铁参与细胞生长和增殖的许多过程，铁死亡是一种以铁依赖性的脂质过氧化为主要特征的细胞程序性死亡。肿瘤细胞中常出现铁代谢异常和细胞内铁含量的增高，其对铁死亡的作用更加敏感。乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，严重影响女性健康，提高乳腺癌疗效的方法仍有待研究。一些研究表明，铁死亡可以增强化疗药物对乳腺癌的细胞毒性以及放疗敏感性，并能协同免疫治疗提高疗效。诱导铁死亡在乳腺癌治疗中存在巨大潜力，有待进一步探索。本文主要对铁死亡的发生途径及其在乳腺癌治疗中的研究进行综述。

1 铁死亡的发生途径

铁可以参与Fenton反应而产生自由基和催化活性氧(ROS)，细胞膜极易受到自由基和ROS的影响发生过氧化^[1-2]。细胞膜脂质过氧化生成磷脂氢过氧化物(PLOOH)，它可以导致细胞膜的不稳定性和通透性增高，进而导致细胞损伤和死亡^[3]。铁死亡的发生主要涉及以下3条途径。

1.1 谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)调节途径

GPX4可以利用谷胱甘肽(GSH)还原PLOOH，减少PLOOH在细胞膜的积聚，GPX4的失活会导致PLOOH积累，影响细胞膜的不稳定性和通透性，促进铁死亡发生^[4-5]。system xc^-是细胞表面的胱氨酸/谷氨酸反向转运蛋白，它由SLC7A11和SLC3A2二聚体组成，SLC7A11是system xc^-发挥其功能的主要亚基，可以将胱氨酸转运入细胞内合成GSH^[6]。铁死亡诱导剂erastin和柳氮磺吡啶可通过抑制system xc^-转运胱氨酸导致GSH耗竭^[7]，GSH依赖性GPX4失活，进而导致细胞死亡。

1.2 铁代谢途径

铁死亡的细胞中铁含量上升，不稳定铁池的数量增加^[8]。细胞中的铁可催化ROS产生，引发脂质过氧化，生成大量PLOOH，最终导致细胞铁死亡。不稳定铁池可通过Fenton反应产生自由基，参与磷脂过氧化生成PLOOH，引起细胞铁死亡^[9]。

1.3 脂代谢途径

铁死亡细胞通过膜磷脂过氧化生成PLOOH，过氧化产物导致细胞膜的不稳定性和通透性增高，最终导致细胞死亡^[10-11]。多不饱和脂肪酸(PUFAs)在酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(ACSL4)的作用下与辅酶A(CoA)连接生成PUFA-CoA，PUFA-CoA可与膜磷脂发生反应，生成PUFA-PLs，PUFA-PLs极易发生过氧化^[12]。此外，脂氧合酶和细胞色素P450可以催化PUFAs过氧化^[13]，促进铁死亡发生。

2 铁死亡的特征

发生铁死亡的细胞具有与其他细胞不同的形态学和生化特征。铁死亡细胞通常存在细胞质和细胞器的肿胀，线粒体萎缩畸形、嵴减少、膜浓缩、外膜破裂，细胞核不发生改变^[14]。在生化特征上，发生铁死亡的细胞中有更高水平的铁、自由基和ROS，脂质过氧化产物存在大量积聚^{[3, 15]}。

3 铁死亡与肿瘤治疗的关系

铁对细胞增殖和生长至关重要，肿瘤细胞对铁的敏感性和依赖性更高，大多数肿瘤细胞都具有较高水平的铁和ROS^{[3, 16]}。在快速增殖的肿瘤细胞中，铁摄取及细胞内铁水平将明显增加，其对铁死亡更加敏感^[2]。部分铁死亡诱导剂具有抗肿瘤活性，如erastin和索拉非尼(SRF)^[17]。此外，对常规化疗药物耐药的肿瘤细胞更易发生铁死亡^[18-19]。因而，铁死亡诱导剂作为抗肿瘤药物有极其广阔的前景^[20-21]。

4 铁死亡在乳腺癌治疗中的应用研究 4.1 铁死亡增强化疗药物对乳腺癌作用

靶向铁死亡通路可以增强乳腺癌对化疗药物敏感性，GPX4高表达的乳腺癌病人可以获得更好的化疗疗效^[22]。蒽环类药物阿霉素是乳腺癌化疗的重要药物。阿霉素能促使线粒体铁积累，增加ROS产生，促进铁死亡的发生^[23]。基于此，NIETO等^[24]使用装载有铁及阿霉素的纳米颗粒增加细胞内铁水平，协同诱导乳腺癌细胞铁死亡，有效增强了化疗药物的疗效，降低了乳腺癌细胞的生存率，并减少了阿霉素单独使用的副作用。

