Ferroptóza jako nový typ buněčné smrti a její role v léčbě rakoviny

SKOUPILOVÁ, Hana, Roman HRSTKA a Eva MICHALOVÁ. Ferroptóza jako nový typ buněčné smrti a její role v léčbě rakoviny. Klinická onkologie. Ambit Media a.s., 2018, s. 21-26. ISSN 0862-495X. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.14735/amko20182S21.

Základní údaje

• Originální název: Ferroptóza jako nový typ buněčné smrti a její role v léčbě rakoviny
• Název česky: Ferroptóza jako nový typ buněčné smrti a její role v léčbě rakoviny
• Název anglicky: Ferroptosis as a New Type of Cell Death and its Role in Cancer Treatment
• Autoři: SKOUPILOVÁ, Hana, Roman HRSTKA a Eva MICHALOVÁ.
• Vydání: Klinická onkologie, Ambit Media a.s. 2018, 0862-495X.

Další údaje

• Typ výsledku: Článek v odborném periodiku
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• WWW: URL
• Doi: http://dx.doi.org/10.14735/amko20182S21
• Klíčová slova česky: buněčná smrt; rakovina; autofagie; ferroptóza; ferritinofagie; buněčný stres; ROS
• Klíčová slova anglicky: cellcell death; cancer; autophagy; ferroptosis; ferritinophagy; cellular stress; ROS
• Štítky: RIV ne

Anotace

Východiska: Ferroptóza je jedním z nově objevených typů buněčné smrti. Je geneticky, mor­fologicky i bio chemicky odlišitelná od dalších typů programované buněčné smrti, jako je ne­króza, apoptóza i autofagie. Pro indukci ferroptózy je důležitá hladina volného železa uvnitř buněk a tvorba reaktivních kyslíkových radikálů (reactive oxygen species – ROS), které aktivují mechanizmy vedoucí k buněčné smrti. K indukci ferroptózy může dojít prostřednictvím in­hibice jednoho ze dvou klíčových procesů. Prvním je zablokování přenosu cystinu do buněk pomocí cystin/glutamátového transportního systému (Xc–), neboť cystin slouží jako prekurzor k syntéze glutathionu, hlavního buněčného antioxidantu. Druhým je inhibice glutathion pe­roxidázy 4, která chrání buňky před peroxidací lipidů. Ferroptóza bývá asociovaná s mnoha metabolickými poruchami, vč. neurologických chorob nebo rakoviny. Molekuly zapojené do drah aktivujících ferroptózu se podílejí na obraně buněk před stresovými podmínkami, na­pomáhají udržovat hladinu nikotinamidadenindinukleotidfosfátu, glutathionu a homeostázu železa. Důležitá je také spojitost s autofagií. Pomocí tzv. ferritinofagie dochází k uvolňování železa z lysozomů do cytosolu buněk. Následnou kaskádou reakcí uvolněných nestabilních atomů železa s jinými molekulami dochází k produkci ROS a iniciaci buněčného stresu, jež je spouštěčem ferroptózy. U onemocnění, jako je rakovina, při které jsou mechanizmy indukující buněčnou smrt, vč. apoptózy potlačeny obvykle z důvodu genetických změn, může indukce alternativního způsobu buněčné smrti představovat atraktivní léčebnou strategii. Závěr: V po­sledních letech je výzkum nových protinádorových léků směřován na aktivaci alternativních drah buněčné smrti, které mohou překonat narušené metabolické procesy uvnitř rakovinných buněk nebo rezistenci buněk k běžně podávané chemoterapii. Byla nalezena celá řada mole­kul, které mohou ferroptózu v nádorových buňkách indukovat, což dodává jejímu výzkumu na významu, neboť by mohl vést k objevu nových alternativ při léčbě nádorových onemocnění.

