國自然熱點 | 鐵死亡機(jī)制及檢測方法
什么是鐵死亡？
鐵死亡（ferroptosis）是細(xì)胞在小分子物質(zhì)誘導(dǎo)下發(fā)生的氧化性細(xì)胞死亡，具有鐵離子依賴性。研究發(fā)現(xiàn)，鐵死亡與神經(jīng)退行性疾病、腫瘤、動脈硬化、糖尿病、急性腎損傷等多種疾病相關(guān)，致病機(jī)理復(fù)雜，并可通過激活或抑制鐵死亡來干預(yù)疾病的發(fā)展，因此鐵死亡成為近年來的研究熱點。
圖1 鐵死亡發(fā)生機(jī)制[1]
鐵死亡發(fā)生機(jī)制
鐵死亡是亞鐵離子和活性氧（reactive oxygen species，ros）依賴的脂質(zhì)過氧化物累積引起的。鐵死亡的發(fā)生機(jī)制如圖1，其上游通路是通過直接或間接影響谷胱甘肽過氧化物酶（glutathioneperoxidase，gpxs）的活性，降低細(xì)胞抗氧化能力，致使脂質(zhì)過氧化反應(yīng)增加，脂質(zhì)活性氧增多，引起鐵死亡的發(fā)生。此外，在亞鐵離子或酯氧合酶的作用下，催化細(xì)胞膜上高表達(dá)的不飽和脂肪酸，發(fā)生脂質(zhì)過氧化，從而誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。鐵死亡的本質(zhì)是谷胱甘肽的耗竭，谷胱甘肽過氧化物酶（gpx4）活性下降，脂質(zhì)氧化物不能通過gpx4催化的谷胱甘肽還原酶反應(yīng)代謝，之后亞鐵離子氧化脂質(zhì)產(chǎn)生活性氧，從而促使鐵死亡的發(fā)生。
鐵死亡形態(tài)特點
目前，研究較多的細(xì)胞死亡方式包括鐵死亡（ferroptosis）、細(xì)胞凋亡（apoptosis） 、細(xì)胞壞死（necrosis）和細(xì)胞自噬（autophagy），它們在形態(tài)上的區(qū)別如圖2。
鐵死亡：線粒體皺縮、膜密度增加、線粒體嵴減少或消失；
細(xì)胞凋亡：染色質(zhì)凝集、核固縮、碎裂；形成凋亡小體、線粒體形態(tài)無明顯變化；
細(xì)胞壞死：細(xì)胞器腫脹、質(zhì)膜損壞、細(xì)胞裂解、細(xì)胞內(nèi)容物溢出、組織損傷；
細(xì)胞自噬：雙層膜自噬體（內(nèi)含胞漿成分，如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體等）或單層膜自噬溶酶體（胞漿成分已降解）形成。
圖2 細(xì)胞鐵死亡、凋亡、壞死和自噬的形態(tài)癥狀[2]
鐵死亡的調(diào)節(jié)通路
研究表明，鐵死亡可以被多種化合物誘導(dǎo)（表1），其發(fā)生受胱氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)受體（system xc-）、p53、gpx4、電壓依賴性陰離子通道（voltage-dependent anion channels，vdacs）等通路的調(diào)節(jié)。此外，誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)也可導(dǎo)致鐵死亡；血紅素加氧酶1（heme oxygenase-1，ho-1）、轉(zhuǎn)鐵蛋白是細(xì)胞內(nèi)鐵的來源，它們也參與了鐵死亡的調(diào)節(jié)過程[3]。
表1 鐵死亡誘導(dǎo)劑和抑制劑
鐵死亡誘導(dǎo)劑
鐵死亡抑制劑
化合物
機(jī)制
化合物
機(jī)制
erastin
system xc-，vdac2/3
trolox
親脂性抗氧化劑
rsl3
gpx4
glutathione
氧化途徑/細(xì)胞內(nèi)鐵
sulfasalazine
system xc-
ferrostatin-1
ros、脂質(zhì)過氧化
sorafenib
system xc-
liproxstatin-1
ros、脂質(zhì)過氧化
artesunate
氧化途徑
deferoxamine mesylate
鐵螯合劑
cisplatin
gsh
deferasirox
鐵螯合劑
fin56
gpx4
zileuton
脂氧合酶抑制劑
bay 87-2243
ros
pd-146176
脂氧合酶抑制劑
鐵死亡的判斷與檢測
