多种细胞死亡形式在乳腺癌中的研究进展

[摘要]"乳腺癌（breast"cancer，BC）是一种发生在乳腺组织的恶性肿瘤。BC通常起源于乳腺的导管或腺体细胞，随着病情进展，肿瘤可向周围组织和淋巴结扩散。BC的发病与遗传因素、激素水平、生活方式和环境因素等有关。细胞死亡是维持组织稳态所必需的基本生物过程。其中细胞凋亡及新近发现的碱死亡、铜死亡和铁死亡等程序性细胞死亡方式，在BC的治疗中发挥重要作用。本文旨在阐述多种细胞死亡形式的机制和特征及在BC治疗中的潜在作用，从而为开发新的治疗手段提供参考。

[关键词]"细胞凋亡；碱死亡；铜死亡；铁死亡；细胞焦亡；乳腺癌

[中图分类号]"R737.9""""""[文献标识码]"A""""""[DOI]"10.3969/j.issn.1673-9701.2024.22.028

在全世界范围内，乳腺癌（breast"cancer，BC）已成为女性最常见的恶性肿瘤，也是女性群体恶性肿瘤相关死亡的主要原因，严重威胁女性的生存状况[1]。尽管BC远处转移的发生率已处于下降水平，但仍有20%～30%的BC患者死于转移性疾病[2]。BC具有高度异质性，其治疗策略因分子特征而异，其中基因表达谱将BC分为不同的分子亚型，即Luminal"A、Luminal"B、人表皮生长因子受体2（human"epidermal"growth"factor"receptor"2，HER2）阳性和三阴性乳腺癌（triple"negative"breast"cancer，TNBC）等[3]。多年来，已发现数种不同形式的细胞死亡，每种形式都有其独特的分子机制和形态特征。了解不同类型的细胞死亡及其潜在机制对BC的基础研究和治疗干预都至关重要。

1""细胞凋亡的研究进展

1.1""细胞凋亡的特征

细胞凋亡是程序性细胞死亡的主要类型，涉及染色质浓缩、DNA断裂、膜起泡和凋亡体形成[4]。细胞凋亡在胚胎发生、免疫系统发育、组织重塑及消除受损或感染细胞中发挥至关重要的作用[5]。细胞凋亡的一个基本特征是线粒体释放细胞色素C，其中胱天蛋白酶（caspase）、B细胞淋巴瘤2（B-cell"lymphoma2，Bcl-2）家族蛋白和死亡受体是细胞凋亡的重要参与者[6]。

1.2""细胞凋亡的机制

细胞凋亡主要分为内源性途径和外源性途径。当细胞受到有毒物质或DNA损伤时，细胞内稳态失衡，从而触发内源性细胞凋亡途径，线粒体外膜通透性增加，Bcl-2家族的促凋亡蛋白（如BAX、BAK和PUMA）可促进细胞色素C向细胞质释放，与凋亡蛋白酶激活因子1和pro-caspase-9形成复合物，该复合物通过激活caspase-3、caspase-6和caspase-7等，最终诱导细胞凋亡[7-8]。

外源性途径是一种由外部刺激所引发的细胞凋亡途径，涉及多种死亡受体如Fas受体、DR4/DR5、肿瘤坏死因子受体（tumor"necrosis"factor"receptor，TNFR）和肿瘤坏死因子（tumor"necrosis"factor，TNF）相关的凋亡诱导配体受体。这些受体与特定配体结合后，与Fas相关蛋白死亡结构域、TNFR1型相关死亡域及caspase-8结合，进而触发细胞凋亡[8]。

1.3""细胞凋亡与BC的治疗

细胞凋亡已逐渐成为抗肿瘤药物治疗的一个重要方向。p53通过诱导促凋亡Bcl-2家族和特定死亡受体（即Fas和DR5）进一步促进细胞凋亡[6]。研究证实通过联合应用torin-1（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白抑制剂）和氯喹可诱导自噬和细胞死亡，其具有半致死作用[9]。最新研究表明具有哺乳动物雷帕霉素靶蛋白酶抑制活性的化合物7C已被证实可诱导TNBC细胞系的细胞凋亡[10]。西瑞香素通过降低Bcl-2水平，升高BAX水平和裂解caspase-9、caspase-3诱导细胞凋亡，从而抑制BC细胞增殖[11]。这些研究可为BC的治疗提供新思路。

