作者：傅豫，何薇，黄兰，重庆医科大学附属口腔医院正畸科
铁死亡（ferroptosis） 是一种铁依赖性的，由脂质过氧化诱导的，由核受体共激活因子4 （nuclearreceptor coactivator 4，NCOA4） 促进的非凋亡性细胞死亡方式。铁死亡于2012年被正式提出，至今已被发现在多种疾病中发挥着重要作用。铁死亡在癌症、缺血/再灌注损伤疾病、各类神经退行性疾病等方面的研究已取得了一定的成果。
近些年来，学者们在铁死亡和口腔各类疾病（如
1. 铁死亡概述
1.1 铁死亡的特征
在人和动物组织样本中，铁依赖性脂质过氧化标记物的存在可用于判定是否存在铁死亡。在细胞培养中，可以通过测试铁螯合剂和亲脂性抗氧化剂是否抑制细胞死亡来评估铁死亡的存在。铁死亡时，铁过量积聚，通过芬顿反应，产生过量的活性氧（reactive oxygen species，ROS），促使细胞膜脂质过氧化的发生。同时，细胞发生形态学改变，包括细胞质膜破裂，线粒体皱缩且膜密度增加，线粒体嵴很少或没有，线粒体外膜破裂等。
从机制上来讲，铁死亡并不等同于广义的活性氧的积聚。铁死亡通常涉及特定脂质的氧化，而非活性氧的普遍积聚。特定脂质，如多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA） 的过氧化可促进铁死亡的发生，然而另外一些脂质，如单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA），会抑制铁死亡的发生。
此外，铁的积累并不等同于铁死亡。铁以两种氧化态Fe （Ⅱ）、Fe （Ⅲ） 存在于细胞中。铁的氧化态对于其促进铁死亡的能力很重要。Fe （Ⅱ） 以不稳定铁池（labile iron pool，LIP） 的形式存在于细胞中，与包括
1.2 铁死亡的调控机制
目前已经确定的有以下4种广泛的铁死亡诱导机制：1）
Syetem Xc- 由溶质载体家族成员SLC7A11（suppresses solute carrier family 7 member 11，又称xCT） 和SLC3A2 （suppresses solute carrier family 3 member 2） 两个基因编码。多线证据表明，SystemXc-的抑制是诱导铁死亡的潜在机制之一。其一，这种反转运蛋白的多个结构上不同的小分子抑制剂，例如Erastin、
其二，胱氨酸耗竭去除了System Xc-的细胞外底物，也可以诱导铁死亡。其三，基因失活或小分子介导的GPX4抑制或降解会在许多细胞类型中诱导铁死亡。通过甲羟戊酸途径（mevalonate pathway，MVA） 抑制CoQ10的生物合成或使CoQ10还原酶失活，在不存在GPX4的环境中可以诱导铁死亡。
最后，还可以通过过量的铁、PUFAs或过氧化物[例如tBOOH（tert-butyl hydroperoxide） 或FINO2 （1, 2-dioxolane）]处理来诱导铁死亡。与其他细胞死亡机制相比，上述这4种机制都具有诱导铁死亡的特异性，因为它们的致死作用主要或完全被铁死亡特异性抑制剂抑制，并且其他类型细胞死亡的标志物没有被激活。
有3个关键控制点可以有效和选择性地抑制铁死亡。首先，铁死亡的过程是由特定脂质的过氧化驱动的，直接阻断这一过氧化过程是关键的控制点。铁抑素-1 （ferrostatin-1，Fer-1） 和利普司他丁（liproxstatin） 作为自由基捕获剂可抑制脂质过氧化而抑制铁死亡。其次，过氧化脂质底物的生成和
2.铁死亡与口腔疾病的关系
目前，铁死亡已成为了口腔癌的一种新兴治疗靶点。诱导铁死亡的药物可能有助于杀死耐药性癌细胞和治疗晚期癌症。此外，铁死亡与牙周炎的发生进展，及女性由绝经引起的下颌下腺功能失调也有一定的关联。
