鐵死亡加持PD-1/PD-L1抑制劑殺傷腫瘤細(xì)胞綜述

楊洋 耿依珂 于麗 （1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)，南寧 50200；2.廣西高發(fā)傳染病中西醫(yī)結(jié)合轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)重點實驗室，南寧 50200； .延邊大學(xué)，延吉 1002）

鐵死亡這一概念最早是在2012年Cell的一篇文章中明確提出的：新發(fā)現(xiàn)了一種鐵依賴性的、以細(xì)胞內(nèi)活性氧堆積為特征的非細(xì)胞凋亡形式的細(xì)胞死亡，將其命名為Ferroptosis［1］。該研究認(rèn)為具有致癌效果的RAS基因選擇性致死小分子Erastin會觸發(fā)一種新的被稱為Ferroptosis的新型細(xì)胞死亡機(jī)制，這種機(jī)制的激活導(dǎo)致部分腫瘤細(xì)胞的非凋亡性破壞，進(jìn)而可能對殺死腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生影響。有關(guān)研究也表示，谷胱甘肽/GPX4軸在預(yù)防脂質(zhì)氧化誘導(dǎo)的急性腎衰和相關(guān)死亡中發(fā)揮重要作用，GPX4缺乏可促進(jìn)腎鐵死亡途徑的進(jìn)行，說明全身應(yīng)用鐵死亡治療會產(chǎn)生很大的副作用［2］。根據(jù)鐵離子的堆積和脂質(zhì)過氧化的特征，鐵死亡被認(rèn)為可能參與癌細(xì)胞的死亡，鐵死亡促進(jìn)細(xì)胞鐵死亡會有抵抗腫瘤細(xì)胞的作用，但具體機(jī)制尚未完全清楚。因此明確鐵死亡在癌癥細(xì)胞發(fā)生發(fā)展及癌癥患者耐藥性方面的作用機(jī)制，是近年來科研人員關(guān)注的一大熱點。

PD-1/PD-L1抑制劑可有效刺激機(jī)體的免疫系統(tǒng)，反轉(zhuǎn)T細(xì)胞死亡，恢復(fù)T細(xì)胞的抗腫瘤活性，在治療惡性腫瘤中具有巨大潛力。結(jié)合近年的臨床治療，越來越多的PD-1/PD-L1抑制劑被用于腫瘤的免疫治療。

1 鐵死亡相關(guān)機(jī)制

1.1 鐵死亡的本質(zhì) 鐵死亡可通過兩種途徑觸發(fā)，一種是阻礙谷胱甘肽的生物合成，另一種是阻礙谷胱甘肽過氧化物酶4 （glutathione peroxidase 4，GPX4），換句話說，鐵死亡的本質(zhì)就是通過分解谷胱甘肽或GPX4，實現(xiàn)鐵依賴性脂質(zhì)活性氧的積累及細(xì)胞膜多不飽和脂肪酸的消耗［3］。鐵死亡的形態(tài)學(xué)特征是線粒體較正常細(xì)胞縮小、線粒體膜密度增高、線粒體嵴減少或消失、線粒體外膜破裂［4］。鐵死亡的特征也在2012年的研究中被總結(jié)為以下三種：激活還原性鐵、過氧化含多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）的磷脂，以及喪失脂質(zhì)過氧化物的修復(fù)能力［1］。

1.2 鐵死亡的作用機(jī)制 鐵死亡由細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)破壞誘發(fā)，這種細(xì)胞死亡過程目前尚無明確、清晰的信號通路介導(dǎo)。鐵死亡的發(fā)生機(jī)制主要有3個關(guān)鍵組成：首先，由SLC3A2和SLC7A11組成的轉(zhuǎn)運胱氨酸的通道蛋白System-X，主要介導(dǎo)胱氨酸從胞外轉(zhuǎn)移到胞內(nèi)，以及將谷氨酸從胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到胞外，即胱氨酸、谷氨酸鹽甘氨酸在酶的催化作用下形成具有還原性的谷胱酸肽；其次，具有還原性的谷胱酸肽在GPX4的作用下還原細(xì)胞內(nèi)的氧自由基，清除有毒的氧自由基。若執(zhí)行此步驟的過程被打斷，則會形成活性氧堆積，并誘發(fā)細(xì)胞死亡。最后，鐵死亡的發(fā)生過程不但受GPX4影響，還必須有鐵離子參與。鐵離子參與脂質(zhì)的氧化，有毒性的活性氧產(chǎn)生并堆積，最后導(dǎo)致細(xì)胞鐵死亡［5］。

