Techniques细胞焦亡、铁死亡及铜死亡浅析

细胞死亡在维持多细胞生物的稳态和发育中起关键作用，迄今为止，可分为两类：意外性细胞死亡（Accidental cell death，ACD）和程序性细胞死亡（Programmed cell death，PCD）。ACD是由暴露于严重的物理、化学或机械损伤引起的。坏死是ACD的唯一类型，常见于感染性和非感染性疾病及癌症中。PCD的研究涉及多个领域，如免疫、神经系统发育、癌症、感染等。常见的PCD有细胞凋亡(Apoptosis)、自噬(Autophagy)和焦亡(Pyroptosis)，以及近年发现的铁死亡(Ferroptosis)及铜死亡（Cuproptosis）。

细胞焦亡通路图来源于文献^[1]

表1.不同形式细胞死亡的形态变化及关键指标

铁死亡是2012年由哥伦比亚大学 Brent. R. Stockwell 实验室发现的一种铁依赖性的新型细胞程序性死亡方式，铁死亡是由铁依赖性的磷脂过氧化作用驱动，细胞受到多种代谢途径的调控，其中包括氧化还原稳态、线粒体活性和脂质、氨基酸、糖的代谢、铁代谢，以及各种与疾病相关的信号途径。研究发现许多器官损伤和退行性疾病是由铁死亡引起的。


铁死亡信号分子机制图片来源文献^[2]

2022年3月17日麻省理工学院和哈佛大学Broad研究所的Peter Tsvetkov和Todd R. Golub团队新发现了一种由铜引起的细胞死亡的新形式——铜死亡。该研究发现依赖线粒体呼吸的细胞对铜离子的敏感性比进行糖酵解的细胞高近1000倍。通过多重CRISPR基因敲除筛选，该研究确定了促进铜诱导死亡的关键基因-FDX1。最终，研究者们将这种铜离子载体诱导的细胞死亡新形式称为铜死亡。

诱导铜死亡的机制示意，图来源于文献^[3]

Western blot analysis of Ferritin Heavy Chain in rat liver, C6, rat brain lysates using Ferritin Heavy Chain antibody.

Western blot analysis of Ferritin in K562, CHO-K1, Hela lysates using Ferritin antibody.

Western blot analysis of Adrenodoxin in 3T3 lysates using Adrenodoxin antibody.

IHC analysis of paraffin embedded Human colon cancer using Adrenodoxin antibody.High-pressure and temperature Sodium Citrate pH 6.0 was used for antigen retrieval.

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[1] Emerging mechanisms of pyroptosis and its therapeutic strategy in cancer Liqing Lu1,2,8, Ye Zhang2,8, Xuemei Tan3 , Yulia Merkher4 , Sergey Leonov4,5, Li Zhu6 , Yalan Deng2 , Huajun zhang2 , Dandan Zhu2, Yuying Tan2 , Ying Fu2 , Ting Liu 3 and Yongheng Chen 2,7 The Author(s) 2022；
[2] Molecular mechanisms of ferroptosis and its role in cancer therapy Tao Xu1,2，Wei Ding3 Xiaoyu Ji，Xiang Ao2，Ying Liu2，Wanpeng Yu2，Jianxun Wang1,2,Received: 4 May 2019；
[3] Tsvetkov P, Coy S, Petrova B, et al. Copper induces cell death by targeting lipoylated TCA cycle proteins. Science. 2022；