2026年7月1日，中山大学附属第三医院的李梓文博士应广州医科大学广州霍夫曼免疫研究所焦仁杰教授邀请，于广州医科大学番禺校区科技大楼327会议室进行了题为“膜磷脂干预与细胞命运调控”的学术报告。
一、膜磷脂过氧化与铁死亡的触发
报告伊始，李博士抛出了一个极具哲学深度的问题：在凋亡、焦亡、铁死亡、铜死亡等纷繁复杂的细胞死亡模式中，是否存在某种共同的、物理层面的共同通路？他基于对大量文献的系统梳理以及自身实验观察，提出了一个核心学术假说：无论死亡信号如何千差万别，细胞走向毁灭的共同物质基础，都是“膜损伤”（Membrane Damage）的不可逆累积。比如，凋亡以线粒体膜通透性改变为不可逆节点，焦亡由Gasdermin家族蛋白在质膜上打孔驱动，铁死亡源于质膜多不饱和脂肪酸磷脂的过氧化损伤，铜死亡则与线粒体膜脂质化修饰异常引发的蛋白毒性应激密切相关。膜，作为细胞与外界最直接的物理边界，同时也是代谢最为活跃的亚细胞结构，其完整性的丧失可能是所有死亡程序的“最后一公里”。
铁死亡的本质是膜脂质过氧化累积所致的氧化性细胞死亡。其核心驱动事件是质膜及细胞器膜上的多不饱和脂肪酸磷脂（PUFA-PL）在铁离子催化下发生脂质过氧化链式反应，引起膜结构的完整性破坏。因此，膜磷脂中PUFA的占比与分布，直接设定了细胞对铁死亡的基线敏感度。与此同时，细胞也进化出了多层次的防御体系：一方面通过GPX4等酶系统将过氧化磷脂还原为羟基化磷脂，另一方面通过调节膜磷脂的脂肪酸组成来降低可氧化底物的丰度。肿瘤细胞在进化中频繁利用这些机制来实现铁死亡逃逸，但其完整的调控网络尚待阐明。
李博士的报告围绕肿瘤细胞通过哪些膜磷脂层面的调控来抵抗铁死亡这一核心问题开展，系统呈现了肿瘤细胞通过膜磷脂代谢重塑来逃避铁死亡的多维度调控机制。
二、膜磷脂饱和度调节：LPCAT1介导的铁死亡抵抗
2.1 耐铁死亡的细胞表现出膜磷脂组成改变
为了探讨铁死亡过程中膜脂过氧化的调控机制，他们利用通过长期梯度施加RSL3、erastin两类经典铁死亡诱导剂处理293T以及骨肉瘤细胞系U2-OS构建了耐铁死亡的细胞系，并检测其膜脂过氧化水平。研究发现铁死亡诱导剂处理后他们的膜脂质过氧化水均降低（图1a，b），说明这些耐铁死亡细胞系具有抗脂质过氧化的能力，提示耐铁死亡细胞依赖于膜磷脂重构来抵抗铁死亡诱导剂引起的脂质过氧化。接下来他们使用非靶向脂质组学评估了亲本细胞和耐铁死亡细胞的膜组分中的磷脂组成。结果表明在耐铁死亡细胞中含有饱和脂肪酸（SFAs）的磷脂水平显著升高，但含有多不饱和脂肪酸（PUFA）的磷脂水平降低（图1c），尤其是PC和PE的饱和脂肪酸含量较高。这些结果表明耐铁死亡细胞对于铁死亡的抵抗可能与膜磷脂重构相关。
图1 耐铁死亡的细胞表现出膜磷脂组成改变
2.2 耐铁死亡的细胞通过LPCAT1优先摄入饱和脂肪酸整合进膜磷脂
为了进一步探究耐铁死亡细胞中膜磷脂的重构机制，他们分别使用不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸处理这些细胞。结果表明仅有在饱和脂肪酸棕榈酸PA处理后可以引起膜磷脂中的相应成分上调，说明耐铁死亡细胞更倾向于摄取饱和脂肪酸掺入膜磷脂中（图2a）。为了进一步验证该结论，他们构建了一种脂肪酸类似物FA-alkyne，通过点击化学标记技术，使该类似物与带有荧光的叠氮化物缀合，在活细胞层面追踪了不同类型脂肪酸的摄取与膜整合过程（图2b）。结果显示，耐铁死亡细胞对棕榈酸PA等饱和脂肪酸表现出明显的摄取偏好，而对花生四烯酸AA、亚麻酸ALA等多不饱和脂肪酸的掺入效率则显著受限（图2c，d）。用饱和脂肪酸预处理亲本细胞，能够明显降低其脂质过氧化水平并增强对铁死亡诱导剂的耐受性。这些结果表明耐铁死亡细胞倾向于将饱和脂肪酸掺入膜中，抑制脂质过氧化和铁死亡。
