铁死亡，作为一种区别于传统细胞死亡方式的新型程序性细胞死亡，正逐渐成为生命科学领域的研究热点。它以铁依赖的脂质过氧化产物过度积累为特征，与众多生理病理过程紧密相连，尤其是在肿瘤抑制方面，铁死亡发挥着关键作用。然而，就像神秘的冰山，铁死亡的完整机制仍有许多未知深藏在水面之下等待探索。细胞内对抗铁死亡的防御系统虽已发现部分，如谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）和二氢乳清酸脱氢酶（DHODH）所在的系统，但线粒体在铁死亡中的精确角色以及是否存在其他补充防御机制，依旧是未解之谜。这不仅限制了我们对细胞命运调控的深入理解，也阻碍了基于铁死亡机制的新型癌症治疗策略的开发。在这样的背景下，中山大学肿瘤防治中心的研究人员踏上了探索之旅，旨在揭开线粒体呼吸链复合物 I（MCI）与铁死亡之间的神秘面纱。他们的研究成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上，为这一领域带来了新的曙光。
研究人员运用了多种关键技术方法来开展研究。细胞实验方面，使用多种癌细胞系（如 SKOV3、PLC/PRF/5 等），通过细胞活力检测（CCK-8 法）评估细胞存活情况，利用脂质过氧化测量、NAD
+和 NADH 测量等实验，分析细胞内相关物质变化。在动物实验中，构建细胞系衍生的异种移植模型，对荷瘤小鼠进行处理并观察肿瘤生长等指标。此外，还采用了 Western blotting、RNA 分离和实时定量 PCR（RT-qPCR）等技术检测蛋白和基因表达情况。
研究结果如下：
- MCI 通过 NADH 调节铁死亡：研究发现 NADH 能抑制由 RSL3 或 ML162 诱导的铁死亡，且在 FSP1 敲除的细胞中依旧有效，表明 NADH 抑制铁死亡的途径独立于 FSP1。MCI 抑制剂鱼藤酮（rotenone）可逆转 NADH 的抑制作用，说明 MCI 依赖 NADH 影响铁死亡，且 MCI 能减少线粒体脂质过氧化。
- 抑制 MCI 诱导铁死亡：对 Huh7 和 NCI-H23 细胞使用 MCI 抑制剂 rotenone 或 IACS-010759 后，细胞脂质过氧化水平升高，铁死亡相关标记基因 PTGS2 表达增加，细胞活力下降。这种变化可被铁死亡抑制剂 Ferrostatin-1 缓解，而凋亡抑制剂 ZVAD-FMK 无效。在 GPX4 低表达的癌细胞系中，抑制 MCI 可诱导铁死亡，在高表达细胞中则增加其对 GPX4 抑制剂的敏感性。
- MCI 保护细胞免受线粒体铁死亡：异位表达酿酒酵母替代 NADH 脱氢酶（NDI1）可抑制由 rotenone 或 IACS-010759 诱导的铁死亡，还能部分恢复 RSL3 或 ML162 诱导的铁死亡，表明 MCI 主要抵抗线粒体铁死亡。
- MCI 通过调节 CoQH2水平抑制铁死亡：MCI 可利用 NADH 的电子将 CoQ 还原为 CoQH2，MCI 抑制剂处理后 CoQH2含量降低。线粒体靶向的 CoQH2类似物 MitoQH2可抵御 rotenone 诱导的铁死亡，4 - 氯苯甲酸（4-CBA）抑制 CoQ 生物合成会诱导铁死亡，且使 NDI1 过表达对线粒体脂质过氧化的抵抗作用消失，这些都表明 MCI 通过调节 CoQH2/CoQ 水平抑制铁死亡。
- MCI 与 mitoGPX4、DHODH 协同抑制线粒体铁死亡：在多种肿瘤细胞系中分别过表达 mitoGPX4、cytoGPX4、mitoFSP1 和 cytoFSP1，发现 mitoGPX4 和 mitoFSP1 可显著减弱 rotenone 诱导的铁死亡，而 cytoGPX4 和 cytoFSP1 无此作用。补充 DHODH 底物二氢乳清酸（DHO）、过表达 DHODH 可保护细胞免受 rotenone 诱导的铁死亡，抑制 DHODH 则相反，说明 MCI 与 mitoGPX4、DHODH 协同抑制线粒体铁死亡。
- MCI 抑制剂在体内诱导铁死亡：构建荷 Huh7 和 NCI-H23 细胞的小鼠皮下肿瘤模型，给予 IACS-010759 处理后，肿瘤生长受到抑制，且脂质过氧化标记物 4-HNE 染色和 PTGS2 mRNA 水平升高。过表达 mitoGPX4 的肿瘤对 IACS-010759 有抗性，进一步证明抑制 MCI 可在体内诱导铁死亡。
研究结论表明，MCI 与 mitoGPX4、DHODH 共同构成了线粒体抵御铁死亡的重要防线，通过将 CoQ 还原为 CoQH2来抑制线粒体铁死亡。MCI 抑制剂在 GPX4 低表达的癌细胞中可诱导铁死亡，为癌症治疗提供了新的潜在策略。不过，该研究也引发了新的思考，如其他线粒体酶（如线粒体复合物 II）在铁死亡调节中的作用尚未明确。未来对 MCI 激动剂或相关酶产物的研究，有望为治疗肿瘤、缺血性器官损伤及其他退行性疾病开辟新途径，为生命科学和医学领域带来更多突破。
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