1.3 鐵死亡的相關(guān)途徑及主要調(diào)節(jié)因子 程潔等［6］研究表明，近年來鐵死亡的發(fā)生可能涉及細(xì)胞內(nèi)鐵代謝水平、脂質(zhì)過氧化物含量和GPX4活性相關(guān)的3種代謝途徑參與其中。

首先，通過調(diào)節(jié)鐵代謝過程中的相關(guān)因子改變細(xì)胞中鐵的形式，影響鐵在細(xì)胞中進(jìn)入、儲存和排除的過程，最終調(diào)控鐵死亡的發(fā)生。YANG等［7］檢測腫瘤細(xì)胞中特異性分子表達(dá)水平發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1表達(dá)水平提高，鐵蛋白重鏈1和鐵蛋白輕鏈表達(dá)水平均降低，細(xì)胞中鐵含量增加，繼而誘發(fā)鐵死亡。其次，脂質(zhì)過氧化作用的增加會誘發(fā)鐵死亡，這種機(jī)制由GPX4催化脂質(zhì)過氧化物的還原觸發(fā)；該研究還發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外基質(zhì)的脫離是觸發(fā)鐵死亡的生理誘因，可通過α6β4整聯(lián)蛋白抑制ACSL4規(guī)避。α6β4與鐵死亡之間的因果關(guān)系對腫瘤的生物學(xué)研究和治療具有重要意義［8］。

最后，GPX4是腫瘤細(xì)胞鐵死亡發(fā)生的必需調(diào)節(jié)劑［9］。賈忠偉等［10］研究表示GPX4在肺腺癌組織中表達(dá)水平大幅提高，且GPX4還能使腫瘤細(xì)胞保持干細(xì)胞特性，進(jìn)而使細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力增強。細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化物的降解可被GPX4激活［11］。因此可以得出GPX4失活也是誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡的另一重要機(jī)制。郭倪君等［12］歸納了鐵死亡的信號通路，主要調(diào)節(jié)因子被分為三類：正向、負(fù)向和雙向。正向調(diào)節(jié)因子包括TFRC、ACSL4、ALOX15、DPP4、NCOA4、BAP1和VDAC2；負(fù)向調(diào)節(jié)因子包括SLC7A11、GPX4、Nrf2、HSPB1、HSPA5、NFS1和OTUB1；雙向調(diào)節(jié)因子為p53。

2 鐵死亡與腫瘤

2.1 鐵死亡與腫瘤的關(guān)系 很多研究表明，鐵死亡參與多腫瘤的發(fā)生發(fā)展，通過鐵死亡誘導(dǎo)劑可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生鐵死亡。LE等［13］研究表明，p53介導(dǎo)的代謝調(diào)節(jié)在抑制腫瘤形成過程中至關(guān)重要，p53通過抑制SLC7A11（胱氨酸/谷氨酸逆轉(zhuǎn)運蛋白的關(guān)鍵成分）表達(dá)抑制胱氨酸的攝取，從而使細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的生長被抑制。有研究認(rèn)為，GPX4是鐵死亡的重要調(diào)節(jié)劑，并且發(fā)現(xiàn)彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤和腎細(xì)胞癌特別容易通過鐵死亡誘導(dǎo)劑滅活GPX4，誘導(dǎo)鐵死亡發(fā)生，從而提供了治療腫瘤的可能方法［9］。細(xì)胞對鐵死亡敏感性的差異很大，且個體之間對鐵死亡誘導(dǎo)劑的敏感性也存在很大差異［14］。

2.2 鐵死亡與腫瘤治療 在腫瘤治療方面，很多研究發(fā)現(xiàn)抑制鐵死亡途徑的相關(guān)代謝過程可減輕腫瘤患者對于化學(xué)治療藥物的耐藥性。當(dāng)鐵死亡誘導(dǎo)劑Erastin與其他化療藥物，如替莫唑胺、順鉑、阿糖胞苷、阿霉素、阿糖胞苷和阿霉素聯(lián)用可提高化學(xué)治療的效果［15-16］。

