七氟醚通过诱导铁死亡（ferroptosis）和激活Akt/mTOR/SREBP1信号通路来抑制膀胱癌细胞的生长和转移

《Chemico-Biological Interactions》：Sevoflurane suppresses growth and metastasis of bladder cancer cells via inducing ferroptosis and antitumor microenvironment through Akt/mTOR/SREBP1 signaling

长期反复暴露七氟烷通过诱导铁死亡和抑制Akt/mTOR/SREBP1信号通路抑制膀胱癌细胞增殖转移，并激活小鼠抗肿瘤免疫应答。机制涉及脂质氧化和脂质合成调节，为膀胱癌治疗提供新思路。

　　

林琳|李坤|董小辉|马松梅

河南省商丘市第一人民医院麻醉科，商丘476000，中国

摘要

七氟烷是一种常用的挥发性麻醉剂，长期和反复接触七氟烷是否会对膀胱癌的进展产生影响尚不确定。本研究通过细胞活力测定、Transwell实验、流式细胞术、动物模型、免疫组化（IHC）染色、Western blotting以及逆转录-定量PCR（RT-qPCR）等方法，评估了七氟烷对膀胱癌细胞的影响。多轮七氟烷处理抑制了膀胱癌细胞的生长和转移，并促进了活性氧（ROS）的生成和铁死亡（ferroptosis）过程。在免疫功能正常的小鼠中，反复接触七氟烷会在体内诱导膀胱癌异种移植物的抗肿瘤免疫反应，而抑制铁死亡则会消除这种效应。从机制上讲，多轮七氟烷处理通过抑制Akt/mTOR/SREBP1信号通路调节了膀胱癌细胞中的脂质氧化和脂质生成，重新激活这一信号通路后，七氟烷对铁死亡和膀胱癌进展的影响随之消失。我们的结果表明，长期和反复接触七氟烷通过诱导铁死亡和抑制Akt/mTOR/SREBP1信号通路来抑制膀胱癌细胞的生长和转移。这些数据揭示了七氟烷在膀胱癌进展和治疗中的新作用。

引言

膀胱癌（BC）是成人泌尿生殖系统的主要恶性肿瘤。根据全球癌症统计数据，全球每年新增膀胱癌病例约为573,278例，预计到2040年这一数字将翻倍[1]、[2]。根据疾病的侵袭性不同，膀胱癌可分为几种分子亚型：非肌层浸润性和肌层浸润性。非肌层浸润性膀胱癌通常可治愈，对生存的影响较小；而肌层浸润性膀胱癌可转移到骨骼、肺和肝脏等远端器官，中位生存期不足15个月[3]。尿路上皮细胞是膀胱癌的主要来源，占所有病例的95%[4]。膀胱癌的风险因素包括吸烟、血吸虫感染、慢性炎症、性别和年龄，以及接触某些化学物质[2]。值得注意的是，膀胱癌在男性和女性中的发病率和侵袭性存在差异，男性与女性的比例约为4:1[5]，但女性患者往往病情更严重，预后较差[6]。膀胱癌的常见致病因素包括TERT、FGFR3、TP53、PIK3CA和STAG2等基因的突变。非肌层浸润性膀胱癌的主要治疗方法是经尿道切除术，随后进行膀胱内治疗（免疫疗法或化疗）；对于肌层浸润性膀胱癌，标准治疗是根治性膀胱切除术联合新辅助化疗[3]。近年来，人们一直在努力阐明膀胱癌的分子机制和生物学特性，并开发新的治疗策略，预计这些领域将取得进一步进展。