2""铁死亡的研究进展

2.1""铁死亡的特征

铁死亡以铁依赖性和脂质过氧化物累积为主要特征；脂质过氧化是细胞代谢和氧化还原稳态失衡的结果，也是程序性细胞死亡形式之一[12]。最初研究表明铁死亡在形态、生化和遗传上与其他细胞死亡形式（如细胞凋亡、坏死和自噬）不同，铁死亡细胞通常显现出类似坏死的形态变化，如质膜完整性丧失、细胞质和细胞器肿胀及染色质浓缩[13]。研究证实基于脂质活性氧（reactive"oxygen"species，ROS）形式的磷脂氢过氧化物可促进铁死亡[12]。细胞铁稳态主要受铁调节蛋白的调控，转铁蛋白受体介导的铁输入及自噬介导的铁蛋白降解等过程能促进铁死亡，许多细胞可改变细胞不稳定铁含量而调节对铁死亡的敏感度[12]。

2.2""铁死亡的机制

铁死亡的机制为膜完整性的丧失、脂质交联引起的膜性质变化及含多不饱和脂肪酸的磷脂衍生的ROS引发的大分子和细胞结构的氧化损伤[12]。铁死亡主要有两条信号传导途径，即谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione"peroxidase"4，GPX4）和系统Xc-，通过抑制GPX4活性和系统Xc-活性均可导致细胞抗氧化能力下降，进而引发铁死亡[14]。总之，铁死亡是一种受多种因素调控的细胞死亡形式，与铁离子的代谢、ROS的产生与清除、脂质过氧化及抗氧化防御机制紧密相关。

2.3""铁死亡与BC的治疗

多种癌蛋白、肿瘤抑制因子和致癌信号转导途径可调节铁死亡，它们通常作为生物标志物预测肿瘤细胞对铁死亡诱导的敏感度[12]。选择性诱导铁死亡不仅抑制肿瘤生长，还可针对化疗耐药的肿瘤细胞[15]。这对治疗耐药肿瘤或具有去分化特征的肿瘤不失为一种新的治疗手段。p53可通过抑制SLC7A11的转录活性诱导促进铁死亡，从而抑制肿瘤的发生[16]。铁死亡抑制蛋白1（ferroptosis"suppressor"protein"1，FSP1）在大量肿瘤细胞系中高表达，若肿瘤细胞缺乏GPX4，则可通过FSP1特异性抑制剂有效杀死，而在GPX4丰富的肿瘤细胞中，FSP1抑制剂与GPX4抑制剂协同作用诱导铁死亡[17]。研究发现将GPX4抑制剂与抗程序性死亡受体1联合应用可显著增强TNBC的治疗效果[18]。

3""细胞焦亡的研究进展

3.1""细胞焦亡的特征

焦亡是由炎症小体激活引发的一种细胞死亡形式，其特征是细胞肿胀破裂、促炎细胞因子释放和焦亡体的形成[19]。与细胞凋亡不同，焦亡细胞的细胞核保持完整[7]。此外，细胞焦亡还具有一些与细胞凋亡相似的特征，如DNA损伤、核固缩和caspase依赖性[20]。这说明细胞焦亡在形态学上同时具有细胞凋亡和细胞坏死的部分特征，但又与两者有所区别。研究发现细胞焦亡可对肿瘤的增殖、侵袭和转移产生影响[19]。

3.2""细胞焦亡的机制

细胞焦亡的主要机制为刺激机体产生炎症反应和活化免疫系统；主要分为经典途径和非经典途径。在经典细胞焦亡途径中，NLRP3、NLRC4、AIM2、Pyrin等炎症小体被激活后活化并裂解pro-caspase-1形成具有活性的caspase-1[21]。caspase-1可裂解gasdermin"D（GSDMD）蛋白形成具有活性的N端与C端，N端促使细胞膜穿孔、细胞死亡；同时caspase-1活化后还可裂解白细胞介素前体（pro-interleukin，pro-IL）-18和pro-IL-1β，并参与pro-IL-18和pro-IL-1β的成熟，释放到细胞外扩大炎症反应[22]。