相關(guān)研究表明，索拉菲尼可誘導(dǎo)部分腫瘤細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，并且發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（retinoblastoma，Rb）蛋白的狀態(tài)是調(diào)節(jié)索拉非尼誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡的敏感性參數(shù)［17］。提示確定一個可以反映細(xì)胞和個體敏感性的指標(biāo)對增進(jìn)與鐵死亡相關(guān)疾病的理解、診斷和治療具有重要意義。

ELING等［18］研究發(fā)現(xiàn)，青蒿琥酯在胰腺癌細(xì)胞中是鐵死亡的特異性誘導(dǎo)劑。目前多種鐵死亡誘導(dǎo)劑被用于腫瘤治療，以鐵死亡作為靶點的抗癌治療能夠幫助腫瘤患者改善對當(dāng)前治療方法的耐受情況，提高其對治療藥物的敏感性。鐵死亡是具有研究價值的抗癌治療靶點，進(jìn)一步探究其在癌癥中的作用機(jī)制，同時應(yīng)用于臨床抗癌治療，可能為癌癥患者提供一條新出路。

3 PD-1/PD-L1免疫治療腫瘤

3.1 PD-1/PD-L1信號通路 1992年，ISHIDA等［19］通過消減雜交技術(shù)分離了一種免疫球蛋白基因超家族新成員，被命名為PD-1基因。1999年，DONG等［20］研究定義了一個與其相對應(yīng)的細(xì)胞程序性死亡配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PD-L1），也稱B7同源體（B7 homolog 1，B7-H1），是B7家族的第3個成員，其共同刺激T細(xì)胞增殖和IL-10分泌，并認(rèn)為PD-L1可能參與了細(xì)胞免疫反應(yīng)的器官特異性負(fù)調(diào)節(jié)。SONG等［21］認(rèn)為，除巨噬細(xì)胞系外，正常人類組織不表達(dá)PD-L1，相比之下，PD-L1在人類肺癌、卵巢癌、結(jié)腸癌和黑色素瘤中都很豐富。IFN-γ在腫瘤細(xì)胞系表面上調(diào)PD-L1，暴露于腫瘤相關(guān)的PD-L1后，多種機(jī)制可能導(dǎo)致激活T細(xì)胞死亡。PD-1/PD-L1信號通路能夠下調(diào)CD8+T淋巴細(xì)胞功能，通過阻斷信號通路可以恢復(fù)其功能。表明PD-1/PD-L1可能會阻止有效的抗腫瘤免疫［22］。

3.2 PD-1/PD-L1抑制劑 PD-1/PD-L1抑制劑抗腫瘤治療是當(dāng)下研究腫瘤免疫治療的熱點與難點，PD-1/PD-L1抑制劑的目的在于阻斷PD-1/PD-L1通路，阻止T淋巴細(xì)胞死亡，使其繼續(xù)發(fā)揮殺傷腫瘤的效應(yīng)，繼而消除腫瘤的免疫逃逸，增強腫瘤的免疫效應(yīng)，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)的抗腫瘤治療。PD-1/PD-L1信號通路免疫治療分3種類型：第一種是抗PD-1或PD-L1抗體，第二種是針對PD-1/PD-L1的RNA干擾（RNAi），第三種是增加可溶性PD-1（soluble PD-1，sPD-1），臨床應(yīng)用較多的是抗PD-1/PD-L1抗體［23］。常見的抗PD-1抗體有納武利尤單抗、帕博利珠單抗、西米普利單抗、特瑞普利單抗、信迪利單抗、卡瑞利珠單抗，常見的抗PD-L1抗體有阿特朱單抗、阿維魯單抗和度伐魯單抗［24］。這些藥物已經(jīng)被批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床，是腫瘤免疫治療的研究熱點。

4 結(jié)語與展望

通過上述對于鐵死亡及PD-1/PD-L1抑制劑的相關(guān)綜述，可以看出此二者在腫瘤治療方面的效果非常可觀。然而二者于其治療腫瘤的具體機(jī)制、不良反應(yīng)、耐藥性等方面目前尚未完全明確。調(diào)控細(xì)胞鐵死亡途徑聯(lián)合使用PD-1/PD-L1抑制劑殺傷腫瘤細(xì)胞是否可以產(chǎn)生協(xié)同作用，從而提高抗腫瘤的治療效果是目前科學(xué)研究的熱點、重點、難點。如何實現(xiàn)最佳治療組合的配伍、治療相關(guān)不良反應(yīng)的推測和管理是下一步研究的方向。