細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，其在生化特征上表現(xiàn)為鐵積累、脂質(zhì)過氧化、線粒體膜電位降低等。因此可以通過檢測以下特異性元素：gpx4和gsh、ros和脂質(zhì)過氧化、鐵離子水平、線粒體活性等多方向，盡可能全面地驗證鐵死亡[4]。
1、gpx4和gsh檢測方法：
1）比色測定法評估gpx4活性；
2）通過抗gpx4的抗體檢測。
2、ros與脂質(zhì)過氧化檢測方法：
1）特異性熒光探針（如dchf-da）進(jìn)行半定量分析；
2）elisa和tbar檢測脂質(zhì)ros下游副產(chǎn)物（如4-hne蛋白質(zhì)加合物和mda）；
3）抑制劑：利用特異性抗氧化性鐵死亡抑制劑，如ferrostatin-1協(xié)同分析。
鐵離子水平：
1） 可通過使用例如菲洛嗪等化合物的比色反應(yīng)來檢測鐵離子水平，該化合物與鐵結(jié)合時能顯色；
2） 影響鐵離子濃度的螯合劑或基因操縱（如轉(zhuǎn)鐵蛋白受體、鐵蛋白和線粒體鐵蛋白）也會影響鐵死亡。
線粒體檢測：
1）觀測線粒體發(fā)生鐵死亡特征性形態(tài)改變，線粒體膜密度增加，嵴減少，膜電位降低；
2）gpx4功能降低后幾個小時會有細(xì)胞碎裂的現(xiàn)象，可使用線粒體標(biāo)記物如mitoscene green i檢測線粒體的形態(tài)。
鐵死亡作為新型程序性細(xì)胞死亡方式，近年來在疾病研究中的重要作用逐漸被揭示。雖然目前對其特點、發(fā)生機(jī)制有了初步的了解，但依舊有許多問題亟待解答，比如進(jìn)一步揭示鐵死亡在各種疾病中的詳細(xì)調(diào)控機(jī)制，開發(fā)新的鐵死亡特異性標(biāo)志物檢測技術(shù)等。
參考文獻(xiàn)
[1] 周文博,孔晨飛,秦高偉,等.鐵死亡發(fā)生機(jī)制的研究進(jìn)展[j].生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展, 2018, 45(1):7.
[2] dixon sj, lemberg km, lamprecht mr, et al. ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death[j]. cell, 2012, 149( 5): 1060-1072.
[3] gao m, monian p, quadri n, et al. glutaminolysis and transferrin regulate ferroptosis. mol cell, 2015, 59(2): 298-308.
[4] 孫悅,付松波,李亦蘭.心肌細(xì)胞鐵死亡及其檢測方法[j].心血管病學(xué)進(jìn)展, 2023, 44(2):167-171.
鐵死亡誘導(dǎo)劑：
貨號
品名
cas號
規(guī)格
abs810466
cisplatin
15663-27-1
50mg
abs810744
erastin
571203-78-6
5mg
abs811256
bay 87-2243
1227158-85-1
10mg
abs813393
sulfasalazine
599-79-1
1g
abs814525
fin56
1083162-61-1
5mg
abs816204
rsl3
1219810-16-8
5mg
abs816675
artesunate
88495-63-0
10mg
abs817880
sorafenib
284461-73-0
10mg
鐵死亡抑制劑：
貨號
品名
cas號
規(guī)格
abs47006920
glutathione
70-18-8
20mg
abs810754
liproxstatin-1
950455-15-9
5mg
abs812898
deferoxamine mesylate
138-14-7
100mg
abs813072
ferrostatin-1
347174-05-4
10mg
abs813448
zileuton
111406-87-2
100mg
abs814552
pd-146176
4079-26-9
10mg
abs817234
deferasirox
201530-41-8
2mg
abs817347
trolox
53188-07-1
50mg
鐵死亡研究相關(guān)抗體/蛋白：
貨號
品名
規(guī)格
abs126100
