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CPHI制藥在線 資訊 鐵死亡再登Nature，我國學(xué)者揭示鐵死亡在胚胎發(fā)育中的作用

鐵死亡再登Nature，我國學(xué)者揭示鐵死亡在胚胎發(fā)育中的作用

來源：生物世界
  2024-07-17
研究表明，鐵死亡（ferroptosis）能夠通過活性氧（ROS）的觸發(fā)波（trigger waves）在細(xì)胞中遠(yuǎn)距離（≥5毫米）以恒定速度（約5.5微米/分鐘）傳播，從而觸發(fā)大量細(xì)胞死亡，并進(jìn)一步證明了這種鐵死亡以“波浪”形式“席卷”并塑造胚胎組織，以確保適當(dāng)?shù)募∪獍l(fā)育，揭示了鐵死亡在正常生理過程中發(fā)揮作用的新形式。
       大規(guī)模細(xì)胞死亡是胚胎發(fā)育和疾病中的常見現(xiàn)象。在胚胎發(fā)生期間，大量細(xì)胞死亡充當(dāng)一種組織塑造過程，以塑造腔和小管，以形成器官。在病理條件下，過度組織損傷經(jīng)常發(fā)生在缺血-再灌注和退行性疾病中。這些細(xì)胞死亡事件通常在組織內(nèi)連續(xù)發(fā)生，并跨越相當(dāng)長的距離，消除了大量細(xì)胞群。
       雖然已知細(xì)胞死亡事件可以通過擴(kuò)散信號，例如細(xì)胞毒性分子（例如鈣和活性氧）或信號因子（包括腫瘤壞死因子），以影響鄰近細(xì)胞，但這種旁觀者效應(yīng)在空間和時間上很快被消除，限制了細(xì)胞死亡的程度（至約20微米或2-3個細(xì)胞）。因此，尚不清楚局部且短暫的死亡信號如何克服簡單擴(kuò)散的空間限制，從而導(dǎo)致全局細(xì)胞死亡事件。
       觸發(fā)波（trigger waves）是實現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號傳輸?shù)臋C(jī)制之一，但如何將這一機(jī)制用于細(xì)胞群中的死亡事件仍不清楚。
       2024年7月10日，國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Nature 發(fā)表了題為：Emergence of large-scale cell death through ferroptotic trigger waves 的研究論文。
       該研究表明，鐵死亡（ferroptosis）能夠通過活性氧（ROS）的觸發(fā)波（trigger waves）在細(xì)胞中遠(yuǎn)距離（≥5毫米）以恒定速度（約5.5微米/分鐘）傳播，從而觸發(fā)大量細(xì)胞死亡，并進(jìn)一步證明了這種鐵死亡以“波浪”形式“席卷”并塑造胚胎組織，以確保適當(dāng)?shù)募∪獍l(fā)育，揭示了鐵死亡在正常生理過程中發(fā)揮作用的新形式。
      
Emergence of large-scale cell death through ferroptotic trigger waves 研究論文
      
       大規(guī)模細(xì)胞死亡在生物體發(fā)育和人類病理學(xué)中很常見。這些細(xì)胞死亡事件會延伸到很遠(yuǎn)的距離，以消除大量細(xì)胞群，這就提出了細(xì)胞死亡是如何在空間和時間上協(xié)調(diào)的問題。
       集體細(xì)胞死亡需要強(qiáng)大的信號傳輸，而觸發(fā)波（trigger waves）機(jī)制使之成為可能。與簡單的擴(kuò)散（信號在空間中迅速消散）不同，觸發(fā)波是自我再生的化學(xué)前鋒，能夠在不影響速度或幅度的情況下遠(yuǎn)距離傳播。
       觸發(fā)波在自然界中無處不在，它負(fù)責(zé)神經(jīng)元放電、非洲爪蟾卵中的有絲分裂和凋亡波以及傳染病的流行。盡管它們在分子細(xì)節(jié)上有所不同，但所有這些例子都依賴于可興奮或雙穩(wěn)態(tài)介質(zhì)，信號在其上再生和傳輸。考慮到大規(guī)模細(xì)胞死亡的普遍性，研究團(tuán)隊推測人類細(xì)胞可能被預(yù)先設(shè)定為雙穩(wěn)態(tài)細(xì)胞群，允許死亡信號通過觸發(fā)波傳播。
       鐵死亡（ferroptosis）是一種依賴于鐵和脂質(zhì)過氧化的新型細(xì)胞死亡方式，該研究證明，鐵死亡能夠通過活性氧（ROS）的觸發(fā)波（trigger waves）在人類細(xì)胞中遠(yuǎn)距離（≥5毫米）以恒定速度（約5.5微米/分鐘）傳播。化學(xué)和基因擾動表明，活性氧反饋回路（芬頓反應(yīng)、NADPH氧化酶信號傳導(dǎo)和谷胱甘肽合成）在控制鐵死亡觸發(fā)波的進(jìn)展中發(fā)揮主要作用。該研究表明，通過抑制胱氨酸攝取引入鐵死亡應(yīng)激，會激活這些活性氧反饋回路，將細(xì)胞氧化還原系統(tǒng)從單穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p穩(wěn)態(tài)，從而使細(xì)胞群體成為雙穩(wěn)態(tài)介質(zhì)，活性氧得以在其中傳播。
      
鐵死亡通過脂質(zhì)過氧化波振面在細(xì)胞中以恒定速度傳播

鐵死亡通過脂質(zhì)過氧化波振面在細(xì)胞中以恒定速度傳播

       此外，該研究還證明了鐵死亡及其傳播伴隨著雞胚胎肢體肌肉重塑期間大規(guī)模但空間受限的細(xì)胞死亡事件，證實了其在胚胎發(fā)生過程中作為一種組織塑造策略的用途。
       
發(fā)育中的雞胚胎肢體中的鐵死亡波

發(fā)育中的雞胚胎肢體中的鐵死亡波

       總的來說，這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了鐵死亡在協(xié)調(diào)全局細(xì)胞死亡事件中的作用，為研究胚胎發(fā)育和人類病理學(xué)中的大規(guī)模細(xì)胞死亡提供了范例。 
     
       論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07623-6
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