综述:骨肉瘤中铁死亡(Ferroptosis)与铜死亡(Cuproptosis)交汇处的线粒体自噬:分子相互作用及治疗意义

时间:2026年3月27日
来源:Tissue and Cell

编辑推荐:

骨肉瘤作为青少年及青年常见恶性骨肿瘤,其高侵袭性、化疗耐药性及代谢重编程特征,通过线粒体自噬调控铁依赖性死亡(ferroptosis)与铜依赖性死亡(cuproptosis)的交互作用,为精准治疗提供新靶点。

广告
   X   

方海洲|张萌|杨双双|岳金喜|崔丽军
中国四川省南充市北川医学院附属医院输血科

摘要

骨肉瘤是青少年和年轻成人中最常见的原发性恶性骨肿瘤。其显著的侵袭性、代谢重编程特征以及对化疗的获得性耐药性严重限制了现有治疗策略的长期效果。近年来,金属离子依赖性调控细胞死亡的概念为理解骨肉瘤中的细胞命运调控提供了新的理论框架。在这些机制中,铁死亡(ferroptosis)和铜死亡(cuproptosis)分别以铁稳态驱动的不可控脂质过氧化和铜依赖性的线粒体蛋白毒性应激为特征。这两种过程都与骨肉瘤的代谢表型、侵袭行为和治疗反应性密切相关。然而,铁死亡与铜死亡之间的潜在协同或拮抗作用,以及它们在骨肉瘤中的上游调控网络,尚未得到充分整合和系统阐明。
线粒体自噬(mitophagy)是维持线粒体质量和代谢稳态的关键过程,越来越被认为是连接多种金属依赖性细胞死亡形式的中心枢纽。一方面,线粒体自噬通过调节线粒体活性氧(ROS)的产生、细胞内铁池分布和脂质代谢途径来动态调节铁死亡的阈值;另一方面,通过调节三羧酸循环(TCA)活性、脂质化蛋白稳态和线粒体金属缓冲能力,线粒体自噬也可能对铜死亡产生双向调控作用。在特定的代谢背景下,线粒体自噬的失调可能是放大铁死亡与铜死亡之间相互作用的关键前提。
本文系统总结了骨肉瘤中线粒体自噬、铁死亡和铜死亡研究的最新进展。通过关注线粒体代谢重编程、金属稳态调控和程序性细胞死亡网络,我们全面解析了这些过程之间相互作用的分子机制。此外,我们还讨论了靶向线粒体自噬-铁死亡-铜死亡轴以克服骨肉瘤的侵袭性和化疗耐药性的潜在治疗价值,从而为基于线粒体和金属代谢重编程的精准治疗策略提供了理论基础和概念框架。

部分摘录

1. 引言

骨肉瘤(OS)是青少年和年轻成人中最常见的原发性恶性骨肿瘤。需要强调的是,原发性骨肿瘤本身具有高度异质性,包括软骨肉瘤、尤文肉瘤和巨细胞骨肿瘤等不同亚型。本文讨论的特征——即高侵袭性、明显的生物学异质性和强烈的化疗耐药性——主要适用于骨肉瘤这一特定亚型。

线粒体自噬作为金属依赖性细胞死亡的双向调节器

在骨肉瘤中,ATG蛋白及其上游信号网络并不是以单向方式决定细胞命运的。相反,通过调节线粒体质量控制、金属离子稳态和代谢应激的阈值,它们对金属依赖性细胞死亡产生双向影响(Wang等人,2025a)。这种双重性本质上源于不同自噬模块之间的底物选择性差异。铁蛋白自噬(ferritinophagy)和脂质自噬(lipophagy)分别依赖于ATG5/ATG7)

线粒体铁池、mtROS和铁死亡的启动

在线粒体自噬影响铁死亡的过程中,其主要作用在于持续重塑线粒体铁池和线粒体氧化应激(Liu等人,2022)。线粒体不仅参与Fe-S簇和血红素的生物合成,还是线粒体活性氧(mtROS)的主要来源。因此,受损线粒体是否能够及时被识别和清除直接决定了细胞内铁的重新分布

对三羧酸循环、脂质化蛋白和线粒体呼吸的依赖性

铜死亡高度依赖于线粒体代谢状态。其启动需要活跃的三羧酸循环(TCA)和可被铜离子靶向的脂质化蛋白的存在。因此,线粒体自噬主要通过控制线粒体呼吸活性和受损线粒体的负担来调节这一途径。在线粒体铜稳态受损的情况下,CTR1–ATOX1–ATP7A/B转运网络决定了铜的传递和

自噬-铁死亡-铜死亡轴

铜死亡是一种最近定义的金属依赖性细胞死亡形式,与线粒体代谢密切相关。其核心机制涉及细胞内铜的过度积累,铜直接与三羧酸循环中的脂质化成分结合,从而导致脂质化蛋白聚集、铁-硫(Fe-S)簇蛋白不稳定和蛋白毒性应激,最终引发线粒体蛋白稳态的破坏和细胞死亡

讨论

骨肉瘤的治疗难题日益被认为是由多个因素共同作用的结果,而非单一驱动基因的异常。这些因素包括肿瘤细胞对高氧化应激、重代谢负担和治疗压力的适应性反应,即线粒体重编程、金属稳态重塑和逃避程序性细胞死亡的协调适应(Du等人,2023;Selvarajah等人,2009;Han等人,2025;Shi等人,2025)

总结

作为一种高度依赖代谢且对治疗具有抗性的恶性肿瘤,骨肉瘤的细胞命运并非由单一死亡途径决定。相反,其细胞命运受到线粒体代谢、金属稳态和程序性细胞死亡网络之间动态相互作用的影响。在本综述中,我们系统整合了关于骨肉瘤中线粒体自噬、铁死亡和铜死亡的最新证据,并提出线粒体自噬是一个关键的调控枢纽

伦理批准和参与同意

不适用。

资助声明

无。

CRediT作者贡献声明

杨双双:数据管理。岳金喜:监督。崔丽军:撰写——审稿与编辑、方法学、概念化。方海洲:撰写——初稿、数据管理。张萌:数据管理。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

无。

出版同意

不适用。

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有