rabbit anti-4 hydroxynonenal polyclonal antibody
100μl
abs136221
rabbit anti-gpx4 polyclonal antibody
50μg
abs154673
mouse anti-gsto1 monoclonal antibody(jmmr-2558)
100μl
abs154718
rabbit anti-gstp1 monoclonal antibody(jrmr-10123-28)
100μl
abs156086
rabbit anti-cd71/transferrin receptor monoclonal antibody
50μl
abs159872
rabbit anti-transferrin receptor 1 monoclonal antibody(6h2)
100μl
abs44077956
重組人轉(zhuǎn)鐵蛋白
100mg
abs47014917
牛轉(zhuǎn)鐵蛋白
100mg
鐵死亡研究檢測試劑盒：
貨號
品名
規(guī)格
abs580011
丙二醛（mda）檢測試劑盒
96t
abs580105
鐵離子檢測試劑盒
96t
abs580006
谷胱甘肽檢測試劑盒
96t
abs580042
谷胱甘肽還原酶檢測試劑盒
96t
abs580136
谷胱甘肽過氧化物酶檢測試劑盒
96t
死亡研究熒光探針與染料：
貨號
品名
cas號
規(guī)格
abs42007826
菲啰嗪一鈉鹽（鐵離子檢測指示劑）
69898-45-9
1g
abs42197174
dcfh-da（ros探針）
4091-99-0
100mg
abs45153746
tmrm perchlorate（線粒體染料）
115532-50-8
25mg
abs47047744
jc-10線粒體膜電位熒光探針
—
1mg
abs47048146
4-di-1-asp（線粒體染料）
68971-03-9
20mg
abs47048147
mitoscene green i（線粒體綠色熒光染料）
201860-17-5
50μg
溫馨提示：absin所有產(chǎn)品僅用于科學(xué)研究，請勿藥物、家用或其他用途。
好消息！absin文獻(xiàn)獎勵重磅升級！
absin特色產(chǎn)品線：
wb相關(guān)：ecl發(fā)光液、預(yù)染marker、預(yù)制膠；ihc相關(guān)：二抗試劑盒、組化筆；ip/coip試劑盒；激動劑/抑制劑；血清、bsa、蛋白酶k、ctb、ttx、cee；凋亡試劑盒；呼吸爆發(fā)試劑盒；elisa試劑盒；重組蛋白；抗體: 二抗、標(biāo)簽抗體、對照抗體；定制服務(wù)(抗體/多肽/蛋白/標(biāo)記/檢測)...
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圖1 鐵死亡發(fā)生機(jī)制[1]
鐵死亡發(fā)生機(jī)制
鐵死亡是亞鐵離子和活性氧（reactive oxygen species，ros）依賴的脂質(zhì)過氧化物累積引起的。鐵死亡的發(fā)生機(jī)制如圖1，其上游通路是通過直接或間接影響谷胱甘肽過氧化物酶（glutathioneperoxidase，gpxs）的活性，降低細(xì)胞抗氧化能力，致使脂質(zhì)過氧化反應(yīng)增加，脂質(zhì)活性氧增多，引起鐵死亡的發(fā)生。此外，在亞鐵離子或酯氧合酶的作用下，催化細(xì)胞膜上高表達(dá)的不飽和脂肪酸，發(fā)生脂質(zhì)過氧化，從而誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。鐵死亡的本質(zhì)是谷胱甘肽的耗竭，谷胱甘肽過氧化物酶（gpx4）活性下降，脂質(zhì)氧化物不能通過gpx4催化的谷胱甘肽還原酶反應(yīng)代謝，之后亞鐵離子氧化脂質(zhì)產(chǎn)生活性氧，從而促使鐵死亡的發(fā)生。
鐵死亡形態(tài)特點
目前，研究較多的細(xì)胞死亡方式包括鐵死亡（ferroptosis）、細(xì)胞凋亡（apoptosis） 、細(xì)胞壞死（necrosis）和細(xì)胞自噬（autophagy），它們在形態(tài)上的區(qū)別如圖2。
鐵死亡：線粒體皺縮、膜密度增加、線粒體嵴減少或消失；
