RSL3铁死亡激动剂诱导机制及其在抗肿瘤研究中的应用_abio生物试剂品牌网
在细胞程序性死亡的研究领域中，铁死亡作为一种独特的细胞死亡方式，多年来受到持续关注。RSL3（AbMole，M9060）是目前广泛应用的铁死亡激动剂，RSL3通过共价抑制谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）的活性，阻断脂质过氧化物的还原过程，进而触发细胞铁死亡。AbMole为全球科研客户提供高纯度、高生物活性的抑制剂、细胞因子、人源单抗、天然产物、荧光染料、多肽、靶点蛋白、化合物库、抗生素等科研试剂，全球大量文献专利引用。
一、RSL3 诱导铁死亡的机制
1. 对谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）的抑制作用
GPX4是细胞内抵抗脂质过氧化、维持氧化还原平衡的关键酶。RSL3（AbMole，M9060）的核心作用机制之一是直接结合并抑制GPX4的活性。当RSL3与GPX4相互作用后，GPX4的催化活性中心被破坏，导致其无法有效地将脂质过氧化物还原为相应的醇，使得细胞内脂质过氧化物大量积累。这种积累打破了细胞内氧化与抗氧化的平衡，引发一系列级联反应，最终导致细胞走向铁死亡[1]。例如，在多种细胞系的研究中发现，RSL3处理后，细胞内GPX4蛋白的活性显著降低，同时脂质过氧化产物如丙二醛（MDA）等水平明显升高[2]。
图 1. The core mechanism of ferroptosis[1]
2. 与其他信号通路的关联
除了直接作用于 GPX4以及影响铁代谢和脂质过氧化外，RSL3（AbMole，M9060）诱导铁死亡的过程还会涉及其他多个信号通路。例如，有研究表明 RSL3处理细胞后，会引起Nrf2（核因子E2相关因子 2）信号通路的改变。正常情况下，Nrf2与Keap1（Kelch 样 ECH 相关蛋白1）结合存在于细胞质中，当细胞受到氧化应激等刺激时，Nrf2与Keap1解离并进入细胞核，启动一系列抗氧化基因的转录表达，以增强细胞的抗氧化防御能力。然而，RSL3处理后，可引起Nrf2的泛素化降解，使得细胞内抗氧化基因的表达减少，从而削弱了细胞对氧化应激的抵抗能力，促进铁死亡的发生[3]。
图 2. RSL3通过抑制 USP11 活性，进而诱导NRF2蛋白的泛素化和降解[3]
二、RSL3在科研中的应用
1. RSL3可诱导多种细胞系的铁死亡
RSL3（AbMole，M9060）能够诱导多种细胞系的铁死亡。例如，在携带RAS突变基因的HT-1080纤维肉瘤细胞模型中，RSL3通过直接抑制谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）的活性，导致细胞内活性氧（ROS）水平上升和脂质过氧化，从而诱导铁死亡[4]。此外，在肺腺癌（LUAD）细胞系中，RSL3以剂量依赖性方式诱导A549、H2122、H23和H1299细胞死亡，且这种死亡可以通过铁死亡抑制剂去铁胺（DFO）部分挽救[5]。在神经母细胞瘤N2A细胞中，RSL3诱导ROS水平上升和细胞铁死亡，降低了细胞的存活率。这些研究表明RSL3在多种细胞系中均能诱导铁死亡[6]。2014年，AbMole的两款抑制剂分别被西班牙国家心血管研究中心和美国哥伦比亚大学用于动物体内实验，相关科研成果发表于顶刊 Nature 和 Nature Medicine。
2. RSL3诱导细胞铁死亡的形态学及生化指标的变化
RSL3（AbMole，M9060）诱导细胞发生铁死亡时，细胞会出现一系列独特的形态学和生化指标变化，有多种方法可对其进行检测。首先是细胞活力的降低，一般采用CCK-8（AbMole，M4839）或ATP细胞活力检测试剂盒（AbMole，M55403）等进行检测。在形态学上，细胞铁死亡表现为体积缩小，线粒体体积变小、膜密度增加，外膜破裂等，这些变化可以使用生物电镜技术进行观测。而在生化指标方面，最显著的变化是谷胱甘肽（GSH）耗竭和脂质过氧化产物的大量积累。可以采用GSH探针和脂质过氧化探针进行显微成像分析，如GSHtracer（AbMole，M25392）、ABDP 581/591 C11（AbMole，M29325）。此外，细胞内铁离子浓度也会升高，可通过检测细胞内总铁离子含量或使用铁离子特异性荧光探针FeRhoNox-1（AbMole，M21552）来观察铁离子的浓度和分布变化。
3. 在动物模型中对肿瘤生长的影响
