HMOX1驱动线粒体融合拮抗的双氢青蒿素敏化铁死亡

HMOX1 drives dihydroartemisinin-sensitized ferroptosis antagonized by mitochondrial fusion.

作者信息Zi-Jie Deng, Jing Zhang, Zhang-Zhong Yang, Qing-Zhang Tuo, Peng Lei
PMID41531728
期刊iScience
发布时间2025-12-08
DOI10.1016/j.isci.2025.114382

实验完整度

包含体外细胞实验(N27、STHdhQ7/Q7等)、原代神经元、多种癌细胞系,以及基因敲低和药理学抑制/激活验证,功能与机制验证完整。

主要模型

N27大鼠多巴胺能神经元细胞 STHdhQ7/Q7小鼠神经元细胞 HT-1080、MDA-MB-231、U251癌细胞系 小鼠原代皮层神经元

重点核对

DHA非致死剂量(1.5μM)与RSL-3(100nM)联合处理48小时 HO-1 siRNA敲低或ZnPP(5μM)抑制HO-1活性 MitoQ(5μM)和Mito-TEMPO清除线粒体ROS M1(5μM)促进线粒体融合 N27细胞系(5000细胞/孔)进行活力测定

摘要

药物递送系统;药物调配;药理学;治疗学

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
双氢青蒿素(DHA)与铁死亡诱导剂联合使用时,如何通过调节线粒体氧化应激和线粒体动力学来敏化铁死亡?
核心机制
DHA通过上调HMOX1(HO-1)增加线粒体氧化应激,进而激活Mfn1/2介导的线粒体融合,而线粒体融合作为负反馈抑制铁死亡。
主要证据
在N27细胞中,DHA与RSL-3共处理升高HO-1、Mfn1/Mfn2表达及线粒体ROS,敲低HO-1或Mfn1/2、使用ZnPP或MitoQ均抑制细胞死亡;M1促进融合抑制铁死亡。
研究意义
为DHA联合用药诱导铁死亡的机制提供新见解,并提示靶向线粒体融合可能作为某些肿瘤(如肉瘤和胸腺瘤)的治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