4.2 精准靶向治疗诱导不同分型乳腺癌细胞铁死亡

乳腺癌的治疗已经进入了分子分型指导治疗的精准靶向治疗时代，根据乳腺癌组织中雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)、人表皮生长因子受体2(HER-2)的表达情况，乳腺癌可分为三阴性乳腺癌(TNBC)、HER-2阳性型乳腺癌、Luminal型乳腺癌。

4.2.1 TNBC

TNBC占所有乳腺癌病例的10%~20%^[25]。由于ER、PR、HER-2受体缺乏，TNBC不会对内分泌治疗或抗HER-2靶向治疗产生反应^[26-27]。TNBC通常侵袭性较高、预后较差，易出现复发和转移^[28]。TNBC比其他类型乳腺癌更依赖于SLC7A11参与的谷氨酰胺代谢^[29]。同时，TNBC细胞中GSH和GPX4的表达水平也更低^[30]。GSH和GPX4水平降低导致TNBC对促进铁死亡的药物更加敏感，因而铁死亡途径在TNBC的治疗中拥有巨大潜力。这些发现可能为TNBC的靶向治疗提供新思路。此外，铁死亡诱导剂也可以协同放射治疗，增强放射治疗对TNBC的疗效^[31]。

4.2.2 HER-2阳性型乳腺癌

研究表明，约10%~20%的乳腺癌过度表达HER-2，HER-2阳性型乳腺癌恶性程度较高，病情进展较为迅速^{[8, 25]}。抗HER-2靶向疗法能够显著提高病人的生存率，降低复发和死亡的风险。目前的靶向疗法包括单克隆抗体、抗体药物偶联物和小分子酪氨酸激酶抑制剂(如Lapatinib)，在临床应用中常观察到肿瘤对靶向药物产生耐药^[32]。

溶酶体破坏剂Siramesine和Lapatinib可通过诱导乳腺癌细胞发生铁死亡治疗乳腺癌。Lapatinib单独或联合使用后，向细胞内转运铁的转铁蛋白表达增加，敲除转铁蛋白并用药后ROS的产生和细胞死亡减少。Siramesine单独或联合使用后向细胞外转运铁的铁转运蛋白ferroportin-1表达降低，ferroportin-1降低会增加用药后的细胞死亡率^[33]。此外，Siramesine可诱导组织蛋白酶B从溶酶体释放，组织蛋白酶B可消耗细胞内的半胱氨酸^[34]。Siramesine和Lapatinib可以增加细胞铁水平，消耗细胞内半胱氨酸，抑制GSH合成，促进细胞铁死亡，使用铁死亡抑制剂ferrastatin-1与上述两种药物共同处理细胞可以成功抑制细胞死亡^[33]，进一步证明其是通过铁死亡途径杀死乳腺癌细胞。

4.2.3 Luminal型乳腺癌

Luminal A型乳腺癌在乳腺癌中较为常见，其预后较好，Luminal B型乳腺癌对比Luminal A型乳腺癌更易发生转移且预后更差^[15]。这两种类型的乳腺癌均可以使用化疗和内分泌治疗。此外，Luminal B型乳腺癌(HER-2阳性)还可以使用抗HER-2靶向治疗，且疗效较好^[35]，但目前针对铁死亡与Luminal型乳腺癌治疗的研究较少。

4.3 铁死亡增强乳腺癌对放疗敏感性

铁饱和乳铁蛋白(Holo-Lf)能显著增加TNBC细胞的铁含量，促进ROS生成，诱导细胞铁死亡。而低Holo-Lf会上调SLC7A11的表达，增加GSH的生成，抑制TNBC细胞的铁死亡。Holo-Lf催化H₂O₂分解，能缓解TNBC肿瘤细胞的低氧微环境，促进放射治疗引起的ROS生成和DNA损伤。Holo-Lf与放射治疗联合使用后对TNBC细胞造成了更严重的DNA损伤，增强了放射治疗对TNBC的疗效，使TNBC细胞对放疗敏感性增高^[36]。此外，放射治疗后的肿瘤细胞中共济失调毛细血管扩张突变基因的表达可以抑制SLC7A11的表达^[37]，电离辐射也可上调肿瘤细胞中铁死亡所需酶ACSL4的表达^{[12, 38]}，对铁死亡产生促进作用。