細(xì)胞凋亡：染色質(zhì)凝集、核固縮、碎裂；形成凋亡小體、線粒體形態(tài)無明顯變化；
細(xì)胞壞死：細(xì)胞器腫脹、質(zhì)膜損壞、細(xì)胞裂解、細(xì)胞內(nèi)容物溢出、組織損傷；
細(xì)胞自噬：雙層膜自噬體（內(nèi)含胞漿成分，如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體等）或單層膜自噬溶酶體（胞漿成分已降解）形成。
圖2 細(xì)胞鐵死亡、凋亡、壞死和自噬的形態(tài)癥狀[2]
鐵死亡的調(diào)節(jié)通路
研究表明，鐵死亡可以被多種化合物誘導(dǎo)（表1），其發(fā)生受胱氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)受體（system xc-）、p53、gpx4、電壓依賴性陰離子通道（voltage-dependent anion channels，vdacs）等通路的調(diào)節(jié)。此外，誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)也可導(dǎo)致鐵死亡；血紅素加氧酶1（heme oxygenase-1，ho-1）、轉(zhuǎn)鐵蛋白是細(xì)胞內(nèi)鐵的來源，它們也參與了鐵死亡的調(diào)節(jié)過程[3]。
表1 鐵死亡誘導(dǎo)劑和抑制劑
鐵死亡誘導(dǎo)劑
鐵死亡抑制劑
化合物
機(jī)制
化合物
機(jī)制
erastin
system xc-，vdac2/3
trolox
親脂性抗氧化劑
rsl3
gpx4
glutathione
氧化途徑/細(xì)胞內(nèi)鐵
sulfasalazine
system xc-
ferrostatin-1
ros、脂質(zhì)過氧化
sorafenib
system xc-
liproxstatin-1
ros、脂質(zhì)過氧化
artesunate
氧化途徑
deferoxamine mesylate
鐵螯合劑
cisplatin
gsh
deferasirox
鐵螯合劑
fin56
gpx4
zileuton
脂氧合酶抑制劑
bay 87-2243
ros
pd-146176
脂氧合酶抑制劑
鐵死亡的判斷與檢測
細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，其在生化特征上表現(xiàn)為鐵積累、脂質(zhì)過氧化、線粒體膜電位降低等。因此可以通過檢測以下特異性元素：gpx4和gsh、ros和脂質(zhì)過氧化、鐵離子水平、線粒體活性等多方向，盡可能全面地驗證鐵死亡[4]。
1、gpx4和gsh檢測方法：
1）比色測定法評估gpx4活性；
2）通過抗gpx4的抗體檢測。
2、ros與脂質(zhì)過氧化檢測方法：
1）特異性熒光探針（如dchf-da）進(jìn)行半定量分析；
2）elisa和tbar檢測脂質(zhì)ros下游副產(chǎn)物（如4-hne蛋白質(zhì)加合物和mda）；
3）抑制劑：利用特異性抗氧化性鐵死亡抑制劑，如ferrostatin-1協(xié)同分析。
鐵離子水平：
1） 可通過使用例如菲洛嗪等化合物的比色反應(yīng)來檢測鐵離子水平，該化合物與鐵結(jié)合時能顯色；
2） 影響鐵離子濃度的螯合劑或基因操縱（如轉(zhuǎn)鐵蛋白受體、鐵蛋白和線粒體鐵蛋白）也會影響鐵死亡。
線粒體檢測：
1）觀測線粒體發(fā)生鐵死亡特征性形態(tài)改變，線粒體膜密度增加，嵴減少，膜電位降低；
2）gpx4功能降低后幾個小時會有細(xì)胞碎裂的現(xiàn)象，可使用線粒體標(biāo)記物如mitoscene green i檢測線粒體的形態(tài)。
鐵死亡作為新型程序性細(xì)胞死亡方式，近年來在疾病研究中的重要作用逐漸被揭示。雖然目前對其特點、發(fā)生機(jī)制有了初步的了解，但依舊有許多問題亟待解答，比如進(jìn)一步揭示鐵死亡在各種疾病中的詳細(xì)調(diào)控機(jī)制，開發(fā)新的鐵死亡特異性標(biāo)志物檢測技術(shù)等。
參考文獻(xiàn)
[1] 周文博,孔晨飛,秦高偉,等.鐵死亡發(fā)生機(jī)制的研究進(jìn)展[j].生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展, 2018, 45(1):7.
