铁死亡作为新型铁依赖性细胞程序性死亡方式，因其独特的脂质过氧化驱动机制，已成为肿瘤治疗和代谢性疾病干预的重要靶点。其核心调控涉及谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）抗氧化系统失活、胱氨酸/谷氨酸反向转运系统（cystine/glutamate reverse transport system，System Xc-）胱氨酸摄取受阻及酰基辅酶A合成酶长链家族成员4（acyl-CoA synthetase long-chain family member 4，ACSL4）驱动的脂质代谢重编程。靶向铁死亡诱导剂在克服肿瘤耐药性等方面展现优势，但其作用靶点与分子机制的多样性仍是核心挑战。青蒿素类化合物作为源自中药黄花蒿的倍半萜内酯（其抗疟机制获诺贝尔生理学或医学奖肯定），在肿瘤治疗中的多靶点效应日益凸显[1]。研究表明，双氢青蒿素（dihydroartemisinin，DHA）、青蒿琥酯（artesunate，ART）等可通过芬顿（Fenton）反应、溶酶体铁蛋白降解等多途径诱导铁死亡[2-4]。值得注意的是，青蒿素衍生物的独特结构[如过氧桥、Fe（II）/活性氧响应性、金属螯合特性] 赋予其区别于经典铁死亡诱导剂（如直接靶向GPX4的RSL3或靶向System Xc-的Erastin）的多靶点调节潜能[5]。这种多通路协同干预特性，使其在克服耐药性、调控复杂细胞状态及重塑疾病微环境方面潜力显著[6-7]。然而，青蒿素衍生物在铁死亡调控中的构效关系、组织特异性及与传统中药活性成分的协同机制仍存显著空白，制约其临床转化。

为系统解析青蒿素衍生物的铁死亡调控网络并突破上述瓶颈，本研究旨在解决3个关键科学问题：（1）青蒿素C-10位取代基修饰如何影响其铁死亡诱导效能及靶向选择性；（2）17β-羟基类固醇脱氢酶4（17β-hydroxysteroid dehydrogenase type 4，HSD17B4）-多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）氧化轴与GPX4/System Xc-经典通路的时空互作机制（HSD17B4的筛选基于高分辨率质谱分析：采用Thermo Fisher Q Exactive质谱仪，以120 000分辨率进行全扫描，MS/MS扫描分辨率30 000[8]；蛋白质鉴定使用UniProt Human数据库，筛选标准为差异倍数＞1.5且P＜0.05，经STRING数据库验证蛋白互作网络[9-11]）；（3）铁死亡调控网络在肝癌、阿尔茨海默病等重大疾病中的异质性响应规律。研究成果为铁死亡诱导剂的理性设计提供理论框架，同时为青蒿素类药物的适应证拓展和临床精准用药奠定分子基础。

1 铁死亡的发生机制研究

铁死亡作为一种新型程序性细胞死亡方式，其分子机制的研究为理解多种重大疾病病理进程提供了全新视角。自21世纪初相关现象被发现以来，该领域研究经历了从现象观察到分子机制解析的重要发展历程。

2003年，Dolma等[12]在药物筛选过程中首次发现小分子化合物Erastin可诱导特征性细胞死亡，该过程不伴随半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3活化及DNA片段化等典型凋亡特征，提示存在区别于经典凋亡的新型死亡通路。随后系列研究逐步揭示其独特机制：Yagoda等[13]证实铁螯合剂可特异性抑制此类死亡，首次建立铁代谢与细胞死亡的内在联系；Yang等[14]进一步发现细胞内活性氧水平在此过程中呈现爆发式增长，初步勾勒出铁依赖性氧化应激的基本框架。基于上述关键发现，Dixon等[15]于2012年正式将其命名为铁死亡，系统定义其核心特征为铁离子依赖性、谷胱甘肽耗竭驱动的脂质过氧化累积。

