综述：铁死亡：CD8+ T 细胞消灭肿瘤细胞的利刃还是自我毁灭的毒药

《Cell Death Discovery》：Ferroptosis: CD8+T cells’ blade to destroy tumor cells or poison for self-destruction

这篇综述聚焦铁死亡在肿瘤免疫治疗中的作用。详细阐述了铁死亡对肿瘤细胞和 CD8+ T 细胞等免疫细胞的双重影响，探讨了其在肿瘤微环境（TME）中的复杂机制，为免疫治疗联合铁死亡疗法提供理论依据，极具学术价值。

　　

铁死亡的基本机制

铁死亡是一种铁依赖、由脂质过氧化驱动的细胞死亡方式。其发生机制主要包括细胞内铁积累、活性氧（ROS）生成与脂质过氧化水平升高、谷胱甘肽 - 谷胱甘肽过氧化物酶 4（GSH-GPX-4）通路抑制、System Xc^-抑制、鸟苷三磷酸环化水解酶 1 - 四氢生物蝶呤（GCH1-BH4）水平降低以及辅酶 Q10（CoQ10）水平下降等。细胞内铁积累可通过转铁蛋白受体介导的内吞、铁蛋白过度释放增加铁输入，以及铁转运蛋白介导的铁输出减少等途径实现，进而引发芬顿反应，导致脂质过氧化，最终诱导铁死亡。GSH-GPX-4 通路在抵抗脂质过氧化中起关键作用，当 GSH 耗尽或 GPX-4 功能受损时，脂质过氧化反应加剧，促进铁死亡发生。

肿瘤细胞的铁死亡

1. 铁死亡在肿瘤免疫治疗中的核心地位：CD8⁺ T 细胞可通过多种途径诱导肿瘤细胞死亡，铁死亡是其中重要的一种。抗程序性死亡配体 1（PD-L1）免疫治疗激活的 CD8⁺ T 细胞分泌的干扰素 γ（IFNγ），可通过 JAK1-STAT1 信号通路下调肿瘤细胞中 SLC3A2 和 SLC7A11 表达，抑制 System Xc^-，减少半胱氨酸摄取，影响 GPX-4 功能，引发脂质过氧化，诱导肿瘤细胞铁死亡。此外，IFNγ 还可通过激活 JAK/STAT1 / 干扰素调节因子 1（IRF1）信号通路，在花生四烯酸（AA）存在的情况下，促进肿瘤细胞脂质过氧化和铁死亡。
2. 肿瘤细胞铁死亡与免疫原性细胞死亡（ICD）：铁死亡被认为是 ICD 的一种，铁死亡的肿瘤细胞释放的损伤相关分子模式（DAMPs），如钙网蛋白（CRT）、高迁移率族蛋白 1（HMGB1）和三磷酸腺苷（ATP）等，可与树突状细胞（DCs）表面受体结合，促进 DCs 激活和成熟，进而激活 CD8⁺ T 细胞，增强抗肿瘤免疫反应。DCs 分泌的促炎细胞因子，如白细胞介素 12（IL-12），可直接影响 CD8⁺ T 细胞，增强其增殖和细胞毒性。脂质过氧化物也能促进 DCs 对肿瘤抗原的识别和处理，加速 CD8⁺ T 细胞和细胞毒性 T 淋巴细胞的激活，抑制肿瘤生长。
3. 不同肿瘤类型对铁死亡的易感性差异：不同类型肿瘤对铁死亡的易感性不同。例如，肺癌中，非小细胞肺癌（NSCLC）的表皮生长因子受体突变使其对铁死亡敏感，而小细胞肺癌（SCLC）中，非神经内分泌 SCLC 细胞比神经内分泌 SCLC 细胞对铁死亡更敏感；肝细胞癌（HCC）中，Rb 蛋白功能丧失、Sigma 1 受体（S1R）抑制以及一系列铁死亡负调节因子的下调，均可促进 HCC 细胞铁死亡；透明细胞肾细胞癌（ccRCC）因高表达多不饱和脂肪酸 - 磷脂酰乙醇胺（PUFA-ePL）合成途径的关键酶，对铁死亡敏感；三阴性乳腺癌（TNBC）中，PUFAs 水平升高、不稳定铁池（LIP）扩张和 GSH/GPX-4 防御系统减弱，使其对铁死亡敏感。
4. 肿瘤细胞应对铁死亡的生存策略：肿瘤细胞具有逃避铁死亡的能力。部分肿瘤细胞可通过增强抗氧化能力、改变铁代谢途径等适应性机制抵抗铁死亡诱导疗法。例如，肿瘤细胞中高表达的烟酰胺核苷酸腺苷酸转移酶 1、钙非依赖性磷脂酶 A2β（iPLA2β）等蛋白，可分别通过降低 LIP 和水解过氧化脂质，降低肿瘤细胞对铁死亡的敏感性。肿瘤细胞还可通过上调 Xc^-/GSH/GPX-4 轴、激活核因子 E2 相关因子 2（NRF2）等途径逃避铁死亡。此外，环境因素如淋巴液中的油酸、肿瘤微环境中的缺氧等，也可促进肿瘤细胞的铁死亡抵抗。

