鐵死亡

定義
鐵死亡（Ferroptosis）是于2012年被命名的一種新的細胞死亡類型，其主要特征為脂質活性氧增多及細胞內亞鐵離子累積。鐵死亡的機制研究是近幾年來的研究熱點，已有研究表明，鐵死亡的發生可以被脂質、

鐵、氨基酸等幾種代謝途徑調控^[1]。

圖1. 鐵死亡相關的代謝途徑^[2]
                                                                                                             

特征
①   形態方面
● 細胞發生鐵死亡的主要特征，體現在線粒體的形態變化上。過量鐵負載引發的質膜過氧化，會改變質膜的流動性和完整性，使線粒體外膜破裂，體積縮小，嵴減少或消失，最終導致線粒體功能缺失。
②   代謝方面
● 在鐵死亡的發生過程中，除了細胞內鐵和亞鐵離子的積累、活性氧物質（ROS）的增加，通常還伴隨著谷胱甘肽代謝水平的降低及其他變化。
檢測方式①   形態學檢測
● 主要通過電鏡，檢測線粒體的形態變化及細胞膜的完整性；
②   相關基因的檢測
● 如GSH穩態調節基因、CHAC1、NFE2L2等基因的變化；
③   相關蛋白的檢測
●如CHAC1蛋白、GPX4蛋白的變化等；
④   相關代謝的檢測
●細胞內鐵/亞鐵離子、ROS、脂質過氧化產物的變化。
除鐵死亡外，已知的細胞死亡常見類型還有凋亡、壞死、自噬等，它們的特征及誘發機制存在明顯的區別。研究中可以利用這些特征，來區分細胞的死亡類型。

其他細胞死亡類型&調控機制

細胞凋亡（Apoptosis）

細胞凋亡是一種受到基因激活與精確調控的、細胞程序性死亡的過程。
細胞凋亡的過程大致可以分為四個階段：
①凋亡信號的接收與轉導；
②凋亡基因的激活與相關酶類等物質的合成；
③由核酸內切酶和胱天蛋白酶（caspase）主要執行的凋亡過程；
④凋亡小體的清除。

Caspase是細胞凋亡過程的中心環節，其活化主要通過死亡受體途徑（也稱外部途徑）和線粒體途徑（也稱內部途徑）來實現。

      圖2. 細胞凋亡相關調控途徑^[3]                                                                

細胞壞死（Necrosis）

細胞壞死被認為是一種不受調節的非程序性細胞死亡過程，通常由各種病理因素，如缺氧、物理或化學應激、病原體刺激、免疫反應等造成，是一種被動的細胞死亡方式。其過程涉及TNF受體超族成員6（Fas）和腫瘤壞死因子受體（TNFR）的激活，細胞應激誘導的激酶受體相互作用蛋白1（RIP1）和RIP3相互作用及激活。

                                                                                 

圖3. 細胞壞死相關的調控途徑^[4]

細胞自噬（Autophagy）

細胞自噬是真核生物中保守地對細胞內物質進行周轉的重要過程。在這一過程中，一些被損壞的蛋白等大分子，或整個細胞器，被雙層膜結構的自噬小泡包裹后，運送至溶酶體（動物）或液泡（酵母和植物）中降解，產生小分子物質。這些物質將成為細胞自我更新所需的營養元素和材料。自噬的發生有四個階段：誘導、成核、延伸和融合。調控主要涉及自噬相關基因（ATG）家族和微管結合蛋白1輕鏈3（LC3）蛋白的轉化。

圖4. 細胞自噬相關信號通路^[5]
                                                                                               

總結

研究證明，鐵死亡與腫瘤、神經系統疾病等多種疾病的病理生理過程密切相關，所以鐵死亡研究是近年來疾病研究的熱點和焦點。
鐵死亡調控也涉及其他細胞死亡類型。鐵死亡研究中一個重要的目標，是確定鐵依賴性ROS的代謝途徑，與其他的細胞死亡類型區分開來。
了解每一種細胞死亡類型的特點及特征指標，在研究中通過相關指標的檢測去判斷，對鐵死亡調控機制，及鐵死亡與其他細胞死亡類型關系的探究，具有異常關鍵的意義。

                                                               幾種常見的細胞死亡類型對比  

參考文獻

[1] Li J, Cao F, Yin H L, et al. Ferroptosis: past, present and future. Cell Death Dis, 2020, 11(2): 88.
[2] Zhang S, Xin W, Anderson G, et al. Double-edge sword roles of iron in driving energy production versus instigating ferroptosis. Cell Death and Disease, 2022(13): 40-53.
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[5] Zhineng J, Yang, Cheng E, et al. The role of autophagy in cancer: therapeutic implications.[J]. Molecular cancer therapeutics, 2011.