从分子机制层面，铁死亡的发生本质上是细胞氧化还原稳态失衡的终末表现。当抗氧化防御系统（特别是谷胱甘肽/GPX4轴）功能受损时，铁离子通过Fenton反应催化产生的羟基自由基（·OH）会特异性攻击细胞膜中的PUFAs，引发脂质过氧化链式反应。这种异常的脂质过氧化产物（如脂质氢过氧化物）在膜结构中的持续积累，最终导致细胞膜完整性的不可逆损伤和细胞器功能障碍。值得注意的是，铁死亡的执行过程涉及铁代谢调控网络、脂质代谢重编程和抗氧化防御系统间的精细交互，其分子调控网络较传统细胞死亡方式更为复杂。

当前研究证实，铁死亡与恶性肿瘤、器官纤维化及动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）等重大疾病的病理进程存在密切关联。特别是在肿瘤治疗领域，铁死亡诱导策略为克服传统放化疗耐药性提供了新思路。然而，针对铁死亡调控网络的关键节点开发特异性诱导剂仍面临重大挑战，但为天然药物活性成分的研究提供了独特机遇。

1.1 铁稳态失衡与铁死亡的分子调控网络

铁死亡作为铁依赖性的程序性细胞死亡形式，其核心机制涉及铁代谢紊乱引发的氧化还原失衡与脂质过氧化级联反应[16-17]。近年来研究表明，铁摄取增强、铁储存能力降低及铁外流受限，三者共同导致细胞内不稳定铁池（labile iron pool，LIP）的异常蓄积，这种铁稳态失衡导致细胞内LIP异常升高，是触发铁死亡的核心前提。

1.1.1 铁代谢的调控网络细胞外Fe3⁺通过与转铁蛋白（transferrin，TF）结合形成复合物，经转铁蛋白受体1（transferrin receptor protein 1，TfR1）介导的内吞作用进入细胞[18]。在胞内体酸性环境中，金属还原酶前列腺六跨膜上皮抗原3（six-transmembrane epithelial antigen of prostate 3，STEAP3）将Fe3⁺还原为Fe2⁺，随后通过二价金属转运蛋白1（divalent metal transporter 1，DMT1）转运至LIP。LIP中铁离子存在双重命运：一方面通过膜铁转运蛋白（ferroportin，FPN）外排以维持稳态[19]；另一方面，通过与铁蛋白的铁蛋白重链1（ferritin heavy chain 1，FTH1）/铁蛋白轻链亚基结合形成惰性存储形式，防止游离铁介导的氧化损伤[20]（图1）。值得注意的是，核受体辅激活因子4（nuclearreceptor coactivator 4，NCOA4）介导的铁蛋白自噬可导致储存铁的异常释放，显著提升LIP浓度并激活Fenton反应[21]。

1.1.2 Fenton反应驱动的脂质过氧化升高的LIP在微酸性环境中（如溶酶体、肿瘤微环境）通过Fenton反应催化H2O2生成高活性·OH。该自由基特异性攻击细胞膜中富含的PUFAs，引发脂质过氧化链式反应。研究表明[22-23]，脂氧合酶（arachidonate lipoxygenases，ALOXs）和ACSL4通过酯化PUFAs生成过氧化磷脂，显著增强细胞膜对铁死亡的敏感性。当抗氧化系统（如GPX4、铁死亡抑制蛋白1）功能受损时，脂质过氧化物（lipid peroxide，LPO）的不可逆积累将直接导致膜结构崩解和细胞器功能障碍。青蒿素衍生物的核心作用机制之一即利用其“双氧桥”结构与过量铁离子发生类Fenton反应，放大这一氧化损伤过程。

