铁死亡在黑素瘤治疗及预后中的作用研究进展.pdf

综述2792023年6 月第30 卷第3期皮肤性病诊疗学杂志铁死亡在黑素瘤治疗及预后中的作用研究进展王雨晴，谌芳琪，曹娟梅，吴吴婷，梁闫，金易凡，湛锦杉，黄长征华中科技大学同济医学院附属协和医院，湖北武汉430022摘要恶性黑素瘤（MM)是一种由黑色素细胞恶性转化形成的高度恶性肿瘤,其病死率和发病率逐年增加。尽管近年来靶向治疗和免疫检查点抑制剂的应用提高了晚期MM患者的生存率，但仍存在耐受及治疗无效等问题。铁死亡是一种新发现的铁依赖的调节性细胞死亡方式，其失调与MM密切相关。本文从铁死亡在MM的治疗、转移和预后方面中的作用进行综述，为MM的治疗及研究提供参考关键词黑素瘤；铁死亡；钦铁死亡相关基因The role of ferroptosis in the treatment and prognosis of malignant melanomaWANG Yuqing,CHEN Fangqi,CAO Juanmei,WU Ting,LIANG Yan,JIN Yifan,ZHANJinshan,HUANG ChangzhengUnion Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan430022,China.Corresponding author:HUANG Changzheng,E-mail:hcz0501 AbstractMalignant melanoma(MM)is a highly malignant tumor of melanocytes,with in-creasing mortality rate and incidence rate in recent years.Although the treatments with targetedtherapies and immune checkpoint inhibitors have significantly improved survival in advanced MM,tolerance and futile treatment are still the problems in the management of MM.Ferroptosis is anewly identified form of iron-dependent regulated cell death,which dysregulation is related toMM.This paper reviews the role of ferroptosis in the treatment,metastasis and prognosis of MM,and provides a reference for the treatment and future research in MM.Keywordsmalignant melanoma;ferroptosis;ferroptosis-related genes恶性黑素瘤（malignant melanoma，M M）或黑素瘤，是起源于神经嗜黑素细胞的高度恶性肿瘤，在我国虽然是少见恶性肿瘤，但其具有转移早、侵袭性强、预后差的特点,病死率高且发病率也在逐年增加。对于早期MM患者，活检确诊后行原发灶扩大切除手术，晚期MM患者多采取靶向及免疫治疗2 ,如BRAF抑制剂、PD-1单抗等。然而这些治疗存在疗效欠佳，不良反应明显，预后较差等问题，因此，需要确定新的靶点和方法来突破目前治D0I:10.3969/j.issn.1674 8468.2023.03.017通信作者：黄长征，教授，博士生导师，E-mail：h c z 0 50 1 12 6.c o m基金项目：国家自然科学基金项目（8 197 2 56 5）疗手段的局限。铁死亡（ferroptosis）是近年来新提出的细胞死亡方式，有研究证实铁死亡的失调与许多肿瘤的发展有关3,如MM、淋巴瘤、肾癌等。