铁死亡(Ferroptosis)作为一种依赖铁的新型程序性细胞死亡方式,主要特征在于脂质过氧化物的积累和抗氧化防御系统的崩溃。这一机制在肿瘤治疗、神经退行性疾病及代谢性疾病的研究中展现出巨大的潜力。其独特的死亡机制与传统的凋亡、坏死或焦亡有所不同。今天,我们将系统介绍铁死亡细胞模型的制备与检测方案,以期为疾病机制研究和药物开发提供实验工具。
铁死亡的核心机制涉及谷胱甘肽(GSH)的耗竭,主要调控通路包括谷胱甘肽/GPX4通路、FSP1-CoQ10通路、GCH1-BH4通路及线粒体DHODH-CoQ通路。当谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)的活性降低时,脂质过氧化物无法通过其催化的还原反应被清除,从而导致脂质过氧化的积累。此外,二价铁离子(Fe2+)通过芬顿反应催化脂质过氧化物形成活性氧(ROS),最终引发铁死亡。Fe2+的存在促进脂质过氧化链式反应的启动和传播,导致细胞膜上脂质过氧化物(尤其是磷脂氢过氧化物)的大量积累,进而破坏细胞膜的结构,诱发铁死亡。
在疾病模型建立方面,我们需要构建能够模拟人类疾病中铁死亡过程的细胞模型(如原代细胞和细胞系)和动物模型(如小鼠、大鼠等)。一些常用的技术手段包括CRISPR/Cas9基因敲除/敲入、shRNA/siRNA的敲低、过表达以及转基因/条件性敲除小鼠模型等。
为了检测关键分子,我们将关注GSH/GSSG的比值、GPX4的活性与蛋白水平、SLC7A11/xCT蛋白的水平及功能、FSP1蛋白的水平及其定位活性,以及ACSL4蛋白的水平等。此外,对铁代谢的检测也至关重要,包括铁离子探针、铁蛋白水平、转铁蛋白饱和度及铁染色检测。脂质过氧化代谢的检测将在ROS聚集流式/荧光显微镜下进行,同时还会关注LPO、MDA和4-HNE等的检测(如生化法或ELISA或WB法),以及质谱 lipid 组学分析。
在细胞死亡的鉴定中,我们需要排除凋亡、坏死和焦亡等,通过形态学观察、caspase活性检测法、LDH释放差异分析、线粒体功能检测及GSDMD检测(如生化/WB/ELISA等方法)来进行区分。
对于铁死亡的研究,我们推荐常用的诱导剂和抑制剂,例如靶向胱氨酸/谷氨酸反向转运体的Erastin、谷氨酸盐等,靶向GSH的顺铂、荜茇酰胺,靶向GPX4的RSL3、FIN56等。此外,控制铁离子和ROS的手段也可以应用于研究,所用的抑制剂包括铁螯合剂和抗氧化剂等。
此外,我们的生物医疗研究还提供了针对常见细胞铁死亡模型的推荐,如人肝癌细胞HepG2、胶质母细胞瘤U87和结直肠癌细胞HCT116等,相关的处理方式和时间也需依据实验目的而定。
综上所述,以上就是关于铁死亡研究的全面介绍,从原理、模型到检测的实用攻略。作为引领生物医疗研究的专业品牌环亚集团·AG88,我们始终致力于为您的实验设计、技术细节或Protocol实施提供全面支持与交流,欢迎随时与我们的技术团队联系。