Characteristics of ferroptose inductors(review)

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Ferroptosis is an iron-dependent non-apoptotic form of regulated cell death. In 2012, the anti-cancer activity of erastin was shown, based on the induction of a new type of cell death, which is prevented by iron chelators and lipophilic antioxidants. The term "ferroptosis" has been proposed to characterize this iron-dependent, non-apoptotic form of cell death. The purpose of this work is to evaluate and classify the range of compounds capable of inducing ferroptosis in various cell types.

Glutathione (GSH), a common intracellular antioxidant, is required for the activity of various antioxidant enzymes (eg, GPX4). Erastine inhibits the uptake of cystine by the cystine/glutamate antiporter, creating a defect in the cell's antioxidant defenses and leading to iron-dependent oxidative death.

GPX4 is a selenium-containing enzyme that catalyzes the reduction of organic hydroperoxides and lipid peroxides by reduced glutathione. The study revealed two promising compounds, named RSL3 and RSL5 by the authors.

Tert-butyl hydroperoxide (t-BuOOH) is such a lipid peroxide analog and is widely regarded as a lipid peroxidation stimulant. Exposure to t-BuOOH resulted in a ferrostatin-1 and liprostatin-1 sensitive increase in lipid peroxidation.

An excess of non-heme iron (Fe2+ and Fe3+) causes ferroptosis. Live/dead cell viability analysis showed that Fe(III)-citrate, erastin and RSL3 induce cell death. Co-treatment with ferrostatin-1, an inhibitor of ferroptosis, inhibited cell death.

Other materials can cause ferroptosis by inducing lipid peroxidation. Mitochondrial DNA damaging drugs such as zalcitabine induce autophagy-dependent ferroptosis in human pancreatic cancer cells. The implementation of the model of cell death in the form of ferroptosis is highly dependent on the state of cellular metabolism and degradation systems, such as autophagy, which form a complex network for the formation of oxidative stress. Pharmacological induction of ferroptosis is a promising direction in cancer chemotherapy.

Sobre autores

A. Nikolaev

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Astrakhan State Medical University" of the Ministry of Health of the Russian Federation

Autor responsável pela correspondência
Email: chimnik@mail.ru

Dr.Sc. (Med.), Professor

Rússia, Astrakhan

M. Ushakova

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Astrakhan State Medical University" of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: chimnik@mail.ru

Ph.D. (Biol.), Associate Professor

Rússia, Astrakhan

Bibliografia

  1. 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.
  2. Dolma S., Lessnick S.L., Hahn W.C., Stockwell B.R. Iden-tification 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.
  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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Luckij D.L., Mahmudov R.M., Luckaya A.M., Vybornov S.V., Nikolaev A.A., Kalashnikov E.S., Nikulina D.M., Lozovskij V.V., Lozovskij V.V., Shishkina L.M. Vliyanie bessimptomnogo i legkogo techeniya COVID-19 na harakteristiki spermy. Klinicheskaya praktika. 2022; 13(3): 17–24.(In Russ.)
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. Gaschler M.M., Andia A.A., Liu H., et al. FINO2 initiates ferroptosis through GPX4 inactivation and iron oxidation. Nat Chem Biol. 2018; 14(5): 507–515. doi: 10.1038/s41589-018-0031-6.
  12. 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 ra-pamycin against excess iron and ferroptosis in cardiomyocytes. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2018; 314 (3): H659–H668. doi: 10.1152/ajpheart.00452.2017.
  13. 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 hemochro-matosis. Hepatology. 2017; 66(2): 449–465. doi: 10.1002/hep.29117.
  14. Hassannia B., Wiernicki B., Ingold I., et al. Nano-targeted in-duction of dual ferroptotic mechanisms eradicates high-risk neuroblastoma. J Clin Invest. 2018; 128(8): 3341–3355. doi: 10.1172/JCI99032.
  15. Sui S., Zhang J., Xu S., Wang Q., Wang P., Pang D. Ferritinophagy 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.
  16. 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.
  17. 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.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».