Характеристика индукторов ферроптоза (обзор)
- Авторы: Николаев А.А.1, Ушакова М.В.1
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава РФ
- Выпуск: Том 26, № 6 (2023)
- Страницы: 31-37
- Раздел: Биологическая химия
- URL: https://ogarev-online.ru/1560-9596/article/view/249958
- DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2023-06-05
- ID: 249958
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Ферроптоз — это железозависимая неапоптотическая форма регулируемой гибели клеток. В 2012 г. показана противораковая активность эрастина, основанная на индукции нового типа гибели клеток, которую предотвращают хелаторы железа и липофильными антиоксидантами. Предложен термин «ферроптоз» для характеристики этой железозависимой, неапоптотической формы гибели клеток. Цель работы – оценить и классифицировать спектр соединений, способных вызвать ферроптоз в различных типах клеток. Рассмотрены некоторые индукторы ферроптоза, воздействующие на различные звенья этого процесса. Глютатион (GSH) – распространенный внутриклеточный антиоксидант, необходим для активности различных антиоксидантных ферментов. Эрастин ингибирует поглощение цистина антипортером цистина/глутамата, создавая дефект в антиоксидантной защите клетки и приводя к железозависимой окислительной смерти. Глютатионпероксидаза-4 – селеносодержащий фермент, катализирующий восстановление органических гидроперекисей и перекисей липидов за счет восстановленного глутатиона; выявлено два перспективных соединения, названных RSL3 и RSL5. Трет-бутилгидропероксид (t-BuOOH) является аналогом перекиси липидов и широко рассматривается как стимулятор перекисного окисления липидов. Воздействие t-BuOOH приводит к чувствительному к ферростатину-1 и липрокстатину-1 увеличению перекисного окисления липидов. Избыток негемового железа (Fe2+ и Fe3+) вызывает ферроптоз. Анализ жизнеспособности живых/мертвых клеток показал, что Fe(III)-цитрат, эрастин и RSL3 индуцируют гибель клеток. Совместное лечение ферростатином-1, ингибитором ферроптоза, ингибирует гибель клеток. Прочие материалы способны вызывать ферроптоз, индуцируя перекисное окисление липидов. Лекарства, повреждающие митохондриальную ДНК, такие как зальцитабин, индуцируют зависимый от аутофагии ферроптоз в клетках рака поджелудочной железы человека. Реализация модели клеточной смерти в виде ферроптоза сильно зависит от состояния клеточного метаболизма и систем деградации, образующих сложную сеть для формирования окислительного стресса. Фармакологическая индукция ферроптоза представляет собой перспективное направление в химиотерапии рака.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
А. А. Николаев
ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава РФ
Автор, ответственный за переписку.
Email: chimnik@mail.ru
д.м.н., профессор
Россия, г. АстраханьМ. В. Ушакова
ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава РФ
Email: chimnik@mail.ru
к.б.н., доцент
Россия, г. АстраханьСписок литературы
- Dixon S.J., Lemberg K..M, Lamprecht M.R., Skouta R., Zaitsev E.M., Gleason C.E., Cantley A., Yang W.S., Morrison B., Stock-well B.R. Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Cell. 2012; 149(5): 1060–1072. doi: 10.1016/j.cell.2012.03.042.
- Dolma S., Lessnick S.L., Hahn W.C., Stockwell B.R. Identification of genotype-selective antitumor agents using synthetic lethal chemical screening in engineered human tumor cells. Cancer Cell. 2003; 3 (3): 285–296. doi: 10.1016/S1535-6108(03)00050-3.
- Kang R., Tang D. Autophagy and ferroptosis - what’s the connection? Curr Pathobiol Rep. 2017; 5(2): 153–159. doi: 10.1007/s40139-017-0139-5.
- Zhang Y., Tan H., Daniels J.D., Zandkarimi F., Liu H., Brown L.M., Uchida K., O'Connor O.A., Stockwell B.R. Imidazole ketone erastin induces ferroptosis and slows tumor growth in a mouse lymphoma model. Cell Chem Biol. 2019; 26(5): 623–633. doi: 10.1016/j.chembiol.2019.01.008.
- Han P., Wang X., Zhou T., Cheng J., Wang C., Sun F., Zhao X. Inhibition of ferroptosis attenuates oligospermia in male Nrf2 knockout mice. Free Radic Biol Med. 2022; 193(Pt1): 421–429. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2022.10.314.
