年HHMI的BrentR.Stockwell研究组发现一个新的细胞死亡途径：铁死亡（Ferroptosis）。它是一种由铁催化的多不饱和脂肪酸的磷脂的过氧化修饰异常聚集而引起的调节性细胞坏死。细胞发生铁死亡时具有典型的坏死性形态，并伴随同质异形的小线粒体：嵴减少、膜凝聚、外膜破裂，且没有任何凋亡的特征。为了满足生长需要，与普通的非肿瘤细胞相比，肿瘤细胞对铁的需求更高。
包括黑素瘤、上皮癌在内的癌细胞，通常先通过淋巴系统局部转移，然后再通过血液向全身转移，而淋巴结内的癌细胞也可迁移入血后再经血液转移，而一些远处转移的起源克隆又是完全不同于淋巴结中的克隆，因此目前尚不清楚远处转移的细胞是直接从原发肿瘤进入血液，还是在进入血液前先通过淋巴系统迁移。
近年来，越来越多的证据表明,淋巴系统可促进癌细胞的迁移和生存。一些癌细胞在淋巴结内注射(鼻内注射)后比静脉注射后更容易形成肿瘤。血管内皮生长因子C（VEGF-C）和一些趋化因子促进癌细胞进入淋巴管，脂肪酸代谢能力有利于癌细胞存活于淋巴系统并远端迁移。血液转移是一个效率非常低的过程，几乎没有癌细胞能够存活，而氧化应激是当中非常重要的因素。
年9月，来自德州大学西南医学中心的SeanJ.Morrison在Nature发表文章Lymphprotectsmetastasizingmelanomacellsfromferroptosis，发现无论是病人来源黑色素瘤（异种移植）或是鼠源黑色素瘤（同种移植）模型，与血液中的黑色素瘤细胞相比，淋巴中的黑色素瘤细胞经历较少的氧化应激与铁死亡并能形成更多的转移。
1.淋巴中的黑色素瘤细胞更容易存活。
首先，研究者将病人来源的转移效率高（M、M、UT10）和低（UM17、UM43、UM47）两类黑色素瘤细胞，分别经皮下、静脉和淋巴内注射到免疫功能低下的小鼠中，发现经淋巴注射形成肿瘤及远端转移需要更少的黑色素瘤细胞；在患有小鼠黑色素瘤的免疫功能正常小鼠中也得到类似的结论。
为了比较淋巴和血液中自发转移黑色素瘤细胞的数量，研究者分别向NSG或C57BL小鼠皮下注射人或小鼠（Y1.7、Y3.3）黑色素瘤细胞，当皮下肿瘤达到直径2.0cm时便通过流式细胞仪检测肿瘤细胞数目，发现肿瘤引流淋巴结（Tumour-draininglymph）途径中黑色素瘤细胞数量均远多于肿瘤引流血液途径（Tumour-drainingblood）（Fig1a-b）。相比于皮下肿瘤和淋巴的黑色素瘤细胞，血液中黑色素瘤细胞ROS水平较高、谷胱甘肽/氧化谷胱甘肽（GSH/GSSG）较低（Fig1c-e）。而相对于血液而言，淋巴中GSH浓度、GSSG浓度、GSH/GSSG比例更高，而8-OHdG氧化产物更少（Fig1g-j），说明相较于淋巴，血液是一个氧化水平更高的环境，使得经血液转移的肿瘤细胞发生更强的氧化应激反应。
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2.血液中的黑色素瘤细胞更容易发生铁死亡。
将人黑素瘤和小鼠黑素瘤分别皮下移植到NSG和C57BL小鼠中，在其自发转移后分别检测皮下、血液、淋巴中黑色素瘤细胞的脂质氧化水平，发现血液中的黑色素瘤细胞脂质氧化水平更高（Fig2a-b）。已知脂质氧化可诱导铁死亡，那淋巴瘤细胞是否发生铁死亡呢？实验结果显示：体外培养情况下，Erastin（通过抑制胱氨酸摄取促进铁死亡）可显著降低黑色素瘤细胞数量，Liproxstatin-1（通过减少脂质过氧化物的积累抑制铁死亡）可阻止细胞数量降低（Fig2c-d）。
此外，血浆中的游离铁离子远高于淋巴液。而铁离子可以促进脂质氧化进而诱导铁死亡。那铁死亡是否会影响黑色素瘤细胞在血液中的存活呢？