4.4 铁死亡增强免疫治疗疗效

免疫疗法在乳腺癌治疗方面具有巨大的潜力，但由于肿瘤细胞常表现出低免疫原性，目前利用免疫疗法治疗乳腺癌的疗效有待提高^[39-40]。RSL-3是一种GPX4抑制剂，一种载有RSL-3的铁死亡诱导纳米颗粒可以启动肿瘤细胞的免疫原性细胞死亡，招募T淋巴细胞分泌干扰素γ，进而抑制system xc^-功能亚基SLC7A11A的表达^[41]，影响胱氨酸转运，导致GSH合成减少，GSH依赖性GPX4抑制，诱使肿瘤细胞对RSL-3诱导的铁死亡更敏感，与抗PD-L1抗体结合使用时，能有效抑制小鼠乳腺癌模型中肿瘤细胞向其他部位的转移，增强免疫治疗的作用^[42]。GPX4高表达者免疫治疗预后通常较差^[43]，GPX4抑制剂和抗PD-1抗体联合使用能产生更好的疗效。

5 定向诱导铁死亡新方法展望 5.1 与纳米颗粒结合促进乳腺癌细胞铁死亡

纳米颗粒可以在溶酶体中释放铁，提供诱导铁死亡发生的条件。磁场可用于将铁基纳米颗粒集中于肿瘤部位，也可促进细胞内ROS的产生^[3]。Ferumoxytol是一种用于肾功能不全病人补铁的纳米颗粒，对早期乳腺癌有一定的治疗作用。肿瘤相关巨噬细胞M1亚型可以在肿瘤细胞中诱导铁参与Fenton反应^[44]，Ferumoxytol可以诱导肿瘤相关巨噬细胞向M1亚型转化，进而导致肿瘤细胞的铁死亡^[45]。

使用GPX4抑制剂(例如RSL-3)往往产生许多副作用^[46]。因此，SONG等^[42]将RSL-3封装于纳米颗粒内，向肿瘤细胞靶向递送RSL-3。pH为中性时RSL-3稳定封于纳米颗粒内，经细胞摄取后，纳米颗粒在酸性的内吞囊泡内解离，释放RSL-3抑制GPX4，促进铁死亡发生，与抗PD-L1抗体结合使用有效抑制了小鼠乳腺癌模型中肿瘤细胞向其他部位转移。

5.2 与脂质体结合预靶向治疗乳腺癌

ZHANG等^[47]设计了一种基于脂质体的预靶向系统，使用单链DNA和靶向肽CREKA修饰。该系统包括第一脂质体和第二脂质体，前者装载NIR-Ⅱ成像探针和MRI成像造影剂用于成像，后者载有阿霉素和葡萄糖氧化酶用于肿瘤治疗。CREKA使脂质体识别肿瘤组织过表达的纤连蛋白，将第一脂质体引导至转移瘤边缘，实现转移性乳腺癌的精确成像。第二脂质体通过单链DNA互补配对与肿瘤细胞外基质中的第一脂质体实现融合。第二脂质体通过催化葡萄糖上调肿瘤组织中的H₂O₂水平，第一脂质体与肿瘤组织中的H₂O₂发生Fenton反应，引发铁死亡杀死肿瘤细胞。这种DNA介导的预靶向疗法显示出良好的效果。

6 结语

近年来，铁死亡已成为医学界的研究热点，在许多疾病治疗中都体现出了巨大的潜力。靶向铁死亡途径促进乳腺癌细胞的死亡在肿瘤治疗方案的设计中具有重要意义，能对TNBC产生良好的治疗效果；可以增强化疗的作用和对放疗的敏感性，与免疫治疗联合应用能够增强疗效。一些载体可以装载相关药物向肿瘤定向输送，选择性诱导铁死亡以杀伤肿瘤细胞。同时，也存在许多问题未完全解决，如乳腺癌细胞铁死亡执行过程中全部而具体的分子机制还未完全阐明，在乳腺特定区域选择性诱导或抑制铁死亡的可临床应用的方案仍有待探索。总之，针对铁死亡途径的乳腺癌治疗新策略具有广阔的研究前景和巨大的应用潜力。