服此類化療耐藥現(xiàn)象，使藥物發(fā)揮最大治療作用將成為新型抗腫瘤藥物亟待解決的問題。使腫瘤細(xì)胞以鐵死亡的形式抑制其增殖，是否同樣可以增強(qiáng)抗癌作用呢？CHEN等［24］將經(jīng)典的鐵死亡誘導(dǎo)劑Erastin 與他莫昔芬聯(lián)合應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)Erastin 可以與他莫昔芬協(xié)同對抗癌細(xì)胞。因此，鐵死亡誘導(dǎo)劑與化療藥物的聯(lián)合應(yīng)用，或許是解決BC 細(xì)胞化療耐藥的一種方法。在放療增敏中鐵死亡過程同樣發(fā)揮重要作用，其中乳鐵蛋白（lactoferrin，Lf）是一種多效性蛋白質(zhì)，鐵飽和型乳鐵蛋白（holo-lactoferrin，Holo-Lf）則是Lf 的飽和結(jié)構(gòu)形式，ZHANG 等［19］在多項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，Holo-Lf 在TNBC 的聯(lián)合治療中發(fā)揮重要作用，可以有效增強(qiáng)TNBC 細(xì)胞內(nèi)的總鐵含量，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞ROS 和脂質(zhì)代謝中的過氧化終產(chǎn)物丙二醛酶（MDA）的生成，致使腫瘤細(xì)胞鐵死亡。此外用Holo-Lf 聯(lián)合放療劑量4Gy 處理MDA-MB-231 細(xì)胞，可使Lip-ROS生成水平顯著升高，表明Holo-L 聯(lián)合放療確實(shí)能通過促進(jìn)鐵死亡，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對放療的敏感性。

3.2 在免疫治療中增強(qiáng)抗癌作用 2019 年邵志敏教授團(tuán)隊(duì)將TNBC 分為4 個(gè)不同分型，包括間質(zhì)樣亞型、管腔雄激素受體亞型、免疫調(diào)節(jié)亞型、基底樣免疫抑制亞型。這使TNBC的分型變得更加科學(xué)與精細(xì)，治療方式變得更加全面而精準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，此團(tuán)隊(duì)在TNBC 不同亞型鐵死亡領(lǐng)域的研究中取得了突破性進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)管腔雄激素受體亞型，以雄激素受體活性上調(diào)和管腔樣基因表達(dá)異常為共同特征，可通過有效激活氧化磷脂酰乙醇胺和調(diào)節(jié)谷胱甘肽代謝酶活性（特別是GPX4）來激活或誘導(dǎo)BC 細(xì)胞鐵死亡，同時(shí)也可以通過GPX4 抑制直接誘導(dǎo)鐵死亡。此期研究最富有臨床意義的發(fā)現(xiàn)是抑制GPX4 可以通過與抗PD1 免疫治療聯(lián)合應(yīng)用進(jìn)一步增強(qiáng)抗腫瘤免疫治療效果，這將為難治性TNBC 開展臨床藥物治療探索出新的研究策略［13］。免疫治療近些年在癌癥治療中發(fā)揮了一定作用，如何促進(jìn)癌癥免疫治療的應(yīng)用是目前需要攻克的難點(diǎn)。有學(xué)者提出一種較為獨(dú)特的PDTAC 策略，該策略由三個(gè)可替換模塊組成，以協(xié)助誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的光降解?；赑DTAC 策略的GPX4 靶向降解為誘導(dǎo)鐵死亡提供一種新的方法［25］。

3.3 在中藥材中增強(qiáng)抗癌作用 隨著中華傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的傳承與發(fā)展，中藥材在臨床治療中發(fā)揮的作用越來越大。枸杞多糖是我國傳統(tǒng)中藥材，有研究表明，其提取物中包含一種抗腫瘤多糖成分，可選擇性通過蛋白溶質(zhì)載體家族7 成員11（SLC7A11）和谷胱甘肽的過氧化酶4（x CT/GPX4）途徑間接介導(dǎo)TNBC細(xì)胞鐵死亡［26］。這將轉(zhuǎn)化為TNBC患者的現(xiàn)代中藥靶向治療，為抗癌研究提供了新思路。舒肝寧注射液（SGNI）是臨床治療肝臟疾病的中成藥，由于肝臟保護(hù)和免疫改善，也被廣泛用于癌癥輔助治療。有研究表明與非TNBC 細(xì)胞和正常細(xì)胞相比，SGNI 能以HO-1 依賴的方式誘導(dǎo)TNBC 細(xì)胞氧化應(yīng)激并促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)不穩(wěn)定鐵池積累，從而導(dǎo)致TNBC 細(xì)胞鐵死亡［27］。此外，重樓皂苷［28］、人參皂苷CK［29］、隱丹參酮［30］等均被證實(shí)可直接誘導(dǎo)或通過干擾不同信號通路間的傳導(dǎo)對TNBC 細(xì)胞鐵死亡產(chǎn)生一定影響，抑制并阻礙腫瘤細(xì)胞增殖。

3.4 在新型藥物傳遞系統(tǒng)中增強(qiáng)抗癌作用 近些年，外泌體成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，研究表明外泌體在阻止腫瘤細(xì)胞惡性進(jìn)展方面發(fā)揮重要作用。與此同時(shí)Erastin 作為鐵死亡誘導(dǎo)劑，存在水溶性差、生物利用率低等缺點(diǎn)。因此，需要一種有效的藥物遞送方法來克服Erastin 的障礙。YU 等［31］使用載有Erastin 的外泌體（Erastin@FA-exo），將Erastin 高效傳送至MDA-MB-231 細(xì)胞相應(yīng)靶點(diǎn)，從而精準(zhǔn)高效誘導(dǎo)MDAMB-231 細(xì)胞發(fā)生鐵死亡。RSL3 同樣存在水溶性低、生物相容性差等缺點(diǎn)，使得GPX4 抑制劑在體內(nèi)應(yīng)用受限。為使TNBC 細(xì)胞克服傳統(tǒng)化療抗性，有學(xué)者開發(fā)了一種主動(dòng)靶向的小分子自組裝納米藥物。該藥物可同時(shí)傳遞化療藥物喜樹堿（CPT）、鐵催化劑（Fc）和GPX4 抑制劑（RSL3），形成三組分的納米藥物RSL3@CPT-SS-Fc，在腫瘤環(huán)境中較多的GSH 可以分解納米藥物，使細(xì)胞同時(shí)發(fā)生鐵死亡與凋亡［32］。因此，聯(lián)合新型藥物傳遞系統(tǒng)更精準(zhǔn)地將藥物傳送至相應(yīng)靶點(diǎn)協(xié)助增強(qiáng)抗癌效果，將成為腫瘤領(lǐng)域新型治療策略。

4 小結(jié)

近些年鐵死亡被定義為細(xì)胞新型死亡方式，成為醫(yī)學(xué)研究與生物學(xué)研究熱點(diǎn)。TNBC 缺乏特異性靶點(diǎn)，對化療藥物存在一定耐藥性，成為乳腺癌領(lǐng)域的難治性類型。隨著藥物應(yīng)用研究的不斷發(fā)展，鐵死亡在傳統(tǒng)中藥材中可以增強(qiáng)抗癌敏感性；使用新型藥物遞送方法可以更加安全精準(zhǔn)地傳送藥物至最理想作用位點(diǎn)。這些研究與發(fā)現(xiàn)都為腫瘤領(lǐng)域臨床治療及藥物應(yīng)用帶來了新希望。