2.1 铁死亡与口腔癌
铁死亡作为一种新型的程序性细胞死亡方式，在包括口腔癌在内的癌症治疗中起着至关重要的作用。在许多情况下，铁死亡诱导剂可能是有益的，例如用于治疗传染病和纤维化。目前研究最充分的是应用铁死亡诱导剂消除各种类型的癌细胞。铁死亡诱导剂，例如GPX4抑制剂和SystemXc-抑制剂，已经显现出一定的治疗前景。
研究表明，对治疗抵抗的癌细胞更易受引起铁死亡的药物的影响。铁死亡有助于扼杀或阻止口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC） 细胞的增殖活动。铁死亡诱导剂或抗铁死亡抑制剂可帮助诱导OSCC细胞的铁死亡。对药理学和铁死亡相关基因的进一步研究有助于发现更优的口腔癌治疗方式。口腔颌面部恶性肿瘤是头颈部较常见的恶性肿瘤之一，其病理类型可分为鳞状细胞癌（squamous cell carcinoma，SCC）、腺源性癌瘤等，其中SCC占口腔癌的80%，部位以舌、颊、口底、牙龈、腭等多见。
2.1.1 与铁死亡相关的药物治疗
奎诺司他（quisinostat） 是一种具有抗肿瘤活性的组蛋白去乙酰化酶抑制剂。有研究评估奎诺司他对舌鳞状细胞癌（tongue squamous cell carcinoma，TSCC） 细胞体外和体内生存能力的影响，结果显示：奎诺司他能明显抑制TSCC细胞的生存能力、生长和迁移；同时透射电子显微镜检测显示，经奎诺司他处理的TSCC细胞组出现线粒体皱缩、膜密度增加、线粒体嵴减少或消失，表明发生了铁死亡。
进一步研究发现：奎诺司他可通过激活GPX4和
有研究在2种不同的口腔癌细胞系——FaDu（一种下咽SCC） 和SAS （一种来自人类舌组织原发病变的分化不良的SCC细胞系） 中测定大黄根酚（chrysophanol） 对铁死亡的药理作用，结果表明：大黄根酚引起了脂质ROS的过度产生，降低了GPX4的水平，这表明大黄根酚具有通过激活铁死亡来减缓口腔癌变进展的治疗潜力。
2.1.2 与铁死亡相关的非药物治疗
有实验评估了非热等离子体对OSCC细胞的影响，特别是对细胞内催化性Fe （Ⅱ） 的影响。与成纤维细胞相比，非热等离子体对OSCC细胞有特殊的杀伤作用。此外，这种效果还取决于特别存在于溶酶体中的催化铁Fe （Ⅱ） 的数量。在非热等离子体应用后，癌细胞内发生了脂质过氧化，产生了过氧化物和线粒体超氧化物。
癌细胞在非热等离子体中的死亡可以被预先应用的柠檬酸铁铵（ferric ammonium citrate，FAC） 所促进，并被去铁胺（desfer-rioxamine，DFO） 所阻止，提示这种细胞死亡与铁死亡作用有关。
有学者在细胞铁死亡的生化特征基础上提出了铁死亡促进光动力疗法（photodynamic therapy，PDT） 的思路，铁死亡可以通过产生ROS和芬顿反应持续供应氧气来显著提高PDT的疗效。将光敏剂Ce6和铁死亡诱导剂Erastin自组装成一种新型超分子Ce6-Erastin纳米药物，然后在体外和体内评估了其对OSCC的抗肿瘤功效，结果表明：Ce6-Erastin通过诱导细胞内铁死亡的发生，使细胞内ROS过度积累，氧浓度增加，SLC7A11表达受抑制，进而导致PDT对CAL-27细胞的杀伤作用增强。
这种疗法对异种移植肿瘤小鼠模型的抗肿瘤效果也令人满意。该方法利用铁死亡的特征，促进ROS产生，缓解细胞缺氧，进而明显增强PDT的抗癌作用。该研究为克服PDT在癌症治疗中因缺氧导致的疗效下降提供了一种新思路。
2.1.3 与铁死亡相关的基因靶向治疗