图2 耐铁死亡的细胞优先摄入饱和脂肪酸整合进膜磷脂。
为了探究饱和脂肪酸掺入膜磷脂的关键调节因子，他们对耐铁死亡细胞及亲代细胞进行了转录组学分析。测序结果显示，与亲代细胞相比，耐铁死亡细胞中磷脂酰基转移酶家族的多个成员出现差异表达，其中LPCAT1的上调最为显著。LPCAT1作为Lands循环中的关键酶，催化溶血磷脂酰胆碱（LPC）与脂肪酰基辅酶A（acyl-CoA）之间的再酰化反应，将溶血磷脂转化为完整的磷脂酰胆碱（PC）。该酶对饱和脂肪酸酰基辅酶A具有明确的底物偏好，定向增加膜磷脂的饱和脂肪酸占比，从而降低膜上多不饱和脂肪酸（PUFA）的水平，从底物层面削弱脂质过氧化的发生。功能实验表明，敲低LPCAT1后能够显著抑制饱和脂肪酸PA掺入细胞膜，并促进不饱和脂肪酸AA掺入细胞膜（图3a-c）。为了进一步探究研究LPCAT1在膜磷脂饱和化方面的作用，他们评估了LPCAT1过表细胞中荧光标记脂肪酸的掺入效率。分析结果表明在LPCAT1过表后显著增强了饱和脂肪酸的渗透效率（图3d）。WB进一步证明与亲本细胞相比，耐铁死亡细胞中LPCAT1的表达升高（图3e）。总之，这些发现表明了 LPCAT1上调有助于耐铁死亡细胞的膜磷脂重构。
图3 LPCAT1是调控耐铁死亡细胞膜饱和磷脂的核心因子。
2.3 功能验证与临床关联
LPCAT1缺失对铁死亡敏感性的影响是显著的。在LPCAT1敲除细胞中，细胞铁死亡率远高于对照组（图4a，b）。同时，GPX4、FSP1等经典通路蛋白的表达未受影响，表明LPCAT1的作用路径独立于已知的铁死亡调控轴。此外，临床数据支持了这一发现的病理意义。TCGA数据库显示LPCAT1在肝癌、胰腺癌和肺癌中普遍高表达（图4c，d），且与不良预后相关。利用构建的肝癌原位细胞异种移植模型与多例临床肝癌PDX模型，进一步表明，LPCAT1水平与肿瘤生长呈现显著的负相关（图4e），为靶向磷脂重塑克服铁死亡耐药提供了体内证据。
图4 LPCAT1是体内肿瘤生长所必需的，抑制LPCAT1通过诱导铁死亡有效抑制肿瘤生长。
三、氧化磷脂的清除与膜修复：PRDX6-GPX4复合物的双酶级联
如果说LPCAT1的作用是在脂质过氧化发生之前改变膜磷脂的底物构成，那么PRDX6-GPX4复合物则代表了另一条防御路径：在氧化磷脂已经生成之后，将其直接清除、修复膜损伤。
3.1 从溶血磷脂积累到PRDX6的鉴定
在解析过氧化磷脂下游代谢的过程中，李博士团队注意到一个此前被忽视的现象：铁死亡诱导剂erastin（抑制胱氨酸转运）或BSO（抑制GSH合成）诱导的脂质过氧化应激中，溶血磷脂（LPC、LPE）的含量同步升高（图5a）。这表明在过氧化磷脂累积的同时，存在一个活跃的磷脂水解过程。溶血磷脂是磷脂酶A2（PLA2）水解的产物（图5b），这意味着必然有一个或者多个PLA2家族成员在铁死亡压力下被激活了。研究团队对35个PLA2家族成员进行了系统性敲低筛选，结果只有PRDX6的缺失能显著抑制溶血磷脂的生成（图5c，d）。此外，PRDX6的缺失会导致过氧化磷脂无法清除并在膜上持续堆积，而过表达PRDX6可以缓解这一现象（图5e）。PRDX6是已知兼具过氧化物酶活性和非钙依赖PLA2活性的独特蛋白，但其在铁死亡中的功能此前未见报道。该结果首次将PRDX6的PLA2活性与过氧化磷脂的代谢联系起来，为后续机制研究指明了方向。
