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铁死亡研究解决方案
什么是铁死亡？
铁死亡是一种非凋亡、铁依赖性细胞死亡形式，与细胞凋亡或坏死不同，涉及不同的生物途径和生理过程。这种非凋亡性细胞死亡于 2003 年首次在选择性杀死肿瘤细胞的小分子筛选中发现 (1)，因其对铁具有依赖性，故于 2012 年将其正式命名为铁死亡 (2)。铁死亡的标志性特征包括脂质过氧化和铁沉积，最终导致谷胱甘肽过氧化物酶的活性降低，造成细胞死亡 (3)。细胞铁死亡是由于谷胱甘肽过氧化物酶的减少，导致抗氧化能力下降、脂质活性氧沉积。一些研究已经将铁死亡与多种疾病相关联，包括缺血再灌注和肾损伤、神经系统疾病、癌症和血液疾病。
铁死亡有几个特殊的功能和结构特征，不同于细胞凋亡、坏死、自噬和其他细胞死亡形式。铁死亡的特征是细胞内谷胱甘肽 (GSH) 减少和谷胱甘肽过氧化物酶的活性降低，因此脂质过氧化物不能被还原，导致铁引起的脂质过氧化增加。铁死亡会引起多种线粒体结构变化，如收缩、膜密度增加和嵴丢失。检测氧化应激、脂质过氧化、谷胱甘肽和铁的试剂，以及检测线粒体结构和脂质沉积的试剂，可用于铁死亡研究，并可将这种铁依赖性的细胞死亡与细胞凋亡和坏死区分开来。
铁死亡诱导剂和抑制剂
下表列出了部分已知的铁死亡诱导剂和抑制剂：
通过细胞功能检测铁死亡的探针
氧化应激和活性氧检测
铁死亡的特征是氧化应激的普遍增加，以及出现羟基自由基、超氧化物、氢过氧自由基和过氧化氢等特定活性氧 (ROS) 的铁依赖性积累。氧化应激和 ROS 增加导致脂质过氧化，这是铁死亡的标志，并导致细胞和组织损伤，特别是细胞膜损伤。细胞内氧化应激的荧光指示剂（包括 CellROX 试剂和 H2DCFDA）以及超氧化物和过氧化氢的特异性 ROS 指示剂可以检测到氧化应激和 ROS 的增加，其导致脂质过氧化，最终导致铁死亡引起的细胞死亡。
脂质过氧化探针
脂质活性氧的积累和铁死亡中谷胱甘肽过氧化物酶活性的降低，导致铁引起的脂质过氧化的增加。脂质过氧化是脂质氧化降解，会导致细胞膜受损。可以使用 BODIPY™ 脂质探针，通过比率计荧光检测法检测铁死亡中脂质过氧化的增加情况，以及使用 Click-iT™ 脂质过氧化成像试剂盒，通过点击反应检测其中亚油酸的氧化情况。
- 脂质过氧化检测
- 比率计脂质过氧化检测（货号 D3861；货号：B3932）
- 脂质过氧化衍生蛋白修饰检测
谷胱甘肽检测
细胞内谷胱甘肽 (GSH) 通常通过减少活性氧而起到抗氧化的作用，但在铁死亡中活性降低，导致氧化应激和损伤增加。由于 GSH 是细胞中主要的游离硫醇，用于检测硫醇的化合物（包括 ThiolTracker Violet、单氯二胺和单溴代二苯甲烷）可用于测量铁死亡相关的细胞内 GSH 水平的降低。荧光和比色微孔板检测也可用于定量分析细胞裂解物或其他样品中的谷胱甘肽水平。
- 细胞内谷胱甘肽水平
- 定量荧光谷胱甘肽检测（货号：M50550；货号 EIAGSHF）
- 定量比色法谷胱甘肽检测
铁指示剂
铁死亡是一种铁依赖过程，铁通过芬顿反应导致谷胱甘肽过氧化物酶活性降低和脂质过氧化增加。Phen Green 和钙黄绿素等荧光重金属指示剂可用于检测细胞中的铁，在有 Fe2+或 Fe3+ 的情况下发生荧光淬灭。
细胞器探针
细胞器与多种铁死亡途径有关，包括线粒体（体积减小、膜密度增加和嵴丢失）、溶酶体、高尔基体和内质网。细胞结构探针可用于研究铁死亡过程中细胞器结构和功能的变化。参见这篇 2021 年的文献：铁死亡的细胞器特异性调节。
酶和代谢物
谷氨酸和胆固醇等参与铁死亡的酶和代谢物，可以通过基于 Amplex Red 和 Amplex UltraRed 的荧光微孔板实验检测。