鉴定DHA对铁死亡的敏化作用

确定DHA是否特异性增强GPX4依赖性铁死亡

用不同浓度DHA处理N27细胞,并与多种细胞死亡诱导剂(STS、T/S/Z、雷帕霉素、RSL-3)共处理,检测细胞活力。

2

验证铁死亡特征

确认共处理诱导的细胞死亡是铁死亡

检测铁死亡抑制剂(Fer-1、Lip-1)的挽救效应,并测量GSH、4-HNE、脂质ROS以及线粒体形态。

3

研究铁和氧化应激的作用

探讨DHA是否通过铁和氧化应激影响铁死亡敏感性

检测细胞内铁水平、氧化应激水平,并使用铁螯合剂DFO和抗氧化剂NAC处理。

4

鉴定HO-1在DHA敏化铁死亡中的作用

确定HO-1是否介导DHA增强的铁死亡敏感性

分析转录组数据,检测HO-1蛋白表达,使用siRNA敲低和ZnPP抑制HO-1,观察对细胞死亡和氧化应激的影响。

5

评估线粒体氧化应激

验证DHA是否诱导HO-1依赖的线粒体ROS增加

用MitoSOX检测线粒体ROS,并使用MitoQ和Mito-TEMPO清除线粒体ROS,检测细胞活力。

6

线粒体融合的激活与功能验证

探究线粒体氧化应激是否激活线粒体融合,以及融合对铁死亡的影响

检测Mfn1、Mfn2、Drp1表达,使用M1促进融合或siRNA敲低Mfn1/2,观察对铁死亡的影响。

7

临床关联分析

评估Mfn1/Mfn2表达与癌症患者预后的关系

使用UALCAN分析肿瘤组织中的Mfn1/Mfn2表达,使用Kaplan-Meier plotter分析总生存期。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RSL3SelleckS8155
ML162Absinabs823477
Ferrostatin-1SelleckS7243
Liproxstatin-1SelleckS7699
N-乙酰半胱氨酸SelleckS1623
甲磺酸去铁胺SelleckS5742
锌原卟啉MedChemExpressHY-101193
血红素Sigma-Aldrich51280
甲磺酸米托醌SelleckS8978
Mito-TEMPOSelleckS9733
线粒体融合促进剂M1SelleckS3375
寡霉素ASelleckS1478
α-酮戊二酸钠盐Sigma-AldrichK1875
鱼藤酮SelleckS2348
过氧化氢MacklinH792072
FINO2SelleckE1244
BSOSelleckS9728
ErastinSelleckS7242
六水合硫酸亚铁铵Sigma-Aldrich215406
CCK-8试剂盒SelleckB34304
活/死细胞检测试剂盒Abcamab115347
BODIPY 581/591 C11Thermo Fisher ScientificD3861
H2DCFDAMedChemExpressHY-D0940
CellROX GreenThermo Fisher ScientificC10444
FerroOrangeDojindoF374
MitoSOX RedThermo Fisher ScientificM36008
MitoProbe JC-1检测试剂盒Thermo Fisher ScientificM34152
抗4-羟基壬烯醛抗体Abcamab46545
抗谷胱甘肽过氧化物酶4抗体Abcamab125066
抗FACL4抗体Abcamab155282
AIFM2/FSP1多克隆抗体Proteintech20886-1-AP
DHODH多克隆抗体Proteintech14877-1-AP
KEAP1单克隆抗体Proteintech60027-1-Ig
抗Nrf2抗体HUABIOR1312-8
HO-1/HMOX1单克隆抗体Proteintech66743-1-Ig
HMOX2多克隆抗体Proteintech14817-1-AP
MFN1多克隆抗体Proteintech13798-1-AP
MFN2多克隆抗体Proteintech12186-1-AP
DRP1(C端)多克隆抗体Proteintech12957-1-AP
总OXPHOS啮齿动物WB抗体混合物Abcamab110413
TOM20多克隆抗体Proteintech11802-1-AP
抗β-肌动蛋白抗体Sigma-AldrichA5441
HRP偶联GAPDH单克隆抗体ProteintechHRP-60004
α-微管蛋白单克隆抗体Proteintech66031-1-Ig
抗小鼠IgG(全分子)–过氧化物酶抗体(兔源)Sigma-AldrichA9044
抗兔IgG(全分子)–过氧化物酶抗体(羊源)Sigma-AldrichA0545
RPMI 1640培养基Gibco--
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清NATOCORSFBE
青霉素/链霉素Thermo Fisher Scientific--
胰蛋白酶SigmaT-4665
Lipofectamine RNAiMAXThermo Fisher Scientific13778150
细胞裂解液(P0013)BeyotimeP0013
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0011
HT7700HITACHI--
LSR FortessaBD--
Axiovert 200 Basic standardCarl Zeiss--
iCAP-6500Thermo Fisher Scientific--
ChemiDoc XRS+系统Bio-Rad--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源、培养基、血清浓度、抗生素、传代条件、支原体检测
阅读提示:STAR★Methods - Cell lines
药物处理
DHA浓度、RSL-3浓度、处理时间、溶剂对照
阅读提示:Figures 1-6图注及STAR★Methods - Reagents
细胞活力测定
细胞接种密度(5000细胞/孔)、处理时间(48小时)、CCK-8检测波长
阅读提示:STAR★Methods - Cell viability assays
脂质ROS检测
C11-BODIPY浓度、孵育时间、流式细胞仪设置
阅读提示:STAR★Methods - Flow cytometry analysis for lipid ROS detection
线粒体ROS检测
MitoSOX Red浓度、孵育时间、检测方法(流式或荧光显微镜)
阅读提示:STAR★Methods - Mitochondrial reactive oxygen species measurements
基因敲低
siRNA序列、转染试剂、转染浓度、转染时间
阅读提示:STAR★Methods - RNAi and transfection