铁死亡（ferroptosis）是一种依赖铁的、受调控的细胞死亡形式，由脂质过氧化驱动。这种细胞死亡方式非常古老，在进化上距离我们较远的物种（包括植物、原生动物和真菌）中也观察到了类似铁死亡的现象[7]、[8]。铁死亡具有几个独特特征：首先，它依赖于铁（尤其是Fe²⁺），并通过Fenton反应催化脂质过氧化；其次，膜磷脂中的多不饱和脂肪酸（PUFAs）被氧化导致膜破裂；第三，谷胱甘肽（GSH）依赖系统的失调（尤其是谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）导致活性氧（ROS）过量产生。铁死亡参与多种生物过程，如发育、衰老、免疫和癌症[10]。例如，USP52通过稳定SLC7A11/xCT来抑制铁死亡，从而促进膀胱癌的恶性进展[11]；在膀胱癌中，PHGDH与PCBP2相互作用，上调SLCA7A11的表达，进而抑制铁死亡并促进癌细胞生长[12]。越来越多的证据表明，铁死亡与膀胱癌的进展、化疗耐药性和免疫治疗密切相关[13]、[14]。因此，针对铁死亡可能是治疗膀胱癌的有效途径。

七氟烷（1,1,1,3,3,3-六氟-2-(氟甲氧基)丙烷）是一种广泛使用的挥发性麻醉剂，具有起效快、对呼吸道刺激小和恢复迅速的特点[15]。七氟烷气味宜人，不会刺激呼吸道，因此适用于儿童和成人[16]。其最低肺泡浓度（MAC）为2.05%，足以在皮肤切口时使50%的患者保持清醒[17]。七氟烷被认为安全可靠，可用于多种常见和罕见的医疗情况。然而，最近的研究表明，长期和反复接触七氟烷可能具有神经毒性，并可能导致认知功能障碍[18]。现有证据表明，铁稳态和铁死亡机制的失调可能在七氟烷引起的神经毒性中起作用[19]。此外，七氟烷治疗可能在抗癌治疗中发挥作用，例如它通过抑制Wnt/β-连环蛋白信号通路来抑制胆管癌细胞的生长和转移[20]；在卵巢癌中，七氟烷通过调节JNK和p38 MAPK通路抑制细胞增殖和侵袭[21]。目前尚不清楚长期和反复接触七氟烷是对膀胱癌有促进作用还是抑制作用。本研究探讨了七氟烷对膀胱癌恶性表型的影响，发现多轮七氟烷处理通过诱导铁死亡和抗肿瘤微环境来抑制膀胱癌细胞的生长和转移。从机制上讲，七氟烷通过Akt/mTOR/SREBP1通路调节脂质氧化和脂质生成。这些数据揭示了七氟烷在膀胱癌治疗中的新作用。

实验部分

细胞培养、试剂和七氟烷处理

人类膀胱癌细胞系T24和SW780以及小鼠膀胱癌细胞系MB49购自中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所。所有细胞系均按照标准协议，在含有10%热灭活胎牛血清（FBS；Gibco，美国）的Dulbecco改良Eagle培养基（DMEM；Gibco，美国）中培养，培养条件为37°C和5% CO₂。使用的试剂包括Z-VAD-FMK（Selleck #S7023）和necrostain-1

多轮七氟烷处理抑制膀胱癌细胞的生长和转移

为了评估七氟烷的细胞毒性，将人类膀胱癌细胞T24和SW780以及小鼠膀胱癌细胞MB49分别暴露于1.25%、2.5%和5%的七氟烷中，每天2小时，持续6天。结果发现，七氟烷处理以剂量依赖的方式抑制了T24、SW780和MB49细胞的增殖（图1A）。通过集落形成实验进一步证实了这一点，七氟烷处理显著抑制了这些细胞的集落形成

讨论

已有研究表明，特定麻醉剂的选择会影响膀胱癌的进展[41]。全身麻醉（GA）可通过静脉注射剂、吸入剂或两者结合实现。全身麻醉常用于膀胱癌手术，可能通过多种机制（包括神经内分泌激活和免疫调节）显著改变免疫反应、影响癌细胞的增殖、复发和生存[41]、[42]、[43]、[44]。七氟烷是一种广泛使用的

作者贡献声明

马松梅：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据分析、概念构思。李坤：资源获取、项目管理、方法学设计。董小辉：实验监督、软件操作、概念构思。林琳：初稿撰写、项目管理、数据分析、概念构思

数据和材料的获取

本研究的支持数据可向通讯作者索取。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

资助

无。

竞争利益声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。