解锁铁死亡研究—细胞模型制备实战与解决方案
Source: Elabscience®Published: 2025-07-22
铁死亡（Ferroptosis）作为一种铁依赖性的新型程序性细胞死亡方式，以脂质过氧化积累和抗氧化防御系统崩溃为核心特征，在肿瘤治疗、神经退行性疾病和代谢性疾病研究中展现出巨大潜力。其独特死亡机制不同于凋亡、坏死或焦亡。今天小E老师将系统阐述铁死亡细胞模型的制备与检测方案，为疾病机制研究和药物开发提供实验工具。
一、调控机理
铁死亡的核心机制在于谷胱甘肽（GSH）耗竭，其主要调控通路包括：谷胱甘肽/GPX4通路、FSP1-CoQ10通路、GCH1-BH4通路以及线粒体DHODH-CoQ通路。当谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）活性下降时，脂质过氧化物无法通过GPX4催化的谷胱甘肽依赖的还原反应被清除，导致脂质过氧化积累。同时，二价铁离子（Fe²⁺）的存在催化了脂质过氧化链式反应的启动和传播，导致脂质过氧化物（尤其是磷脂氢过氧化物）在细胞膜上大量积累，最终破坏细胞膜结构并引发铁死亡。
图1. 铁死亡的调控通路
二、铁死亡检测方案
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检测内容 |
检测方案 |
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疾病模型建立 |
建立能模拟人类疾病中铁死亡过程的细胞模型（原代细胞、细胞系）和动物模型（小鼠、大鼠等）；如CRISPR/Cas9敲除/敲入、shRNA/siRNA敲低、过表达、转基因/条件性敲除小鼠模型等。 |
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关键分子检测 |
GSH/GSSG比值检测、GPX4活性/蛋白水平、SLC7A11/xCT蛋白水平/功能、FSP1蛋白水平/定位/活性、ACSL4蛋白水平等。 |
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铁代谢检测 |
铁离子探针、铁蛋白水平、转铁蛋白饱和度、铁染色检测。 |
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脂质过氧化代谢检测 |
ROS聚集流式/荧光显微镜检测、LPO、MDA、4-HNE检测（生化或ELISA或WB法）、质谱脂质组学分析。 |
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细胞死亡鉴定 |
排除凋亡、坏死、焦亡等（通过形态学观察、caspase活性检测法、LDH释放差异分析、线粒体功能检测、GSDMD检测（生化/WB/ELISA等方法）进行区分）。 |
三、实验结果
01、形态观察和细胞内亚铁离子检测
图2. HepG2细胞使用不同浓度（0、50、100 μM）的RSL3诱导48 h后使用Fe2+探针（E-BC-F101，1:100）37℃孵育30 min，荧光显微镜拍照并分析结果。和正常组的细胞相比，铁死亡的细胞内铁离子积聚增加，细胞形态变化不明显，细胞质内颗粒度明显增加。
02、细胞内亚铁离子、GSH、MDA代谢检测
图3. Raw264.7细胞使用还原型谷胱甘肽（GSH）比色法测试盒（E-BC-K030-M)和丙二醛（MDA）比色法测试盒（测细胞）（E-BC-K028-M）以及细胞亚铁比色法测试盒（E-BC-K881-M）(检测并分析结果，减少ZIP8（SLC39A8编码蛋白）可缓解LPS诱导的MDA和亚铁离子含量升高，并逆转GSH水平的下降。（文献参考PMID: 38103342）
图4. DU145细胞和PC3细胞使用还原型谷胱甘肽（GSH）比色法测试盒（E-BC-K030-M）和丙二醛（MDA）比色法测试盒（测细胞）（E-BC-K028-M）以及细胞亚铁比色法测试盒（E-BC-K881-M））检测并分析结果。（文献参考PMID 39856701）
图5. 软骨细胞使用细胞亚铁离子（Fe2+ ）荧光法测试盒（E-BC-F101）检测牛磺酸处理后IL-1β诱导的软骨细胞中Fe2+浓度的变化。（文献参考PMID：39778769）
03、关键分子GPX4检测
图6. 使用谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）比色法测试盒（E-BC-K883-M）检测5-FU和Erastin处理的HaCat细胞中GPX-4特异性活性水平。（文献参考PMID: PMC11902211）
四、铁死亡研究相关试剂推荐
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产品名称 |
货号 |
应用 |
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谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）活性检测试剂盒 Glutathione Peroxidase 4 (GPX4) Activity Assay Kit |
关键分子检测 |
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总谷胱甘肽（T-GSH）/氧化型谷胱甘肽（GSSG）比色法检测试剂盒 Total Glutathione (T-GSH)/Oxidized Glutathione (GSSG) Colorimetric Assay Kit |
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谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性检测试剂盒 Glutathione Peroxidase (GSH-Px) Activity Assay Kit |
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铁死亡抑制蛋白-1（FSP-1）抑制剂筛选试剂盒 Ferroptosis Suppressor Protein-1 (FSP-1) Inhibitor Screening Kit |
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ACSL4多克隆抗体 ACSL4 Polyclonal Antibody |
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4-羟基壬烯醛（4-HNE）ELISA检测试剂盒 4-HNE(4-Hydroxynonenal) ELISA Kit |
脂质过氧化代谢检测 |
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脂质过氧化物（LPO）荧光法检测试剂盒 Lipid Peroxide (LPO) Fluorometric Assay Kit |
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脂质过氧化物（LPO）比色法检测试剂盒 Lipid Peroxide (LPO) Colorimetric Assay Kit |
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活性氧（ROS）荧光法检测试剂盒（绿色荧光） Reactive Oxygen Species (ROS) Fluorometric Assay Kit (Green) |