使用Liproxstatin-1预处理黑色素瘤细胞后，经静脉将其移植入小鼠，可显著增加黑色素瘤细胞转移的能力（Fig2f-g），但若经淋巴注射则没有影响（Fig2h-i），说明在血液中，黑色素瘤细胞存活受到铁死亡影响，而在淋巴内却并非如此。使用抗氧化物质N-acetyl-L-cysteine或Trolox（维生素E类似物）具有类似的效果（Fig2j-k）。
目前研究认为，诱导铁死亡的经典方式是使膜抵抗过氧化损伤的主要保护性机制失活。谷胱甘肽过氧化物酶GPX4被认为是保护生物膜不受氢过氧化反应的唯一GPX分子，是铁死亡信号通路中的核心调控因子，能够通过中和脂质过氧化物保护细胞。抑制GPX4或者是间接消除GPX4底物等方式能够导致脂质氧自由基的迅速累积，进而破坏生物膜完整性，诱发铁死亡。
因此，为了进一步探究铁死亡对黑色素瘤的重要性，使用CRISPR-Cas9敲除黑色素瘤中的GPX4后经血液注射（Fig2m）可显著降低黑色素瘤细胞能够进行远端转移的能力，经静脉注射（Fig2l）也有一定效果，而经淋巴注射（Fig2n）其转移能力则不受影响。进一步说明了，铁死亡可以限制黑色素瘤细胞在血液中的存活率。
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3.油酸可以保护黑色素瘤细胞免于铁死亡。
为了进一步探究为什么黑色素瘤细胞在血液中相较于在淋巴中更容易发生铁死亡，研究者经皮下移植黑色素瘤细胞，待其发生自发转移后，流式分选出血液中、淋巴中的黑色素瘤细胞进行代谢组学分析（Fig3a）。进行代谢通路差异分析后发现，前5个差异通路中就有3个与脂质代谢相关（Fig3b）。在检测到的57种脂类中，黑色素瘤细胞在淋巴和血液中的脂类差异最大的是油酸。油酸是一种单不饱和脂肪酸，通过减少膜中氧化的多不饱和脂肪酸的数量或密度来抑制铁死亡。用油酸或亚油酸（单不饱和脂肪酸）预处理黑色素瘤细胞12小时，再加入Erastin24小时来诱导铁死亡，发现它们本身并不对细胞数目造成改变，但油酸可以保护黑色素瘤细胞不被Erastin诱导发生铁死亡而导致细胞数目减少，但亚油酸没有这个效果（Fig3c-d）。此外，经过油酸预处理的黑色素瘤细胞转移能力明显高于载体处理或亚油酸处理细胞（Fig3e-f），说明油酸预处理促进了黑素瘤细胞通过血液转移期间的生存能力。尽管在淋巴液和血浆中游离油酸的水平极低且没有显著差异，但淋巴中甘油三酯与磷脂中的油酸总量显著高于血液，且淋巴液中油酸主要存在于甘油三酯，储存于ApoB+囊泡中，而血液中油酸主要存在于磷脂（Fig3g-h）。那油酸对黑色素瘤细胞的保护作用是否需要膜结合呢？大多数人类和小鼠黑色素瘤细胞都表达酰基辅酶a合成酶长链家族成员3（ACSL3），它将脂肪酸转化为脂肪酸酰基辅酶a酯，并与膜磷脂结合，保护细胞免于铁死亡。研究者用油酸预处理对照组与Acsl3KO组小鼠黑色素瘤细胞，再加入Erastin诱导铁死亡，发现：油酸能抑制erastin诱导的铁死亡（Fig3d），而敲除Acsl3则消除油酸的保护作用（Fig3i-j），重新表达野生型的Acsl3能恢复油酸的保护作用。Figure3
根据这些发现，可以提出一个推测：黑色素瘤之所以先发生淋巴转移，是因为黑色素瘤细胞暴露在淋巴后吸收油酸和其他抗氧化剂，从而保护细胞在通过血液传播时免于铁死亡。为了验证这个推测，研究者从同一供体小鼠的原发性皮下肿瘤和转移至淋巴结的肿瘤中分离出小鼠黑色素瘤细胞，并将其经静脉移植到新的受体中。与来自皮下肿瘤的黑色素瘤细胞相比，来自淋巴结的黑色素瘤细胞更容易形成转移性肿瘤，而且这些细胞对Erastin更具抵抗力（Fig3k-m）。总的来说，淋巴可以通过减少氧化应激来保护转移中的细胞，从而在随后通过血液的迁移过程中增加它们的存活率。原文链接：