非编码RNA （non-coding RNAs） 已被证明在影响癌细胞和铁死亡的各种基因的调节中起着关键作用。非编码RNA是产生功能性RNA分子的基因，不进行蛋白质编码。目前已经发现了多种类型的非编码RNA，包括微小RNA （microRNA，miRNA）、长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）或环状RNA（circular RNA，circRNA） 等。
通过短发夹RNA（short hairpin RNA，shRNA）沉默circRNA FNDC3B （circFNDC3B） 可以诱导铁死亡。从机制上来讲，circFNDC3B能够通过靶向miR-520d-5p增加SLC7A11，进而逆转circFNDC3B的耗竭并抑制OSCC细胞的铁死亡。此外，在裸体小鼠中进行的致瘤性研究表明：circFNDC3B的耗竭抑制了OSCC细胞在体内的生长。
综上可以看出，circFNDC3B减弱了OSCC细胞的铁死亡，并通过调节miR-520d-5p/SLC7A11轴促进了OSCC的增殖生长。CircFNDC3B、miR-520d-5p和SLC7A11可能作为OSCC的潜在治疗目标。有研究发现果蝇Zeste基因增强子的人类同源物EZH2和SLC7A11的过量表达抑制了Erastin诱导的TSCC细胞的铁死亡。
MiR-125b-5p通过靶向SLC7A11来调控TSCC细胞的铁死亡。EZH2通过抑制miR-125b-5p和增强SLC7A11来抑制TSCC细胞的铁死亡。与正常组织相比，OSSC中miR-34c-3p的表达较低。在SCC-25细胞中过量表达miR-34c-3p可以抑制细胞增殖。此外，miR34c-3p的过表达会促进SCC25细胞的铁死亡。此研究结果揭示了一种通过miR-34c-3p/SLC7A11 轴上调Erastin 诱导的OSCC铁死亡的新策略，表明了对OSCC的新认识及一种对OSCC的潜在有效的治疗策略。
昼夜节律钟基因的异常表达是包括癌症在内多种疾病发生的重要因素，PER1是核心昼夜节律钟基因之一。在OSCC细胞系中及OSCC样本中，对PER1和GPX4水平进行测定，发现与正常组相比，OSCC组的PER1水平显著下降而GPX4水平显著升高。
更高的GPX4表达水平对应更短的OSCC患者的平均生存时间。体内致瘤性实验表明：PER1的过度表达抑制了缺氧诱导因子（hypoxiainducible factor，HIF） -1α，促进了铁死亡，并抑制了OSCC的生长。机制上，PER1与HIF-1α结合，促进HIF-1α蛋白降解；而HIF-1α与PER1启动子结合，对PER1转录进行反馈抑制。该研究结果提示：靶向PER1/HIF-1α的负反馈环路可能为OSCC的治疗提供一种新的策略。
白细胞介素-6 （interleukin-6，IL-6） 是慢性炎症过程中的代表性炎症细胞因子，xCT由SLC7A11编码，是一种协助铁死亡抵抗的关键
同时，xCT的表达与IL-6水平相关。从机制上讲，IL-6通过JAK2/STAT3 （Januskinase 2/signal transducer and activator of transcription 3） 途径转录激活了xCT的表达。此外，IL-6逆转了由xCT敲除或铁死亡诱导剂Erastin所诱导的HNSCC细胞的铁死亡和生长抑制。这些研究结果提示：在HNSCC的癌变过程中，IL-6诱导的铁死亡抵抗起着关键作用。
IL-6/STAT3/xCT轴是驱动肿瘤进展的一种新机制，有可能被用作预防和治疗肿瘤。脂肪细胞增强子结合蛋白1 （adipocyte enhancer-binding protein 1，AEBP1） 是一种转录抑制剂，参与调节如脂肪生成和炎症反应等关键生物过程。同时，AEBP1作为一种潜在的癌基因，其过表达与肿瘤的发生和发展相关。