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丙二醛（MDA）ELISA检测试剂盒 MDA(Malondialdehyde) ELISA Kit |
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丙二醛（MDA）比色法检测试剂盒（TBA法） Malondialdehyde (MDA) Colorimetric Assay Kit (TBA Method) |
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丙二醛（MDA）比色法检测试剂盒（细胞样本专用）Malondialdehyde (MDA) Colorimetric Assay Kit (Cell Samples) |
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人铁蛋白（FE）ELISA检测试剂盒 Human FE(Ferritin) ELISA Kit |
铁代谢检测 |
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小鼠转铁蛋白（TF）ELISA检测试剂盒 Mouse TF(Transferrin) ELISA Kit |
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总铁结合能力（TIBC）比色法检测试剂盒 Total Iron Binding Capacity (TIBC) Colorimetric Assay Kit |
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细胞亚铁离子（Fe2+）荧光法检测试剂盒 Cell Ferrous Iron (Fe2+ ) Fluorometric Assay Kit |
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MitoBright绿色荧光探针检测试剂盒 MitoBright Green Probe Assay Kit |
细胞死亡鉴定 |
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线粒体膜电位检测试剂盒（JC-1法） Mitochondrial Membrane Potential Assay Kit (with JC-1) |
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流式细胞术用Caspase 3/7活性检测底物 Caspase 3/7 Activity Detection Substrate for Flow Cytometry |
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流式细胞术用Caspase 1活性检测底物 Caspase 1 Activity Detection Substrate for Flow Cytometry |
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乳酸脱氢酶（LDH）活性检测试剂盒（WST-8法） Lactate Dehydrogenase (LDH) Activity Assay Kit (WST-8 method) |
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重组GSDMD单克隆抗体 Recombinant GSDMD Monoclonal Antibody |
五、更多体外模型处理方案参考
细胞铁死亡常用的诱导剂以及体外研究的铁死亡模型推荐以下：
01、 常用诱导剂和抑制剂
①常用诱导剂
·靶向胱氨酸/谷氨酸反向转运体：Erastin、谷氨酸盐、索拉菲尼、柳氮磺砒啶等，这些都可以抑制System xc- 活性；
·靶向GSH：顺铂、荜茇酰胺、丁胱亚磺酰亚胺、DPI2等；
·靶向GPX4：RSL3、FIN56、DPI10、六甲蜜胺等；
·靶向铁离子和ROS：血红素、青蒿素、BAY87-2243、FINO2等。
②常用抑制剂
·铁螯合剂：去铁胺、Deferasirox、姜黄素、铁调素等；
·抗氧化剂：Ferrostain-1、Liproxsrain-1、Trolox、XJB-5-131等；
·ACSL4抑制剂：Troglitazone、Rosiglitazone、Pioglitazone等；
·氮氧化物：TEMPO、PHOXNO等；
·硒补充：硒、甲基硒代半胱氨酸、硒代胱胺等；
·脂氧合酶（LOX）抑制剂：Zileuton、AA861、PD146175、黄芩素等。
02、细胞铁死亡模型
a. 人肝癌细胞HepG2、HA22T/VGH 铁死亡模型：RSL3 （0.1-100 μM）处理72 h；
b. 人胶质母细胞瘤细胞U87和U251z铁死亡模型：RSL3（0.25 μM 和 0.5 μM）处理24~48 h；
c. 人结直肠癌细胞 HCT116 和 LoVo铁死亡模型：RSL3（3~10μM） 处理24 h。
参考文献：
[1] Pan X , Chen K , Gao W ,et al.Circular RNA circBNC2 inhibits tumorigenesis by modulating ferroptosis and acts as a nanotherapeutic target in prostate cancer[J].Molecular Cancer, 2025, 24(1). DOI:10.1186/s12943-025-02234-9.
[2] Srichairatanakool S .Camellia Tea Saponin Ameliorates 5–Fluorouracil-Induced Damage of HaCaT Cells by Regulating Ferroptosis and Inflammation[J].Nutrients, 2025, 17.DOI:10.3390/nu17050764.
[3] Zhang T , Wang S , Lv J X .Identification of ZIP8-induced ferroptosis as a major type of cell death in monocytes under sepsis conditions[J].redox biology, 2024, 69(February):1-14. DOI:10.1016/j.redox.2023.102985.
[4] Zhou, X., Yang, Y., Qiu, X., Deng, H., Cao, H., Liao, T., Chen, X., Huang, C., Lin, D., & Ni, G. (2025). Antioxidant taurine inhibits chondrocyte ferroptosis through upregulation of OGT/Gpx4 signaling in osteoarthritis induced by anterior cruciate ligament transection. *Journal of Advanced Research*. Advance online publication. DOI:org/10.1016/j.jare.2025.01.010.
以上就是铁死亡研究从原理、模型到检测的一站式实战攻略。至此，"细胞死亡大侦探"系列推文已全部发布。若您在实验设计、技术细节或Protocol实施中存在疑问，或希望进一步了解相关研究内容，欢迎随时联系我们的技术团队进行交流，点击联系技术支持！