图5 过氧化应激触发PRDX6介导的将氧化磷脂水解为溶血磷脂和游离脂肪酸
3.2 PRDX6作为GPX4的膜定位伴侣
有研究报道PRDX6的缺失可通过抑制硒蛋白（包括GPX4）的合成来增强铁死亡敏感性。然而，在李博士团队的实验体系中，PRDX6敲除并未导致GPX4表达水平的明显下降，提示PRDX6调控铁死亡敏感性的机制并非通过影响GPX4的蛋白丰度。有趣的是，免疫共沉淀实验显示PRDX6能够与GPX4发生相互作用（图6a）。GPX4是目前已知唯一能直接还原膜脂过氧化物的酶，但它主要定位于胞质，在氧化应激下如何被精准招募到细胞膜上一直是一个悬而未决的问题。李博士团队的研究给出了一个清晰的答案。研究表明，在氧化条件下PRDX6与GPX4可以形成稳定的分子间二硫键复合物，而在还原条件下该复合物解离（图6b）。位点突变实验将二硫键的形成定位到PRDX6的C47位点，C47S突变后二者不再结合（图6c，d）。细胞膜组分分离的结果进一步表明，正是依赖这一二硫键，PRDX6将GPX4从胞质转位至细胞膜；PRDX6敲除或C47S突变均使GPX4无法完成膜定位（图6e，f）。PRDX6在此相当于一个氧化应激响应的膜锚定分子，为GPX4提供了时空精准的招募机制。
图6 过氧化应激触发PRDX6通过二硫键与形成GPX4复合物进而介导GPX4膜转位。
3.3 PRDX6-GPX4复合物的“还原-水解”两步级联修复被氧化的磷脂膜
有了膜定位的GPX4和PRDX6自身的PLA2活性，一个完整的膜修复逻辑得以建立。GPX4以GSH为电子供体，先将过氧化磷脂（PL-OOH）还原为羟基化磷脂（PL-OH），解除其细胞毒性；随后PRDX6的PLA2活性水解PL-OH，生成溶血磷脂和游离脂肪酸，将受损分子从膜上移除。在PRDX6沉默的细胞中，仅过表达GPX4无法完全恢复对脂质过氧化的清除能力（图7a-c）。PRDX6在脂质过氧化清除中的功能与其在肿瘤进展中的潜在作用高度一致。李博士团队首先通过公共数据库对PRDX6的临床相关性进行了系统评估。TCGA泛癌数据库与GTEx正常组织数据库的联合分析显示，PRDX6在肝癌、肺癌、肾癌、胰腺癌等多种实体瘤中均呈现显著高表达。以肝细胞肝癌和卵巢癌为重点，PRDX6在上述两种肿瘤细胞系中的表达水平显著高于相应的正常对照细胞系（THLE-3永生化肝细胞、IOSE80永生化卵巢上皮细胞）（图7d）。这些临床证据提示PRDX6高表达与肿瘤恶性进展及不良预后密切相关，也为后续在PDX模型中靶向PRDX6进行体内功能验证提供了病理学依据。
在此基础上，团队依托两组肝癌PDX患者移植瘤模型开展了体内功能验证。体内过表达PRDX6可显著加速肿瘤体积增长；而利用AAV载体沉默PRDX6并联用铁死亡诱导剂IKE后，肿瘤脂质过氧化产物大量累积，肿瘤生长被显著抑制（图7e）。这些结果将PRDX6的临床表达特征与其功能机制直接联系起来，为PRDX6作为临床可靶向的预后标志物和治疗节点提供了充分支持。