铁死亡有助于抑制肿瘤生长和增加化疗敏感性，在黑素瘤的治疗、转移和预后中都起到了引人注目的作用4。本文就铁死亡对MM治疗、转移及预后作用机制的研究现状及进展做一综述，为下一代生物标志物和治疗药物的开发提供参考。1钅铁死亡铁死亡是由Dixon等5 于2 0 12 年发现的一种依赖铁和活性氧诱导的调节性细胞死亡形式，其在形态、生化和遗传上不同于细胞调亡、坏死和自噬。铁死亡是细胞内280J Diagn Ther Dermato-enereol,Jun.2023.Vol.30,No.3大量脂质过氧化物积聚后质膜破裂而导致的细胞死亡。作为调节性细胞死亡形式之一，铁死亡是由特定的信号转导途径控制的，这些信号转导途径可以通过药物或基因工程来调节。细胞铁死亡一般由非酶途径或酶途径诱发。非酶途径是指细胞内铁过载通过Fenton反应产生大量ROS导致细胞铁死亡6 。酶途径分为外源性和内源性途径,外源性途径是指通过抑制细胞膜转运蛋白，如胱氨酸/谷氨酸转运蛋白（SystemXc-）减少细胞内还原型谷胱甘肽的合成进而启动铁死亡，内源性途径则是通过阻断细胞内抗氧化酶，如谷胱甘肽过氧化物酶（GPX4），导致细胞内过氧化脂质积聚，进而激活铁死亡7 。常见的铁死亡诱导剂Erastin可通过抑制SystemXc-诱导细胞外源性酶途径铁死亡8 ,索拉非尼、柳氮磺胺吡啶等药物同样作用于此途径9。ML210、RSL3等化合物则直接抑制GPX4进而引起细胞内源性酶途径铁死亡10 。鉴定铁死亡反应的上游信号通路和调节激酶有助于发现新的治疗靶点，近年来大量相关研究也聚焦于此。2铁死亡与MM的靶向治疗抵抗耐药是导致肿瘤化疗失败的主要原因，其机制复杂，至今仍未完全阐明，目前认为其主要与耐药基因突变、肿瘤微环境和代谢重塑等因素有关。近年来,靶向治疗和免疫治疗广泛应用于MM,然而耐药性的产生仍然无法避免。一些研究发现细胞状态的可塑性导致对多种癌症疗法的抗药性,从而限制其有效性12-13 。Tsoi 等13-14 研究发现在不同的间充质细胞状态下，抑制脂质过氧化物酶GPX4途径导致的铁死亡是耐药癌细胞的一个特征。除此之外,Hangauer等15 实验发现许多谱系的耐药癌细胞都存在持续的CPX4依赖状态；CPX4功能的丧失可以有效抑制黑色素瘤异种移植模型中的肿瘤复发,且在靶向治疗前后使用GPX4抑制剂会减少耐药细胞的存活，最大限度地提高临床疗效。因此,在MM治疗中,铁死亡中GPX4途径是细胞可塑性和治疗耐药性的重要因素,靶向GPX4可诱发耐药MM细胞铁死亡,这为治疗耐药MM和预防MM复发提供了一种新的策略。3铁死亡与MM的治疗3.1靶向GPX4通过促进细胞铁死亡治疗耐药MM正如上文所说，靶向GPX4是治疗耐药MM的一种潜在策略。Chang等16 研究证实一种新型的GPX4酶抑制剂植物倍半内酯DET及其衍生物DETD-35可通过靶向CPX4诱导铁死亡治疗耐药BRAFv60E突变MM。DET/DETD-35通过重新编程谷胱甘肽代谢、半胱氨酸/蛋氨酸代谢、脂/氧脂代谢，诱导耐药BRAFV600E的MM细胞内ROS积聚，诱发细胞铁死亡，并导致线粒体损伤。因此,靶向GPX4途径诱导细胞铁死亡是治疗耐药MM的有力手段，GPX4抑制剂与其他治疗方案联合或将会是应对耐药MM的一种新方法。3.2免疫检查点抑制剂通过促进肿瘤细胞铁死亡增强疗效免疫检查点抑制剂是近年来新开发的一种治疗MM的免疫疗法，它通过激活T细胞的天然选择性杀伤活性来发挥作用17 。Wang 等18 研究表明,免疫治疗激活的CD8*T细胞通过释放IFN下调SystemXc-的两个亚基（SLC3A 2 和SLC7A11）的表达，从而导致MM细胞脂质过氧化诱发铁死亡,同时也提高了免疫治疗的抗肿瘤效果。因此，临床获益与SLC3A2表达减少、IFN和CD8*T细胞增加相关，通过靶向药物诱导细胞铁死亡与免疫检查点阻断剂协同治疗有望成为治疗MM的新趋势。