免疫细胞的铁死亡

1. CD8⁺ T 细胞铁死亡：细胞内铁积累、ROS 和脂质过氧化水平升高以及 GSH-GPX-4 通路抑制等机制相互关联，共同影响 CD8⁺ T 细胞命运。激活的 T 淋巴细胞增殖依赖葡萄糖和谷氨酰胺提供生物能量，同时产生的过量 ROS 需要内源性抗氧化剂中和。GSH 缺乏可诱导增殖的 T 淋巴细胞铁死亡，损害免疫功能。补充硒以增加 GPX-4 水平，可能是保护和增强 T 细胞免疫功能的有效策略。肿瘤浸润的 Tc9 细胞分泌的 IL-9 可激活 STAT3，上调肉碱棕榈酰转移酶 1A（CPT1A）表达，促进脂肪酸氧化，减少脂质过氧化，抵抗铁死亡，增强抗肿瘤效果。此外，肿瘤微环境中脂质积累，可诱导 CD8⁺ T 细胞高表达 CD36，促进脂质过氧化和铁死亡，同时胆固醇可诱导 PD-1 表达，抑制 CD8⁺ T 细胞功能。肿瘤浸润的 CD8⁺ T 细胞中 SLC7A11 表达较低，在与肿瘤细胞竞争胱氨酸时处于劣势，导致氧化应激水平升高和脂质过氧化物积累，最终引发铁死亡。补充胱氨酸或强制表达谷氨酸 - 半胱氨酸连接酶催化亚基，可能是增强 T 细胞抗肿瘤功能的潜在治疗策略。
2. 其他免疫细胞铁死亡
   • 调节性 T 细胞（Tregs）铁死亡：Tregs 可抑制 CD8⁺ T 细胞功能，促进肿瘤免疫逃逸。在肿瘤微环境中，Tregs 对铁死亡具有较高抗性，因其能分泌高水平的抗氧化因子硫氧还蛋白 - 1。GPX-4 在保护激活的 Tregs 免受脂质过氧化积累、维持其激活和功能方面起关键作用。GPX-4 缺陷的 Tregs 对铁死亡更敏感，可促进 IL-1β 产生，诱导 Th17 反应，激活 DCs 和 CD8⁺ T 细胞，增强抗肿瘤效果。因此，GPX-4 抑制剂可能是促进 Tregs 铁死亡、削弱免疫抑制、增强抗肿瘤效果的潜在治疗策略，但需要注意 CD8⁺ T 细胞对 GPX-4 抑制剂也较为敏感，如何选择性靶向肿瘤浸润的 Tregs 铁死亡仍是重要研究课题。
   • 树突状细胞（DCs）铁死亡：DCs 作为 T 细胞的主要抗原呈递细胞，在启动和调节适应性免疫反应中起关键作用。肿瘤微环境中脂质水平升高可促进 DCs 铁死亡，损害其肿瘤抑制功能。铁死亡调节剂如 ROS 和 4 - 羟基壬烯醛（4-HNE）的积累，可诱导内质网应激，激活 X 盒结合蛋白 1，影响肿瘤浸润 DCs 的抗原呈递和 T 细胞激活。过氧化物酶体增殖物激活受体 -γ（PPAR-γ）可增强 RSL3 诱导的 DCs 铁死亡，导致其表达 MHC I 类分子和刺激 IFNγ 分泌的能力丧失。而 Sestrin2 可通过下调 ATF4-CHOP-CHAC1 信号通路抑制 DCs 铁死亡，恢复其免疫功能。
   • 巨噬细胞铁死亡：肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）可分为 M1 和 M2 两种亚型，M1 TAMs 促进免疫激活，M2 TAMs 导致免疫抑制。铁死亡可通过 ROS / 乙酰化 p53 途径驱动巨噬细胞向 M1 表型极化，增强 CD8⁺ T 细胞在肿瘤微环境中的浸润。但肿瘤细胞铁死亡产生的前列腺素 E2（PGE2）可刺激 M2 表型，抑制 M1 表型，诱导免疫抑制微环境的形成。M1 巨噬细胞因高表达诱导型一氧化氮合酶（iNOS），具有较高水平的一氧化氮自由基，能更好地抑制脂质过氧化，因此 RSL3 可诱导 M2 巨噬细胞铁死亡，而对 M1 巨噬细胞无明显作用。靶向巨噬细胞铁死亡疗法可能是肿瘤免疫治疗的新前沿。
   • 髓源性抑制细胞（MDSCs）铁死亡：MDSCs 具有强大的免疫抑制能力，可抑制 T 细胞激活和功能。肿瘤进展过程中，MDSCs 的代谢重编程增加其对外源脂肪酸的摄取，进一步增强免疫抑制活性。多形核 MDSCs（PMN-MDSCs）在肿瘤微环境中因缺氧介导的 GPX-4 下调和自身脂肪酸转运蛋白 2 上调导致 AA 积累，对铁死亡敏感。然而，PMN-MDSCs 自发铁死亡释放的 PGE2 对 CD8⁺ T 细胞的抑制作用更强。此外，MDSCs 中 N - 酰基鞘氨醇酰胺水解酶 2 和乌头酸脱羧酶 1 的过表达使其对铁死亡和药物产生抗性。因此，应用铁死亡抑制剂而非激活剂，更有利于减少肿瘤免疫逃逸和 MDSCs 对 T 细胞的免疫抑制。