Anotace česky

Východiska: Ferroptóza je jedním z nově objevených typů buněčné smrti. Je geneticky, mor­fologicky i bio chemicky odlišitelná od dalších typů programované buněčné smrti, jako je ne­króza, apoptóza i autofagie. Pro indukci ferroptózy je důležitá hladina volného železa uvnitř buněk a tvorba reaktivních kyslíkových radikálů (reactive oxygen species – ROS), které aktivují mechanizmy vedoucí k buněčné smrti. K indukci ferroptózy může dojít prostřednictvím in­hibice jednoho ze dvou klíčových procesů. Prvním je zablokování přenosu cystinu do buněk pomocí cystin/glutamátového transportního systému (Xc–), neboť cystin slouží jako prekurzor k syntéze glutathionu, hlavního buněčného antioxidantu. Druhým je inhibice glutathion pe­roxidázy 4, která chrání buňky před peroxidací lipidů. Ferroptóza bývá asociovaná s mnoha metabolickými poruchami, vč. neurologických chorob nebo rakoviny. Molekuly zapojené do drah aktivujících ferroptózu se podílejí na obraně buněk před stresovými podmínkami, na­pomáhají udržovat hladinu nikotinamidadenindinukleotidfosfátu, glutathionu a homeostázu železa. Důležitá je také spojitost s autofagií. Pomocí tzv. ferritinofagie dochází k uvolňování železa z lysozomů do cytosolu buněk. Následnou kaskádou reakcí uvolněných nestabilních atomů železa s jinými molekulami dochází k produkci ROS a iniciaci buněčného stresu, jež je spouštěčem ferroptózy. U onemocnění, jako je rakovina, při které jsou mechanizmy indukující buněčnou smrt, vč. apoptózy potlačeny obvykle z důvodu genetických změn, může indukce alternativního způsobu buněčné smrti představovat atraktivní léčebnou strategii. Závěr: V po­sledních letech je výzkum nových protinádorových léků směřován na aktivaci alternativních drah buněčné smrti, které mohou překonat narušené metabolické procesy uvnitř rakovinných buněk nebo rezistenci buněk k běžně podávané chemoterapii. Byla nalezena celá řada mole­kul, které mohou ferroptózu v nádorových buňkách indukovat, což dodává jejímu výzkumu na významu, neboť by mohl vést k objevu nových alternativ při léčbě nádorových onemocnění.

Anotace anglicky

Background: Ferroptosis is a recently discovered type of cell death. It is genetically, morphologically, and biochemically distinct from other types of programmed cell death, such as necrosis, apoptosis, and autophagy. The level of intracellular free iron and reactive oxygen species formation are important for ferroptosis activation, which can occur through either of two key inhibitory processes. The first one involves inhibition of cys­tine transfer into cells by the cystine/glutamate antiporter system (Xc–). Cystine serves as a precursor for the synthesis of glutathione, a major cellular antioxidant. The second one involves the inhibition of glutathione peroxidase 4, which protects cells from lipid peroxidation. Ferroptosis is associated with many metabolic disorders, including neurological diseases and cancer. Molecules involved in the activation of ferroptotic pathways are involved in protecting cells against stress conditions, and in the maintenance of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate and glutathione levels, as well as iron homeostasis. Also important is the connection with autophagy, so called ferritinophagy, in which iron is released from lysosomes into the cytosol. Cascade reactions of free unstable iron atoms with other molecules result in the production of re­active oxygen species that initiate the cellular stress that triggers ferroptosis. In diseases such as cancer where cell death inducing mechanisms, including apoptosis, are usually suppressed by genetic changes, the induction of alternative pathways leading to cell death could provide an attractive treatment strategy. Conclusion: In recent years, research into new antimetastatic drugs has focused on the activation of alternative cell death pathways that might overcome disturbed metabolic processes inside cancer cells or the chemotherapy resistance acquired in the course of routine treatment. A number of molecules have been found to induce ferroptosis in tumor cells, suggesting that they may offer new alternatives for anticancer treatment.