- Луцкий Д.Л., Махмудов Р.М., Луцкая А.М., Выборнов С.В., Николаев А.А., Калашников Е.С., Никулина Д.М., Лозовский В.В., Лозовский В.В., Шишкина Л.М. Влияние бессимптомного и легкого течения COVID-19 на характеристики спермы. Клиническая практика. 2022; 13(3): 17–24.
- Yang W.S., Sri Ramaratnam R., Welsch M.E., Shimada K., Skouta R., Viswanathan V.S., Cheah J.H., Clemons P.A., Shamji A.F., Clish C.B., Brown L.M., Girotti A.W., Cornish V.W., Schreiber S.L., Stockwell B.R. Regulation of ferroptotic cancer cell death by GPX4. Cell. 2014; 156(1–2): 317–331. doi: 10.1016/j.cell.2013.12.010.
- Eaton J.K., Furst L., Ruberto R.A., Hilpmann A., Ryan M.J., Zimmermann K., Cai L.L., Niehues M., Badock V., Kramm A., Chen S., Hillig R.C., Clemons P.A., Gradl S., Montagnon C., Lazarski K.E., Christian S., Bajrami B., et al. Selective covalent targeting of GPX4 using masked nitrile-oxide electrophiles. Nat Chem Biol. 2020; 16(5): 497–506.
- Sun Y., Berleth N., Wu W., Schlütermann D., Deitersen J., Stuhldreier F., Berning L., Friedrich A., Akgün S., Mendiburo M.J., Wesselborg S., Conrad M., Berndt C., Stork B. Fin56-induced ferroptosis is supported by autophagy-mediated GPX4 degradation and functions synergistically with mTOR inhibition to kill bladder cancer cells. Cell Death Dis. 2021; 12(11): 1028–1042. doi: 10.1038/s41419-021-04306-2.
- Wenz C., Faust D., Linz B., Turmann C., Nikolova T., Bertin J., Gough P., Wipf P., Schröder A.S., Krautwald S., Dietrich C.t-BuOOH induces ferroptosis in human and murine cell lines. Arch Toxicol. 2018; 92(2): 759–775. doi: 10.1007/s00204-017-2066-y.
- Gaschler M.M., Andia A.A., Liu H., et al. FINO2 initiates ferrop-tosis through GPX4 inactivation and iron oxidation. Nat Chem Biol. 2018; 14(5): 507–515. doi: 10.1038/s41589-018-0031-6.
- Baba Y., Higa J.K., Shimada B.K., Horiuchi K.M., Suhara T,, Kobayashi M,, Woo J.D., Aoyagi H., Marh K.S., Kitaoka H., Matsui T. Protective effects of the mechanistic target of rapamycin against excess iron and ferroptosis in cardiomyocytes. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2018; 314 (3): H659–H668. doi: 10.1152/ajpheart.00452.2017.
- Wang H., An P., Xie E., Wu Q., Fang X., Gao H., Zhang Z., Li Y., Wang X., Zhang J., Li G., Yang L., Liu W., Min J., Wang F. Characterization of ferroptosis in murine models of hemochromatosis. Hepatology. 2017; 66(2): 449–465. doi: 10.1002/hep.29117.
- Hassannia B., Wiernicki B., Ingold I., et al. Nano-targeted induction of dual ferroptotic mechanisms eradicates high-risk neuroblastoma. J Clin Invest. 2018; 128(8): 3341–3355. doi: 10.1172/JCI99032.
- Sui S., Zhang J., Xu S., Wang Q., Wang P., Pang D. Ferri-tinophagy is required for the induction of ferroptosis by the bromodomain protein BRD4 inhibitor (+)-JQ1 in cancer cells. Cell Death Dis. 2019; 10(5): 331. doi: 10.1038/s41419-019-1564-7.
- Sui S., Zhang J., Xu S., Wang Q., Wang P., Pang D. Ferri-tinophagy is required for the induction of ferroptosis by the bromodomain protein BRD4 inhibitor (+)-JQ1 in cancer cells. Cell Death Dis. 2019; 10(5): 331. doi: 10.1038/s41419-019-1564-7.
- Li C., Zhang Y., Liu J., Kang R., Klionsky D.J., Tang D. Mito-chondrial DNA stress triggers autophagy-dependent ferroptotic death. Autophagy. 2020; 18:1–13. doi: 10.1080/15548627.2020.1739447.
Дополнительные файлы