Jiang等【19 研究发现TYRO3可以抑制抗PD-1/PD-L1药物引起的肿瘤细胞铁死亡，并通过降低M1/M2巨噬细胞比率促进促肿瘤微环境的形成，从而形成抗PD-1/PD-L1治疗的抵抗，抑制TYRO3可促进肿瘤细胞铁死亡，并使耐药肿瘤细胞对抗PD-1治疗更敏感。另外，Wang等2 0 研究发现CAMKK2在铁死亡中被激活，并可通过激活NRF2和抑制脂质过氧化来负向调节细胞铁死亡，抑制CAMKK2通过抑制AMPK-NRF2途径促进MM细胞铁死亡,并提高了铁死亡诱导剂和抗PD-1免疫治疗在临床前移植瘤模型中的疗效，上述研究进一步验证了肿瘤细胞铁死亡与抗PD1/PD-L1治疗敏感性的关联,为以后MM的临床治疗中免疫检查点抑制剂与铁死亡诱导剂的协同作用提供了理论基础。3.3miRNAs调节MM细胞铁死亡miRNAs在广泛的生物过程中发挥着重要作用，包括增殖、分化、调亡和自噬等,并与包括癌症在内的诸多疾病具有密切的联系2 1。研究表明miRNAs 亦参与调节细胞铁死亡。Luo等2 2 证实miR-137通过靶向谷酰胺转运体（SLC1A5）负向调节MM中肿瘤细胞铁死亡。miR-137是一种重要的肿瘤抑制因子，它可通过靶向XIAP、FUNDC1，NIX，SRC3等分子来调节多种癌症中癌细胞的增殖、迁移、凋亡和自噬。miR-137过表达可抑制SLC1A5的表达，从而抑制了细胞脂质过氧化及MM细胞铁死亡，过表达SLC1A5挽救了miR-137对肿瘤细胞铁死亡的抑制作用，充分证实miR-137通过抑制SLC1A5而负向调节铁死亡。此外，敲低miR-137可使MM细胞对Erastin诱2812023年6 月第30 卷第3期皮肤性病诊疗学杂志导的铁死亡更敏感，提示miR-137可能是MM治疗的潜在靶点。Zhang等2 3 研究发现敲低miR-9使MM细胞对Erastin和RSL3诱导的铁死亡更敏感，miR-9的下调增加了靶向谷草转氨酶1（GOT1)的表达,促进了谷氨酰胺分解，从而促进了MM细胞铁死亡。王潇玉等2 4 对miR-210在MM细胞铁死亡中的作用进行研究，并发现miR-210在MM细胞发生铁死亡时表达水平升高，抑制miR-210表达可通过解除其对靶分子转铁蛋白受体TFRC的抑制作用进而促进MM细胞的铁死亡。上述研究表明miRNAs在调节MM细胞铁死亡中发挥着重要作用。因此，未来研究应全面研究miRNAs在调节细胞铁死亡的不同作用途径，为治疗MM寻找可能的新靶点及新策略。4铁死亡与MM的转移肿瘤细胞的转移主要与细胞可塑性、应激反应及免疫抑制环境等多因素过程有关2 5。目前研究表明MM的远处转移受到氧化应激的抑制，而且大多数MM更倾向于淋巴系统转移而不是全身循环早期扩散2 6-2 7 。Ubel-lacker等2 8 研究发现与血液中的MM细胞相比,淋巴中的MM细胞暴露于更高的GSH水平、更高的油酸水平和更低的游离铁浓度，这种差异有助于减少MM细胞在淋巴中的氧化应激和铁死亡，因此形成更多的转移。Sato等2 9 利用高转移MM细胞系B16F10的模型，敲除Systemxc-的底物特异性亚单位XCT(SLC7A11）发现Systemxc-缺乏不仅抑制原发肿瘤的生长，且减少了多种实验模型中的肿瘤转移。此外,Hong等30 研究发现来自MM 患者的单个循环肿瘤细胞(（CTC)协同上调脂肪生成和铁代谢途径。抑制MM患者CTC中的内源性转铁蛋白可以显著削弱MM血液转移潜能，同时轻度抑制原发肿瘤形成。进一步的分析研究表明，循环中MM细胞存活的一个关键调节因子是脂肪生成调节剂（SREBP2），它可以诱导铁载体转铁蛋白（Tf)的表达,升高的Tf水平有助于减少细胞内铁的表达、ROS水平和脂质过氧化，这些共同限制了循环中肿瘤细胞铁死亡，使它们能够持续存在于血管系统并形成新的转移。上述研究表明，肿瘤细胞的铁死亡的减少与MM细胞的远处转移息息相关，诱导MM细胞铁死亡可能是防治MM转移的新方向。