在肿瘤动物模型中，RSL3（AbMole，M9060）展现出抑制肿瘤生长的潜力。对BJeLR细胞异种移植的无胸腺裸鼠给予RSL3处理后，其肿瘤生长受到显著抑制，肿瘤体积明显减小[7]。这表明RSL3 在体内环境中同样能够诱导肿瘤细胞发生铁死亡，从而抑制肿瘤的生长和发展。进一步对肿瘤组织进行分析发现，与对照组相比，RSL3处理组肿瘤组织中GPX4活性降低，脂质过氧化产物增多，并且观察到肿瘤细胞出现典型的铁死亡形态学特征[7]。
三、范例详解
厦门大学的研究团在上述文章中发现H2S使非小细胞肺癌(NSCLC)细胞对铁死亡更加敏感，特别是当半胱氨酸水平较低时。H2S联合胱氨酸耗竭可显著提高以铁死亡为基础的肿瘤抑制效率。从机制上讲，H2S使S-腺苷型同型半胱氨酸水解酶(SAHH)上的第195个半胱氨酸过硫，因此可降低其酶活性。这导致半胱氨酸水平下降，和铁死亡负调因子GSH水平的降低。上述这些变化最终增加了NSCLC细胞对铁死亡的敏感性。在实验中，科研人员使用了由AbMole提供的铁死亡激动剂RSL3（AbMole，M9060）和铁死亡抑制剂Deferoxamine（DFO，AbMole，M5129）处理NSCLC细胞（H1299，A549等），以阐明H2S在铁死亡过程中的作用[8]。
图 3. SAHH acts as a target of H2S during H2S-promoted ferroptosis[8]
参考文献及鸣谢
[1] Jiao Liu, Daolin Tang, Rui Kang, Targeting GPX4 in ferroptosis and cancer: chemical strategies and challenges, Trends in pharmacological Sciences 45(8) (2024) 666-670.
[2] Pao Jen Kuo, Cheng Shyuan Rau, Yi Chan Wu, et al., Translational Potential of BAIcalein in Mitigating RSL3-Induced Ferroptosis in Fibroblasts: Implications for Therapeutic Interventions, 21(7) (2024).
[3] W. Zhang, X. Li, J. Xu, et al., The RSL3 Induction of KLK Lung Adenocarcinoma Cell Ferroptosis by Inhibition of USP11 Activity and the NRF2-GSH Axis, Cancers 14(21) (2022).
[4] L. Pedrera, L. Prieto Clemente, A. Dahlhaus, et al., Ferroptosis triggers mitochondrial fragmentation via Drp1 activation, Cell death & disease 16(1) (2025) 40.
[5] R. Srinivasan, H. S. Han, P. Subramanian, et al., LiPId ROS- and Iron-Dependent Ferroptotic Cell Death in Unicellular Algae Chlamydomonas reinhardtii, Cells 12(4) (2023).
[6] R. Lu, Y. Jiang, X. Lai, et al., A Shortage of FTH Induces ROS and Sensitizes RAS-Proficient Neuroblastoma N2A Cells to Ferroptosis, International journal of molecular sciences 22(16) (2021).
[7] S. Li, Y. He, K. Chen, et al., RSL3 Drives Ferroptosis through NF-κB Pathway Activation and GPX4 Depletion in Glioblastoma, Oxidative medicine and cellular longevity 2021 (2021) 2915019.
[8] Hualei Zheng, Huidi Chen, Yunjie Cai, et al., Hydrogen sulfide-mediated persulfidation regulates homocysteine metabolism and enhances ferroptosis in non-small cell lung cancer, Molecular cell 84(20) (2024) 4016-4030.e6.
