Ferrostatin-1(Fer-1,铁抑素-1)是一种高效且选择性极强的铁死亡抑制剂。铁死亡是一种铁离子依赖性的、由脂质过氧化物累积引发的调节性细胞坏死,其在多种疾病的发生发展中起着关键作用。下面我将从其化学性质、作用机制及应用研究等方面,为您提供一个更全面的介绍。
一、化学特性化学名称 3-氨基-4-(环己基氨基)苯甲酸乙酯 (Ethyl 3-Amino-4-(cyclohexylamino)benzoate)
CAS RN 347174-05-4
分子式 C₁₅H₂₂N₂O₂
分子量 262.35 g/mol
外观 白色至琥珀色乃至深紫色的粉末或晶体
熔点 约 103-107 °C
纯度 99% (HPLC)
厂家 AbMole
储存条件 需在 0-10°C 下避光密封保存,并充入惰性气体(如氮气或氩气),避免与空气接触。Ferrostatin-1在二甲基亚砜(DMSO)或乙醇中易溶,配制成溶液后应在-20°C下保存,并避免反复冻融,一般可稳定保存约1个月。
二、作用机制Ferrostatin-1抑制铁死亡的核心在于其强大的抗氧化能力,能有效阻止细胞膜上脂质的过氧化损伤。其具体机制主要包括以下几点:
高效清除脂质自由基:在铁死亡过程中,细胞内的铁离子会通过芬顿反应催化脂质过氧化物(PL-OOH)产生大量的脂质过氧自由基(PL-OO·)和脂质烷氧自由基(PL-O·),这些自由基会攻击细胞膜,引发链式反应。Ferrostatin-1能够直接中和这些脂质自由基,尤其是脂质烷氧自由基(PL-O·),从而有效中断脂质过氧化的链式反应。相较于传统的抗氧化剂如Trolox,Ferrostatin-1在抑制由铁离子引发的脂质过氧化方面效率高出数百倍。
独特的"伪催化"循环机制:Ferrostatin-1最显著的特点之一是在抑制脂质过氧化的过程中自身消耗极少。研究表明,Ferrostatin-1分子中的仲胺氮原子可以与铁离子结合。当Ferrostatin-1清除脂质自由基后,其自身会被氧化形成自由基中间体,随后细胞内的亚铁离子(Fe²⁺)可以将其还原,使其恢复活性,从而形成一个"伪催化"循环。这使得极少量的Ferrostatin-1就能持续发挥抗氧化作用。
降低细胞内不稳定铁池:有证据表明,Ferrostatin-1通过与铁离子形成复合物,可能有助于降低细胞内不稳定的铁离子水平,从而从源头上减少活性氧的产生。
由于其卓越的铁死亡抑制能力,Ferrostatin-1在生物医学研究领域已成为探索铁死亡通路及相关疾病治疗潜力的重要工具。目前,它在以下一些疾病模型研究中展现出积极效果:
糖尿病肾病:研究证实,在链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠模型和高糖培养的人肾近曲小管细胞中,Ferrostatin-1能显著减轻肾脏的病理损伤,其保护作用与抑制铁死亡密切相关。
阿霉素肾病:研究表明,Ferrostatin-1能够缓解阿霉素(一种化疗药物)诱导的肾小球足细胞损伤。它能部分逆转铁死亡相关标志物的异常表达,并改善细胞的脂质过氧化水平。
草酸钙结石形成:研究发现,Ferrostatin-1通过抑制铁死亡,可以缓解草酸盐诱导的肾小管上皮细胞损伤、纤维化和草酸钙结石的形成。
神经系统疾病:铁死亡与多种神经退行性疾病的病理过程有关,如阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病等。在相应的实验模型中,Ferrostatin-1显示出保护神经元、延缓疾病进展的潜力。
肺动脉高压:在野百合碱诱导的大鼠肺动脉高压模型中,Ferrostatin-1被证实能够减轻疾病的严重程度。其作用与抑制补体激活、减少促炎细胞因子/趋化因子以及调节巨噬细胞等相关。
肿瘤研究:铁死亡在肿瘤抑制和免疫调节中扮演着复杂角色。一方面,诱导铁死亡可能成为抑制某些肿瘤生长的策略;另一方面,抑制铁死亡也有助于保护正常细胞免受放化疗等带来的损伤。Ferrostatin-1在此领域被广泛用于阐明铁死亡在肿瘤发生发展中的作用,以及评估其作为肿瘤治疗靶点的潜力。
Ferrostatin-1作为首个被发现的经典铁死亡抑制剂,它不仅是我们深入理解铁死亡这一细胞死亡机制的关键工具,也为我们开发治疗与铁死亡相关疾病(涵盖肾脏疾病、神经退行性疾病、心血管疾病及肿瘤等领域)的新策略提供了重要的研究基础和先导化合物。
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