[2] dixon sj, lemberg km, lamprecht mr, et al. ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death[j]. cell, 2012, 149( 5): 1060-1072.
[3] gao m, monian p, quadri n, et al. glutaminolysis and transferrin regulate ferroptosis. mol cell, 2015, 59(2): 298-308.
[4] 孫悅,付松波,李亦蘭.心肌細(xì)胞鐵死亡及其檢測方法[j].心血管病學(xué)進(jìn)展, 2023, 44(2):167-171.
鐵死亡誘導(dǎo)劑：
貨號
品名
cas號
規(guī)格
abs810466
cisplatin
15663-27-1
50mg
abs810744
erastin
571203-78-6
5mg
abs811256
bay 87-2243
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10mg
abs813393
sulfasalazine
599-79-1
1g
abs814525
fin56
1083162-61-1
5mg
abs816204
rsl3
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abs816675
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10mg
abs817880
sorafenib
284461-73-0
10mg
鐵死亡抑制劑：
貨號
品名
cas號
規(guī)格
abs47006920
glutathione
70-18-8
20mg
abs810754
liproxstatin-1
950455-15-9
5mg
abs812898
deferoxamine mesylate
138-14-7
100mg
abs813072
ferrostatin-1
347174-05-4
10mg
abs813448
zileuton
111406-87-2
100mg
abs814552
pd-146176
4079-26-9
10mg
abs817234
deferasirox
201530-41-8
2mg
abs817347
trolox
53188-07-1
50mg
鐵死亡研究相關(guān)抗體/蛋白：
貨號
品名
規(guī)格
abs126100
rabbit anti-4 hydroxynonenal polyclonal antibody
100μl
abs136221
rabbit anti-gpx4 polyclonal antibody
50μg
abs154673
mouse anti-gsto1 monoclonal antibody(jmmr-2558)
100μl
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100μl
abs156086
rabbit anti-cd71/transferrin receptor monoclonal antibody
50μl
abs159872
rabbit anti-transferrin receptor 1 monoclonal antibody(6h2)
100μl
abs44077956
重組人轉(zhuǎn)鐵蛋白
100mg
abs47014917
牛轉(zhuǎn)鐵蛋白
100mg
鐵死亡研究檢測試劑盒：
貨號
品名
規(guī)格
abs580011
丙二醛（mda）檢測試劑盒
96t
abs580105
鐵離子檢測試劑盒
96t
abs580006
谷胱甘肽檢測試劑盒
96t
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谷胱甘肽還原酶檢測試劑盒
96t
abs580136
谷胱甘肽過氧化物酶檢測試劑盒
96t
死亡研究熒光探針與染料：
貨號
品名
cas號
規(guī)格
abs42007826
菲啰嗪一鈉鹽（鐵離子檢測指示劑）
69898-45-9
1g
abs42197174
dcfh-da（ros探針）
4091-99-0
100mg
abs45153746
tmrm perchlorate（線粒體染料）
115532-50-8
25mg
abs47047744
jc-10線粒體膜電位熒光探針
—
1mg
abs47048146
4-di-1-asp（線粒體染料）
68971-03-9
20mg
abs47048147
mitoscene green i（線粒體綠色熒光染料）
201860-17-5
50μg
溫馨提示：absin所有產(chǎn)品僅用于科學(xué)研究，請勿藥物、家用或其他用途。
好消息！absin文獻(xiàn)獎勵重磅升級！
absin特色產(chǎn)品線：
wb相關(guān)：ecl發(fā)光液、預(yù)染marker、預(yù)制膠；ihc相關(guān)：二抗試劑盒、組化筆；ip/coip試劑盒；激動劑/抑制劑；血清、bsa、蛋白酶k、ctb、ttx、cee；凋亡試劑盒；呼吸爆發(fā)試劑盒；elisa試劑盒；重組蛋白；抗體: 二抗、標(biāo)簽抗體、對照抗體；定制服務(wù)(抗體/多肽/蛋白/標(biāo)記/檢測)...
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美歐專線空派公司的各類注意事項是什么？,美歐專線空派的特點有哪些
國際海運(yùn)怎么樣？
使用直流高壓發(fā)生器手麻？可能外殼帶電
三葉型轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子找靜不平衡的方法
國自然熱點 | 鐵死亡機(jī)制及檢測方法
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