肿瘤微环境（TME）对肿瘤细胞和免疫细胞的影响

肿瘤微环境由肿瘤细胞、免疫细胞、细胞外基质和可溶性因子等组成，是一个复杂的相互作用网络。缺氧、乳酸酸中毒和脂质积累是肿瘤微环境的重要特征。缺氧可抑制 CD8⁺ T 细胞、自然杀伤细胞（NK 细胞）和 DCs 的激活，促进 Tregs 活性、TAMs 向 M2 表型极化和上皮 - 间质转化（EMT）过程，削弱抗肿瘤效应，增强免疫抑制。乳酸酸中毒由肿瘤细胞的 Warburg 效应导致，乳酸不仅抑制 NK 和 NKT 细胞产生 IFNγ，限制 CD8⁺ T 细胞浸润，还可被 Tregs 利用抑制细胞毒性 T 淋巴细胞（CTL）功能，促进 TAMs 向 M2 表型极化，诱导 MDSCs 激活。脂质积累源于肿瘤细胞脂质代谢紊乱和铁死亡后释放的大量脂质代谢产物，可降低肿瘤细胞对铁死亡的敏感性，增强其侵袭能力，影响肿瘤进展。此外，肿瘤微环境中的一些代谢产物，如腺苷和犬尿氨酸，也可负向调节 T 细胞功能，促进肿瘤免疫逃逸。