细胞功能
可用于铁死亡研究的一抗
| 蛋白质 | 全称 | 一抗 |
|---|---|---|
| GPX4 | 谷胱甘肽过氧化物酶 4 | GPX4 抗体 |
| ALOX15 | 花生四烯酸-15-脂加氧酶 | ALOX15 抗体 |
| SLC7A11 | 溶质载体家族 7 成员 11 | SLC7A11 抗体 |
| BAP1 | BRCA1 相关蛋白 1 | BAP1 抗体 |
| HSP90 | 热休克蛋白 90 | HSP90 抗体 |
| HSPB1 | 热休克蛋白家族 B（小）成员 1 | HSPB1 抗体 |
| FANCD2 | FA 互补组 D2 | FANCD2 抗体 |
| TP53 | 肿瘤蛋白 p53 | TP53 抗体 |
| ACSL4 | 酸辅酶 A 连接酶 | ACSL4 抗体 |
| TFRC | 转铁蛋白受体 | TFRC 抗体 |
| GLS2 | 谷氨酰胺酶 2 | GLS2 抗体 |
| DPP4 | 二肽基肽酶 4 | DPP4 抗体 |
| NCOA4 | 核受体辅助活化因子 4 | NCOA4 抗体 |
| PEBP1 | 磷脂酰乙醇胺结合蛋白 1 | PEBP1 抗体 |
| CARS | 半胱氨酰-tRNA 合成酶 | CARS 抗体 |
| VDAC2 | 电压依赖性阴离子通道 2 | VDAC2 抗体 |
| ITGA6 | 整合素亚单位 α6 | ITGA6 抗体 |
| ITGB4 | 整合素亚单位 β4 | ITGB4 抗体 |
| OTUB1 | TU 去泛素化酶，泛素醛结合 1 | OTUB1 抗体 |
| HSPA5 | 热休克蛋白家族 A (Hsp70) 成员 5 | HSPA5 抗体 |
| FANCD2 | FA 互补组 D2 | FANCD2 抗体 |
引用铁死亡研究试剂的文章
- Cell Death Dis.2019 Oct; 10(10): 755.使用的试剂：BODIPY 581/591 C11（脂质过氧化传感器）
- Blood.2020 Sep 10; 136(11): 1303–1316.使用的试剂：BODIPY 665/676（脂质过氧化传感器）；CellROX Deep Red 流式细胞分析检测试剂盒
- Autophagy.2021; 17(12): 4266-4285.使用的试剂：BODIPY 581/591 C11（脂质过氧化传感器）；Phen Green SK，双醋酸酯
- Redox Biol.2020 Feb; 30: 101417.使用的试剂：Image-iT 脂质过氧化试剂盒，用于活细胞分析；CellEvent 胱天蛋白酶 3/7 检测试剂
参考文献
- Dolma S, Lessnick SL, Hahn WC, Stockwell BR (2003) Identification of genotype-selective antitumor agents using synthetic lethal chemical screening in engineered human tumor cells.Cancer Cell 3:285–296.
- Dixon SJ et al.(2012) Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death.Cell 149:1060–1072.
- Li J, Cao F, Yin Hl et al.(2020) Ferroptosis: past, present and future.Cell Death Dis 11:88.
仅供科研使用，不可用于诊断目的。