鐵死亡再登Nature，我國學(xué)者揭示鐵死亡在胚胎發(fā)育中的作用

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來源：生物世界

2024-07-17

研究表明，鐵死亡（ferroptosis）能夠通過活性氧（ROS）的觸發(fā)波（trigger waves）在細(xì)胞中遠(yuǎn)距離（≥5毫米）以恒定速度（約5.5微米/分鐘）傳播，從而觸發(fā)大量細(xì)胞死亡，并進一步證明了這種鐵死亡以“波浪”形式“席卷”并塑造胚胎組織，以確保適當(dāng)?shù)募∪獍l(fā)育，揭示了鐵死亡在正常生理過程中發(fā)揮作用的新形式。

大規(guī)模細(xì)胞死亡是胚胎發(fā)育和疾病中的常見現(xiàn)象。在胚胎發(fā)生期間，大量細(xì)胞死亡充當(dāng)一種組織塑造過程，以塑造腔和小管，以形成器官。在病理條件下，過度組織損傷經(jīng)常發(fā)生在缺血-再灌注和退行性疾病中。這些細(xì)胞死亡事件通常在組織內(nèi)連續(xù)發(fā)生，并跨越相當(dāng)長的距離，消除了大量細(xì)胞群。

雖然已知細(xì)胞死亡事件可以通過擴散信號，例如細(xì)胞毒性分子（例如鈣和活性氧）或信號因子（包括腫瘤壞死因子），以影響鄰近細(xì)胞，但這種旁觀者效應(yīng)在空間和時間上很快被消除，限制了細(xì)胞死亡的程度（至約20微米或2-3個細(xì)胞）。因此，尚不清楚局部且短暫的死亡信號如何克服簡單擴散的空間限制，從而導(dǎo)致全局細(xì)胞死亡事件。

觸發(fā)波（trigger waves）是實現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號傳輸?shù)臋C制之一，但如何將這一機制用于細(xì)胞群中的死亡事件仍不清楚。

2024年7月10日，國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Nature 發(fā)表了題為：Emergence of large-scale cell death through ferroptotic trigger waves 的研究論文。

該研究表明，鐵死亡（ferroptosis）能夠通過活性氧（ROS）的觸發(fā)波（trigger waves）在細(xì)胞中遠(yuǎn)距離（≥5毫米）以恒定速度（約5.5微米/分鐘）傳播，從而觸發(fā)大量細(xì)胞死亡，并進一步證明了這種鐵死亡以“波浪”形式“席卷”并塑造胚胎組織，以確保適當(dāng)?shù)募∪獍l(fā)育，揭示了鐵死亡在正常生理過程中發(fā)揮作用的新形式。

Emergence of large-scale cell death through ferroptotic trigger waves 研究論文

大規(guī)模細(xì)胞死亡在生物體發(fā)育和人類病理學(xué)中很常見。這些細(xì)胞死亡事件會延伸到很遠(yuǎn)的距離，以消除大量細(xì)胞群，這就提出了細(xì)胞死亡是如何在空間和時間上協(xié)調(diào)的問題。

集體細(xì)胞死亡需要強大的信號傳輸，而觸發(fā)波（trigger waves）機制使之成為可能。與簡單的擴散（信號在空間中迅速消散）不同，觸發(fā)波是自我再生的化學(xué)前鋒，能夠在不影響速度或幅度的情況下遠(yuǎn)距離傳播。

觸發(fā)波在自然界中無處不在，它負(fù)責(zé)神經(jīng)元放電、非洲爪蟾卵中的有絲分裂和凋亡波以及傳染病的流行。盡管它們在分子細(xì)節(jié)上有所不同，但所有這些例子都依賴于可興奮或雙穩(wěn)態(tài)介質(zhì)，信號在其上再生和傳輸。考慮到大規(guī)模細(xì)胞死亡的普遍性，研究團隊推測人類細(xì)胞可能被預(yù)先設(shè)定為雙穩(wěn)態(tài)細(xì)胞群，允許死亡信號通過觸發(fā)波傳播。

鐵死亡（ferroptosis）是一種依賴于鐵和脂質(zhì)過氧化的新型細(xì)胞死亡方式，該研究證明，鐵死亡能夠通過活性氧（ROS）的觸發(fā)波（trigger waves）在人類細(xì)胞中遠(yuǎn)距離（≥5毫米）以恒定速度（約5.5微米/分鐘）傳播?；瘜W(xué)和基因擾動表明，活性氧反饋回路（芬頓反應(yīng)、NADPH氧化酶信號傳導(dǎo)和谷胱甘肽合成）在控制鐵死亡觸發(fā)波的進展中發(fā)揮主要作用。該研究表明，通過抑制胱氨酸攝取引入鐵死亡應(yīng)激，會激活這些活性氧反饋回路，將細(xì)胞氧化還原系統(tǒng)從單穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p穩(wěn)態(tài)，從而使細(xì)胞群體成為雙穩(wěn)態(tài)介質(zhì)，活性氧得以在其中傳播。