1.1.3 血红素加氧酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）在铁死亡中的双刃剑效应HO-1作为铁代谢的关键调节因子（图2），通过催化血红素分解产生Fe2⁺、一氧化碳和胆绿素，在铁死亡中呈现双向调控作用[24-25]。在阿霉素诱导的心肌损伤模型中，HO-1的激活通过核因子E2相关因子2（nuclear factor E2 related factor 2，Nrf2）信号轴促进Fe2⁺释放，导致心肌细胞铁超载和线粒体膜脂质过氧化[19]。HO-1通过Nrf2依赖性通路催化铁释放，显著提升胞内LIP水平并驱动Fenton反应[26]：实验证实HO-1过表达使细胞内游离Fe2⁺浓度升高（2.4±0.2）倍（Calcein-AM荧光淬灭法，荧光强度降低63%），该过程被铁螯合剂去铁胺完全阻断。机制研究表明，HO-1介导的铁释放严格依赖Nrf2信号轴-Nrf2抑制剂ML385处理使HO-1诱导的铁浓度增幅减少73%，并同步降低脂质过氧化产物丙二醛水平达68%。此结果首次量化证实HO-1/Nrf2/铁释放级联在青蒿素诱导铁死亡中的核心地位，为靶向HO-1的时空调控策略提供分子基础[27]。而HO-1抑制剂锌原卟啉可显著降低心肌组织铁含量，证实其在铁死亡中的促发作用[28-29]。值得注意的是，HO-1生成的胆绿素具有抗氧化特性，提示其可能通过时空特异性调控平衡氧化应激与细胞保护效应。

本节揭示了铁代谢网络与氧化损伤间的精细调控关系，为理解心肌缺血再灌注损伤、神经退行性疾病等病理过程中铁死亡的分子基础提供了关键线索。特别是HO-1的双重功能提示，靶向铁代谢节点的时空调控可能成为干预铁死亡相关疾病的新策略。

1.2 PUFAs代谢与铁死亡的分子机制

PUFAs作为细胞膜磷脂的关键组分，其独特的双键结构使其成为铁死亡过程中脂质过氧化的核心靶标。PUFAs的双烯丙基氢原子因化学键解离能较低，极易被自由基或ALOXs攻击，引发链式氧化反应[30]。这一特性使得PUFAs在铁死亡中承担双重角色：既是脂质过氧化的起始底物，也是氧化损伤级联放大的关键媒介。

铁死亡的核心特征在于PUFAs的氧化失衡。在铁超载微环境中，Fe2⁺通过Fenton反应催化生成·OH，直接攻击PUFAs双键区域，形成脂质氢过氧化物（lipid hydroperoxide，LOOH）。后者进一步与Fe2⁺反应生成脂质烷氧自由基（alkoxyl radical，LO·），通过夺取邻近PUFAs的质子触发链式反应[30-31]（图3）。研究表明[32]，ALOX15与磷脂酰乙醇胺结合蛋白1的复合物可特异性催化膜磷脂中的PUFAs生成LOOH，显著增强氧化损伤的空间传递效率。此外，ACSL4通过酯化游离PUFAs为膜磷脂（如PE-PUFAs），进一步放大膜脂质对过氧化的敏感性。

值得注意的是，PUFAs的氧化效应具有显著的微环境依赖性。在肿瘤酸中毒条件下，白细胞分化抗原36介导的PUFAs摄取增强与β氧化抑制共同导致脂滴中PUFAs异常蓄积，突破储存阈值后通过ACSL4/LOX轴触发脂质过氧化风暴。同时，GPX4的抗氧化功能在PUFAs过载时受谷胱甘肽浓度限制，导致氧化损伤不可逆积累。最新研究还揭示，含双多不饱和酰基尾的磷脂酰胆碱（PC-PUFA2）可穿透线粒体内膜，通过与电子传递链复合物I相互作用产生线粒体活性氧，形成跨膜氧化信号传导的恶性循环[33]。同时，青蒿素衍生物通过重塑能量代谢稳态增强铁死亡敏感性。在肝癌细胞模型中，DHA 70.3 μmol/L处理48 h后显著激活腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK）/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号轴：AMPK Thr172磷酸化水平升高2.1倍（Western blotting，与对照组相比），同时抑制mTOR下游效应蛋白p-p70S6K（Thr389位点磷酸化降低58.7%）[34]。机制上，青蒿素衍生物通过促进AMPK介导的Raptor Ser792磷酸化（Co-IP显示AMPKα1/2与Raptor结合增加3.0倍），抑制mTORC1激酶活性[35]。功能验证表明，AMPK抑制剂多索吗啡（10 μmol/L）预处理使铁死亡标志物前列腺素内过氧化物合酶2（prostaglandin