在非经典途径中，受到脂多糖刺激后，caspase-4、caspase-5和caspase-11可与脂多糖直接结合并启动焦亡进程，导致细胞膜穿孔、细胞溶解死亡并出现炎症反应[21]。其中活化的caspase-11既可诱导细胞焦亡，又可裂解GSDMD激活caspase-1[23]。

3.3""细胞焦亡与BC的治疗

诱导肿瘤细胞焦亡可导致强烈的炎症反应和肿瘤消退。二十二碳六烯酸（docosahexoenoic"acid，DHA）是一种ω-3脂肪酸，DHA通过增加caspase-1活性导致GSDMD裂解、IL-1β分泌和膜孔形成，这说明DHA可介导TNBC细胞焦亡[19]。研究证实六氧化二砷可通过激活线粒体ROS介导的caspase-3/"GSDME途径诱导细胞焦亡，从而抑制TNBC细胞的生长和转移[24]。然而，细胞焦亡也是一把双刃剑。它可导致肿瘤消退，也可通过炎症反应刺激肿瘤生长。因此，深入研究细胞焦亡与癌症之间的联系，对制定有效的BC治疗策略具有重要意义。

4""碱死亡的研究进展

4.1""碱死亡的特征

碱死亡是一种由小分子化合物JTC801引发的具有pH依赖性的细胞死亡形式[25]。与其他程序性细胞死亡不同，碱死亡是由JTC801诱导的细胞内碱化，而细胞凋亡、坏死和自噬与细胞内酸化有关，且对细胞凋亡及其他细胞死亡的遗传和药理学抑制无法阻止JTC801诱导的碱死亡[26]。JTC801可选择性地引起肿瘤细胞生长抑制及死亡，而对正常细胞或组织的毒副作用极小[26]。

4.2""碱死亡的机制

碱死亡涉及多条途径的调控，其调节受到细胞内外离子通道和转运体相互作用的影响。碱死亡主要存在两条信号通路，分别为核因子κB（nuclear"factor"κB，NF-κB）-CA9通路和ATP6V0D1-STAT3通路[25]，其中，JTC801通过激活NF-κB依赖性的碳酸酐酶9（carbonic"anhydrase"9，CA9）下调诱导碱死亡。CA9在多种实体瘤中过表达，并通过维持酸中毒促进肿瘤生长。另外，ATP6V0D1是JTC801的直接靶点，它通过与溶酶体中的信号转导及转录激活蛋白3（signal"transducer"and"activator"of"transcription"3，STAT3）形成复合物，然后导致溶酶体酸化和胞质碱化，从而诱导碱死亡[27]。JTC801诱导的碱死亡可通过抑制ATP6V0D1或改变其结合位点逆转。STAT3被认为是促进碱死亡的关键因素，且与抗癌治疗的耐药性有关。

4.3""碱死亡与BC的治疗

恶性肿瘤的一个常见特征是pH失调，因此可通过调节肿瘤细胞内外pH治疗恶性肿瘤。目前，对碱死亡在肿瘤发展中的作用及碱死亡过程中质膜破裂的效应分子还尚未可知[27]。对JTC801的有效性和安全性还需通过进一步的临床试验证实。

5""铜死亡的研究进展

5.1""铜死亡的特征

铜死亡是新近发现的由铜离子过度累积引发的一种细胞死亡方式，其特征在于铜依赖和线粒体呼吸的调节。铜是人体内重要的微量元素，也是许多酶的辅助因子，它在细胞代谢过程中可发挥关键作用，包括能量代谢、线粒体呼吸、神经传递和抗氧化防御等[28]。铜离子的增加会影响线粒体中三羧酸循环的脂酰化组分，导致线粒体内脂酰化蛋白的聚集和Fe-S簇蛋白稳定性的降低，进而引发蛋白质毒性应激，最终导致细胞死亡[29]。铜死亡的主要形态学特征包括线粒体皱缩、细胞膜破裂及内质网和染色质损伤。