研究发现，AEBP1 在口腔癌细胞和组织中高表达。沉默AEBP1可以抑制口腔癌细胞增殖、迁移和侵袭，并且可以增强口腔癌细胞对SSZ的敏感性，进而促进铁死亡活动的发生。同时，在建立的荷瘤小鼠模型中，AEBP1沉默可以抑制小鼠体内肿瘤生长，并可增强SSZ对游离铁水平、脂质过氧化水平以及铁死亡相关基因表达水平的影响。
体内、体外试验发现，对顺铂抵抗的口腔癌细胞具有与上述相同的反应趋势。AEBP1基因沉默可能是通过激活Jun氨基末端激酶（Jun N-terminal kinase，JNK） /p38/细胞外调节蛋白激酶（extracellularregulated protein kinases，ERK） 通路来促进铁死亡活动，进而抑制肿瘤进展。本研究提示AEBP1可能是一个新的铁死亡调节因子，也是顺铂耐药口腔癌的一个潜在治疗靶点。
2.1.4 与铁死亡相关的生物信息学分析
为探究铁死亡相关基因（ferroptosis-related genes，FRGs）在OSCC发生发展中的作用，一些生物信息学分析研究初步确定了一些潜在的与预后有关的生物标志物。有研究筛选出OSCC中铁死亡相关基因并进行分析，发现9个关键基因，其中干扰素γ （interferon gamma，IFNG） 和表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR） 在OSCC组织中的表达水平与生存率显著相关（P<0.05）。这两个基因可作为OSCC预后潜在的标志物。lncRNAs与癌症发展密切相关，铁死亡相关 lncRNAs与多种癌症的预后有关。
有学者通过生物信息学方法得到8个与OSCC预后相关的铁死亡lncRNAs，包括TTLL11-IT1、HOTAIRM1、ZNF710-AS1、AL022323.1、LINC02454、LINC-00294、AC100861.1和LINC02081。
GSH是GPX4 的辅酶因子，有研究通过探究GSH靶向铁死亡来治疗口腔癌，确定了14 个核心分子靶点，即EGFR、PTGS2、HIF1A、VEGFA、TFRC、SLC2A1、CAV1、CDKN2A、SLC3A2、IFNG、NOX4、DDIT4、CA9和DUSP1。这些研究为GSH在铁死亡中的靶点以及可能涉及的分子机制提供了新的见解，表明靶向GSH可能作为治疗口腔癌的一种联合疗法，具有一定的应用前景。
有研究通过主成分分析（principal component analysis，PCA） 算法确定了一个铁死亡特异性基因表达特征，即铁死亡模式评分（ferroptosis patterns score，FPscore），以评估个体肿瘤的铁死亡调节模式。OSCC患者的高FPscore与良好的预后、与铁死亡相关的免疫激活表型、对化学疗法和免疫疗法的潜在敏感性有关。
这对具有不同铁死亡调节模式的个体肿瘤的综合评估提供了新的解释机制，可能与OSCC的联合疗法的应用具有临床相关性。这些研究深入分析了OSCC中铁死亡相关基因表达，为构建可靠、准确的OSCC临床风险预后模型提供了基础；同时在OSCC临床综合治疗、预后评估等方面提供了新的思路。
2.2 铁死亡与牙周炎
许多炎症损伤疾病已被证明与铁死亡相关。牙周炎是一种由牙周环境中生物膜的生态失调引发的慢性感染性疾病，由长期存在的慢性牙龈炎向深部牙周组织发展，导致牙周支持组织的炎症和破坏，如牙周袋形成、进行性附着丧失和牙槽骨吸收，最终可导致牙松动和被拔除。牙龈卟啉单胞菌是引起
牙龈卟啉单胞菌外膜囊泡（outer membrane vesicles，OMV）可穿过血脑屏障，并可通过增加神经炎症、斑块/缠结形成和铁稳态失调而加速AD特异性神经病理学改变，从而诱导铁死亡，最终导致神经元死亡和神经退行性病变的发生。