铁死亡在抗肿瘤效应中的意义

1. 铁死亡在部分癌症免疫治疗中的重要作用：免疫检查点抑制剂（ICI）疗法是免疫治疗的重要组成部分，已获批用于临床癌症治疗，为部分癌症患者带来长期生存益处。在黑色素瘤中，铁死亡对免疫治疗的抗肿瘤疗效至关重要，免疫治疗激活的 CD8⁺ T 细胞分泌的 IFNγ 促进肿瘤细胞铁死亡，是免疫治疗有效的关键步骤。研究表明，上调铁死亡模块基因与免疫激活正相关，且对抗 PD-1 治疗敏感。此外，在结直肠癌等多种癌症中，DEPDC5 可通过减少 CD8⁺ T 细胞中的黄嘌呤氧化酶和脂质 ROS 水平，保护其免受铁死亡，增强抗肿瘤免疫反应。基于铁死亡数据库 FerrDb 开发的铁死亡评分（FPS）模型，可有效评估癌症患者的铁死亡状态，是评估免疫治疗疗效和预测癌症免疫治疗结果的重要预后因素。
2. 基于铁死亡的肿瘤疫苗：早期铁死亡的肿瘤细胞具有免疫原性，可促进免疫健全小鼠中骨髓来源的 DCs 成熟和激活，增强 T 细胞抗肿瘤免疫。但也有研究发现，铁死亡的肿瘤细胞可能抑制抗肿瘤免疫。当 BMDCs 与铁死亡的肿瘤细胞共培养时，早期（1 - 2 小时）肿瘤细胞铁死亡与 BMDCs 成熟呈负相关，虽在中晚期（3 - 4 小时和 5 - 8 小时）BMDCs 成熟标记增加，但吞噬铁死亡细胞抑制了适应性免疫反应相关基因的表达，导致抗原呈递能力减弱。在预防性疫苗接种模型中，铁死亡的肿瘤细胞无法诱导对癌细胞的免疫原性保护。目前，基于铁死亡的肿瘤疫苗的开发仍是未来癌症免疫治疗的可行选择，但需要进一步研究解决相关问题。
3. 免疫治疗与铁死亡的联合应用：免疫治疗与铁死亡的联合为增强 T 细胞抗肿瘤效应提供了新途径，但目前该治疗策略仍存在诸多问题。铁死亡在肿瘤细胞、抗肿瘤免疫细胞和免疫抑制细胞中的作用复杂，受多种因素影响，如肿瘤类型、铁死亡调节剂、肿瘤微环境的异质性、患者个体差异等。此外，铁死亡诱导疗法可能产生多种潜在副作用，包括免疫细胞死亡、干细胞死亡和骨髓损伤、肝肾功能毒性、恶病质和继发性肿瘤发生等。为解决这些问题，可采用精准医学策略，如使用多功能荧光探针监测铁死亡过程中的相关指标，进行实时治疗监测和干预；同时，监测肝肾功能、评估炎症标志物、检查骨髓和血细胞计数，并结合抗氧化药物预防重要组织器官损伤。尽管免疫治疗与铁死亡联合应用存在争议，但目前研究表明其促进抗肿瘤活性的作用超过抑制作用。例如，FSP1 抑制剂 iFSP1 与免疫治疗协同作用，可显著增加 DCs、巨噬细胞和 T 细胞的免疫浸润，抑制肝癌进展。此外，一些小分子药物和纳米颗粒在逆转免疫抑制微环境、靶向肿瘤细胞铁死亡方面展现出潜力，过继细胞疗法通过输注具有抗铁死亡特性的抗肿瘤免疫细胞并结合铁死亡诱导剂，可提高联合治疗的疗效。

总结与展望

免疫检查点抑制剂疗法与铁死亡联合在抗肿瘤治疗中具有巨大潜力，但在正式临床应用前仍面临诸多挑战。铁死亡的调节涉及复杂的细胞代谢途径，如铁代谢、氨基酸代谢和脂质代谢等，难以全面理解其调控机制并有效平衡与 ICI 疗法的联合应用。肿瘤微环境中的复杂相互作用也增加了对特定细胞类型或亚群铁死亡进行精确调控的难度。目前的研究常未充分考虑肿瘤微环境的复杂性，实验方法不一致，导致结果不确定性增加。因此，需要不断探索成熟的动物模型、标准化的实验概念、方法和技术。此外，还需进行深入的临床前和临床研究，仔细探索不同类型的铁死亡调节剂，确定其对各种癌症类型的治疗窗口，评估疗效、药物相容性、耐药性和相关副作用，以推动该联合治疗策略的发展和临床应用。