5.2""铜死亡的机制

铜主要通过小肠吸收及肝脏排泄而维持其稳态。首先，铜离子在前列腺六跨膜上皮抗原和十二指肠细胞色素B的作用下转化为单价铜离子，并通过铜转运体1进入肠上皮细胞，再通过ATP酶ATP7A转移到血液中。进入肝脏后，大部分铜通过ATP酶ATP7B进入血流，并与铜纤溶酶和白蛋白结合，然后被转运到其他组织，多余的铜则通过胆汁和粪便排出体外。铜进入细胞后，可与多种铜伴侣蛋白（如ATOX1、CCS和SOD1）相互作用，并被转运到特定的亚细胞结构，包括线粒体、反式高尔基体网络和细胞核[30]。

铜通过催化芬顿反应产生ROS自由基，引起脂质过氧化和细胞膜通透性增加，ROS还可干扰线粒体电子链传递、诱导DNA断裂和损伤，导致细胞死亡。蛋白质脂酰化是铜死亡的关键，敲除其上游调节因子铁氧还蛋白1（ferredoxin"1，FDX1）或脂酰化相关酶可阻止细胞的铜死亡[31]。

5.3""铜死亡与BC的治疗

5.3.1""铜与BC的关系""铜通过结合与激活多种信号通路（如Wnt、Notch和RAS/RAF/MEK/ERK通路）促进BC细胞的细胞干性、转移和增殖。铜还参与受体酪氨酸激酶相关信号通路的激活，进一步促进BC细胞的迁移和增殖[30]。研究证实血清铜浓度增高与BC的肿瘤分期和疾病进展关系密切[30]。此外，铜不仅在维持免疫稳态和支持免疫系统功能方面发挥关键作用，还通过影响肿瘤微环境中的肿瘤相关巨噬细胞促进免疫治疗的有效性。铜可通过抑制程序性死亡受体配体1的表达和增强免疫检查点抑制剂的功效，增强抗肿瘤免疫反应[32]。

5.3.2""铜死亡在BC中的潜在治疗策略""铜死亡与某些关键基因（如FDX1、SLC31A1、DLAT等）密切相关[30]。这些基因在铜死亡的机制中发挥重要作用，可作为BC预后和免疫治疗的标志物，并有可能成为BC治疗的新靶点。铜离子载体（如艾司氯醇、双硫仑等）和铜螯合剂（如四硫代钼酸铵）等药物及纳米技术的发展可为BC治疗提供新的前景。此外，新型铜结合分子（如蛋白酶体抑制剂等）因其抗肿瘤活性和较低副作用而逐渐成为近年来研究的热点[32]。目前，铜螯合剂可作为新生血管抑制剂应用于肿瘤的临床治疗中[32]。铜依赖性细胞死亡与线粒体代谢密切相关，BC细胞的线粒体高代谢水平使其对铜离子载体和铜络合物更加敏感，从而导致铜诱导的细胞死亡。

6""小结与展望

在对抗BC的漫长征程中，人类已应用多种治疗手段（手术、化疗、放疗、免疫及靶向治疗等），标志着BC治疗领域取得显著进展。然而，BC的高度异质性及其复杂的生物学特性仍是当前治疗中面临的主要难题。鉴于此，发现新的治疗靶点和建立更加可靠的预后标志物，对精准和有效治疗BC尤为重要。

细胞凋亡是一种常见的细胞死亡方式，已被广泛研究和应用于BC治疗中。铁死亡、铜死亡、碱死亡和焦亡等新型细胞死亡形式在BC治疗中也显现出潜力。这些细胞死亡形式的研究可为BC治疗提供新的思路和策略。但目前对这些细胞死亡形式在BC中的具体机制和应用还需进一步的研究与验证。综合利用多种细胞死亡形式可能是未来BC治疗的发展方向，通过提高治疗效果并减少药物耐药性的发生，有望为BC患者带来更佳的疗效。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

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（收稿日期：2023–12–23）

（修回日期：2024–07–11）