体外研究中，在与牙龈卟啉单胞菌上清液共培养的肝细胞中观察到铁死亡指标的变化，并且该变化可被铁死亡抑制剂Fer-1所逆转。此外，牙龈卟啉单胞菌可在体内触发肝脏和脾脏中Th17/Treg比例的失衡。这些发现表明口服牙龈卟啉单胞菌可直接诱导小鼠的NAFLD，其机制可能在于紊乱的微生物代谢诱导的Th17/Treg失衡而发生肝细胞的铁死亡活动。
牙龈卟啉单胞菌影响铁死亡的分子机制仍待进一步研究，但改善牙周环境可以作为预防NAFLD的一种新的治疗策略。牙龈卟啉单胞菌还可以产生多种毒力因子，其分泌的脂多糖（lipopolysaccharide-Porphyromonas gingivalis，LPS-PG） 是一种细菌内毒素，可激活独特的信号传导通路并触发不同的免疫应答。LPS-PG还激活中性粒细胞的促炎和抗菌反应，在牙周病的发生、发展中起重要作用。
有研究发现：LPS-PG可引起细胞线粒体功能障碍，细胞内ROS积聚和氧化应激反应，推测LPS-PG可能作为铁死亡活动的一种重要影响因素在牙周疾病中发挥作用。有研究发现：经过LPS-PG处理的牙周膜干细胞可检测到铁死亡相关指标的变化。过氧化还原酶6 （peroxiredoxin 6，PRDX6） 作为一种抗氧化酶，可对LPS-PG诱导的人牙龈成纤维细胞（human gingival fibroblasts，HGFs） 炎症反应和铁死亡起保护作用。
抑制PRDX6的磷脂酶A2 （phospholipaseA2，PLA2） 酶活性可减轻HGFs中的炎症反应和铁死亡。Nrf2信号通路是一条经典的与氧化应激相关的信号通路，在HGFs中调节PRDX6表达，并发挥保护作用。这项研究为基于PRDX6和铁死亡的牙周炎发生发展机制提供了新的解释。
另有学者在牙周炎大鼠的牙龈组织中观察到铁死亡活动，同时发现LPS-PG可以诱发的HGFs的铁死亡活动。经LPS-PG处理的HGFs细胞内铁死亡相关指标可以发生变化，包括线粒体形态变化和ROS积聚等。这些细胞内由LPS-PG诱发的改变可被铁死亡抑制剂Fer-1所减弱。
lncRNAs 是一种新型的竞争性内源性RNA（competitive endogenous RNA，ceRNA） 调节子，在慢性周期性炎症的发生、发展中起重要作用。LINC00616是一种新型lncRNA，可在种植体周围炎和牙周炎患者中通过微阵列分析识别出来。研究发现： 经过LPS-PG 处理的牙周膜干细胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs） 中检测到铁死亡相关指标的变化。
进一步研究发现：lncRNA LINC00616在LPS-PG处理的PDLSCs中及牙周炎患者的牙周膜组织中表达上调，抑制LINC00616可以促进细胞活力并抑制PDLSCs中的铁死亡活动。MiR-370被证实可靶向LINC00616，抑制MiR-370 从而逆转LINC00616 下调带来的PDLSCs 对细胞活力及铁死亡活动的影响。
LINC00616作为ceRNA，可以通过MiR-370/运铁蛋白受体轴促进PDLSCs铁死亡。因此，敲低LINC00616可能是一个有前景的通过调控铁死亡活动的牙周炎的治疗方向。除此之外，多种牙周致病菌（牙龈卟啉单胞菌、具核梭杆菌、福赛斯坦纳菌、中间普氏菌）可产生大量短链不饱和脂肪酸，如琥珀酸、乳酸、乙酸、丁酸。
有研究发现：丁酸盐可诱导牙周膜成纤维细胞的多种细胞死亡形式，且细胞死亡可被铁死亡抑制剂逆转，其机制在于丁酸盐可诱导牙周膜成纤维细胞的由NCOA4介导的铁自噬和铁死亡活动的发生，细胞内发生了铁的积聚、ROS的生成、谷胱甘肽的耗竭和脂质过氧化活动。
