缺氧微环境诱导BMSCs铁死亡的线粒体病理学特征2025-07-29 08:44:01
铁死亡被定义为铁依赖性细胞死亡,其特征是过度的铁积累和脂质过氧化。当细胞发生铁死亡时,过氧化脂质抑制因子谷胱甘肽过氧化物酶4活性降低,导致细胞抗氧化能力减弱以及Fe2+在细胞内的过度累积,Fe2+通过芬顿反应,使细胞内ROS、脂质过氧化物丙二醛和多聚不饱和脂肪酸堆积,使细胞膜脆性增加和细胞功能减退,最终引起细胞铁死亡。Xie等将BMSCs细胞置于低糖和无血清低氧培养基中培养,模拟体内低糖低氧血清剥夺状态,发现BMSCs中GPX4水平下降,Fe2+、ROS、MDA以及负责PUFAs合成和脂质过氧化的ACSL4和ALOX5的表达水平升高,BMSCs中MMP降低,线粒体嵴变短变少,形态受损,超微结构萎缩,这导致BMSCs活力下降甚至死亡,使用铁死亡抑制剂铁抑素-1能逆转上述BMSCs的变化。另外,在缺氧环境中,线粒体铁蛋白数量随FtMt mRNA表达的增加而升高,通过清除细胞内过多的ROS,能避免细胞缺氧引起的组织损伤。另外,Yao等发现,铁过载显著增加了BMSCs中颗粒线粒体,100μmol/L柠檬酸铁铵在处理BMSCs48h后,细胞中Fis1和Mfn2蛋白表达下调,且抑制Drp1蛋白从细胞质到线粒体的易位,表明BMSCs的铁过载可以影响线粒体的裂变和融合。上述结果说明线粒体铁死亡和BMSCs的凋亡及成骨分化存在一定的联系。
本综述重点论述了线粒体自噬、线粒体动力学、线粒体氧化应激、线粒体生物发生和线粒体铁死亡与BMSCs之间的分子机制。线粒体自噬主要是通过调控PINK1/Parkin信号通路参与BMSCs的调控;另外,研究发现PI3K/AKT/mTOR和ERK1/2信号通路也参与其中。
出自《线粒体通过介导骨髓间充质干细胞影响骨代谢的机制》 作者:刘小峰,储旭东,刘亚兰。