铁死亡的基本特征及常见检测方法

时间 : 2023-06-06
铁死亡（Ferroptosis ）是一种铁依赖性的，区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬的新型的细胞程序性死亡方式。铁死亡的主要机制是，在二价铁或酯氧合酶的作用下，催化细胞膜上高表达的不饱和脂肪酸，发生脂质过氧化，从而诱导细胞死亡；此外，还表现为抗氧化体系（谷胱甘肽系统）的调控核心酶GPX4的降低。

 
铁死亡的基本特征
 
形态特征
 
   1.超微形态学特征显示细胞膜断裂和出泡，线粒体变小、膜密度增高、线粒体脊减少或消失、线粒体外膜断裂，细胞核大小正常、但缺乏染色质凝聚。
 
2.对线粒体膜电位进行检测：通过流式的方法收集TMRE阳性细胞的比例来判断细胞是否发生铁死亡。
 
 3.观察线粒体的形态变化：向细胞内转染LifeAct-GFP荧光蛋白，一定时间后通过有丝分裂追踪器观察线粒体的形态是否发生相关的变化。
 
 
生物学特征
 
在生物学特征上，铁和活性氧(ROS)聚集，激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)系统，降低胱氨酸的摄取、耗尽胞内谷胱甘肽（GSH），抑制胱氨酸/谷氨酸反向转运蛋白system Xc- （由两个亚基组成，轻链亚基SLC7A11（也称为xCT）和重链亚基SLC3A2（也称为CD98））和增加NADPH氧化酶（NOXs），释放花生四烯酸（arachidonic acid;ARA）等介质。
 
 
免疫特征
 
损伤相关分子模式(damage-associated molecular patterns，DAMPs)释放前炎症介质(如HMGB1等)。
 
基因水平特征
 
 主要受核糖体蛋白L8(RPL8)，铁反应元件结合蛋白(IREB2)，ATP合成酶FO复合体亚基C3(ATP5G3)，三四肽重复结构域35(TTC35)，柠檬酸合成酶(cCS)，酰基辅酶A合成酶家族成员2( ACSF2)以及受代谢、储存基因TFRC、ISCU、FTH1、FTL、SLC11A2的调节。
 
铁死亡的检测方法
 
新陈代谢
 
1.细胞活性:CCK-8。
 
       2.活性氧水平:细胞内活性氧和脂质活性氧通过流式细胞术使用DCFH-DA(表达上调)或C11-BODIPY 荧光探针检测(在铁死亡细胞中，探针会由红色转化为绿色)。
 
      3.铁水平检测;细胞内可以使用PGSK探针，流式细胞术或共聚焦显微镜检测细胞内铁含量的细胞膜透性热料，结果表明，在铁死亡的细胞中，PGSK的绿色荧光会减弱;或者使用Iron Assay Kit检测细胞、组织中的铁水平；
 
       4.qRT-PCR/WB检测:检测与铁死亡相关的蛋白表达，如PTGS2、NOX1、FTH1、COX2、GPX4、ACSL4等，其中COX2、ACSL4、PTGS2、NOX1在铁死亡细胞中表达上调，GPX4、FTH1在铁死亡细胞中表达下调；
 
 
形态观察
 
1.透射电镜直接观察细胞形态:细胞发生铁死亡时线粒体变小以及线粒体膜密度较大。
 
2.线粒体观察:向细胞内转染LifeAct-GFP荧光蛋白，一段时间后用有丝分裂追踪器观察线粒体形态。
 
3.线粒体膜电位检测:通过流式细胞仪收焦TMRE阳性细胞的比例。