为进一步探索牙周炎与铁死亡的关系，有学者通过生物信息学分析FRGs在牙周炎中的表达，进而深入探究牙周炎的发病机制。该研究通过差异表达分析鉴定了7个DE-FRGs （differentially expressed FRGs），包括IL1B、XBP1、MMP13、ALOX15B、ENPP2、SLC2A3、RGS4。IL1B、XBP1和MMP13在蛋白质-蛋白质相互作用（protein-protein interaction，PPI） 网络中相互作用，在获得DE-miRNA和预测miRNA之间的交集后，该研究建立了包含IL1B、hasmiR-185、hasmiR-204、hasmiR-211、hasmiR-4306和28个lncRNA的ceRNA网络。
牙周炎与2型糖尿病（diabetes mellitus type 2）之间存在双向关系。有研究鉴定出67个串扰基因和两个主要信号通路，免疫炎症通路和晚期糖基化终末产物- 晚期糖基化终末产物受体（advanced glycation end products-receptor for advanced glycation end products，AGE-RAGE） 信号通路，经过分析发现铁死亡指标是2型糖尿病牙周炎发病机制和治疗的重要指标。
IL-1b、IL-6、NFE2L2和ALOX5是其中的核心基因。该研究共筛选出13个潜在药物，其中紫锥菊（echinacea） 和
研究表明：不同程度的铁代谢紊乱和脂质过氧化物的积聚等具有铁死亡特征的表现都在牙周炎中有所体现，而对铁死亡的调控可以影响牙周炎的进程。牙周炎和铁诱导的细胞死亡在铁超载、脂质过氧化、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK） 通路、p53通路、转化生长因子- β （transforming growth factor- β，TGF-β） 通路等环节有许多类似的指标变化，表明这两个过程之间可能存在一定的相关性。
铁死亡与牙周炎之间的具体机制、相关通路和关键执行分子尚未确定，还需要在此方面进一步研究与探索。牙龈卟啉单胞菌及其产物作为牙周炎及多种全身系统疾病的重要危险因素，与铁死亡的发生存在一定的关联性，未来可作为进一步研究的方向。生物信息学分析可为研究牙周炎与铁死亡的联系及探究牙周炎的发病机制提供新的方法。
2.3 铁死亡与其他口腔疾病
有研究发现：女性由绝经引起的下颌下腺功能失调可能和铁死亡相关。卵巢切除术后的大鼠，其下颌下腺组织存在脂质沉积及线粒体形态学改变，并可进一步观察到脂质过氧化活动及铁离子积聚，这些改变引起了炎症细胞因子增多及下颌下腺组织内纤维化增多，并最终引起唾液腺功能失调。同时在绝经后女性的下颌下腺组织中，观察到了和铁死亡有关的特征表现。
此外，经代谢物注释和途径富集分析，牙源性角化囊肿术前术后样本及邻近口腔黏膜样本与周围正常黏膜相比，均可检测到铁死亡活动。还有实验发现：在低氧条件下，牙髓间充质干细胞不稳定铁池和铁自噬活动增强，并且检测到其细胞增殖活动，但未检测到铁死亡相关指标变化。
3. 小结与展望
铁死亡作为细胞程序性死亡的一种，与各类口腔疾病的关系尚不明确，目前仍在探索中。铁死亡作为OSCC的新兴治疗靶点，在克服化学疗法抵抗、确定治疗靶向、追踪治疗预后等方面发挥着重要作用，具有较明朗的发展前景。目前的证据表明：牙周炎和铁死亡的发生可能存在一定的关联性，在牙周炎实验模型中检测到铁死亡的发生，这为牙周炎的治疗及预防提供了新的思路。女性由绝经引起的下颌下腺功能失调也被发现和铁死亡相关。铁死亡是否在其他唾液腺疾病、黏膜疾病、根尖周疾病等口腔疾病中发挥作用，仍需进一步探究。
来源：傅豫,何薇,黄兰.铁死亡在口腔疾病中的研究进展[J].国际口腔医学杂志,2024,51(01):36-44.
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