值得注意的是，上述研究均未直接评估免疫细胞在转移中所起的作用，由于MM主要经由淋巴结转移，未来铁死亡的研究应结合免疫细胞的影响进行315铁死亡与MM的预后铁死亡相关基因（FRGs）的预后价值已在许多疾病中得到了研究证实。Liu等32 开发了一种用19个FRGs来预测胶质瘤患者的生存的方法。Luo等33 利用新的7 个FRGs作为葡萄膜MM的预后指标。近年来，有关FRGs在MM预后中的预测作用的研究也在增加。已有多种模型研究表明FRGs对MM的预后具有良好的预测价值34-3。Xu 等3 构建了由5个FRGs（A LO X5、A NG PT L7、TXNIP、SLC2 A 6 和GCH1）组成的预测MM预后的模型,其中脂氧合酶-5（ALOX5）和GTP环水解酶-1（GCH1）是独立的预测因子。ALOX5是一种非血红素含铁的双加氧酶，它通过诱导细胞脂质过氧化从而促进肿瘤细胞铁死亡进而提高MM的存活率。GCH1是四氢生物蝶呤（BH 4）生物合成的限速酶，它的表达水平决定了癌细胞对铁死亡的敏感性,其对MM患者生存的影响可能与免疫反应有关。该模型除可用于MM预后预测外，还可能有助于分析靶向治疗和免疫治疗的疗效。6丝结语与展望铁死亡失调与MM的发展、耐药抵抗有关,在MM的治疗、转移和预后中起到重要作用。铁死亡诱导剂在MM的治疗中具有很强的潜力，不仅可以联合靶向治疗或免疫检查点抑制剂治疗增强抗肿瘤效果,还是治疗耐药MM的新希望。持续开发具有更好药代动力学的新型铁死亡诱导剂,如纳米颗粒系统、工程化包囊酶37-38 ,或者将铁死亡诱导剂与光动力疗法联合，将为MM患者的治疗提供更多选择。寻找与铁死亡有关的新的治疗靶点也是值得继续研究的方向。参考文献1RASTRELLI M,TROPEA S,ROSSI C R,et al.Melano-ma:epidemiology,risk factors,pathogenesis,diagnosisand classificationJ.In Vivo,2014,28(6):1005-1011.2SCHACHTER J,RIBAS A,LONG G V,et al.Pembrol-izumab versus ipilimumab for advanced melanoma:finaloverall survival results of a multicentre,randomised,open-label phase 3 study(KEYNOTE-006)J.Lancet,2017,390(10105):18531862.3LU B,CHEN X B,YING M D,et al.The role of ferrop-tosis in cancer development and treatment response J.Front Pharmacol,2018,8:992.4TALTY R,BOSENBERG M.The role of ferroptosis in282JDiagnTherDermatoJun.2023.Vol.30,No.3melanoma J.Pigment Cell Melanoma Res,2022,35(1):18-25.5DIXON S J,LEMBERG K M,LAMPRECHT M R,etal.Ferroptosis:an iron-dependent form of nonapoptoticcell death J.Cell,2012,149(5):1060-1072.6JIANG X J,STOCKWELLB R,CONRAD M.Ferropto-sis:mechanisms,biology and role in disease J.NatRev Mol Cell Biol,2021,22(4):266-282.7CHEN X,KANG R,KROEMER G,et 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