图7 PRDX6-GPX4复合物增强氧化膜修复，抑制脂质过氧化和铁死亡进而促进肿瘤进展。
四、膜磷脂MUFA掺入的负向调节节点：PSMD4-ACSL3轴
LPCAT1介导的膜磷脂饱和度调节和PRDX6-GPX4介导的膜损伤修复，在功能方向上都是防御性的。前者降低底物可用性，后者清除已生成的氧化产物。但李博士团队在后续探索中发现，膜磷脂的调控网络中还存在一个方向相反的节点，使得整个调节体系呈现出双向博弈的特征。
PSMD4是19S蛋白酶体的亚基，既往文献主要关注其在泛素-蛋白酶体系统中的作用以及抗凋亡功能。李博士团队在探索凋亡与铁死亡交叉调控的过程中注意到，PSMD4的表达水平与细胞对铁死亡的敏感性之间存在正相关，这与它作为抗凋亡因子的身份形成了鲜明反差。研究表明，在铁死亡应激条件下，PSMD4能够与ACSL3结合并促进其降解。ACSL3负责催化单不饱和脂肪酸（MUFA）生成酰基辅酶A，是MUFA向膜磷脂掺入的关键酶。ACSL3的降解导致MUFA-PL的合成减少，而MUFA在膜中具有中断脂质过氧化链式反应的功能。它的单不饱和结构虽可被氧化，但无法维持链式放大。因此，MUFA的减少使得膜中PUFA的相对比例上升，整体可氧化性增强，细胞因而对铁死亡更为敏感。换言之，PSMD4通过降解ACSL3，间接削弱了膜的抗氧化能力，起到了促铁死亡的作用。
此外，李博士团队也阐明了溶质载体SLC27A4可以通过促进单不饱和脂肪酸 (MUFA) 的选择性摄取，诱导高水平的含 MUFA 的磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺，从而导致对脂质过氧化和铁死亡的抵抗。
五、膜磷脂为核心的铁死亡多维度调控框架
综合上述发现，李博士团队构建了一个以膜磷脂为核心的铁死亡调控框架，包含三个功能维度（图8）。
第一维度是膜脂肪酸组成的主动重塑。LPCAT1通过Lands循环提高膜磷脂的饱和脂肪酸比例，降低PUFA-PL的丰度，相当于从底物层面熄灭了过氧化反应的燃料。
第二维度是氧化损伤后的直接修复。PRDX6-GPX4复合物识别已生成的过氧化磷脂，通过还原-水解两步反应将其从膜上清除，修复膜的完整性。
第三维度是膜组成中保护性成分的负向调节。PSMD4-ACSL3轴通过影响MUFA-PL的合成来间接调节PUFA的相对比例。
三个维度共同服务于同一个生物学目标：维持膜磷脂的化学稳态。肿瘤细胞通过上调LPCAT1和PRDX6来强化防御，而PSMD4则代表了细胞内部一个潜在的促死亡倾向，其功能方向取决于更广泛的信号整合。
上述多维度调控网络提示，单一节点的靶向干预可能不足以彻底瓦解肿瘤的铁死亡防御体系。当某一模块受到抑制时，其他平行调控路径可能发生代偿性激活。这一认识为后续联合靶向策略的设计提供了理论依据：同时阻断膜组成的饱和化重塑与膜损伤的修复通路，有望打破代偿屏障，实现更持久的抗肿瘤效果。
图8 膜磷脂为核心的铁死亡多维度调控框架
六、总结与讨论
李梓文博士的报告从“膜磷脂稳态”这一物理化学层面的视角出发，将三个分子故事整合为一个有机的调控体系。LPCAT1、PRDX6和PSMD4分别代表了膜脂质代谢调控的三个不同维度：磷脂饱和化调节、氧化损伤修复和MUFA平衡调节。它们共同构成了肿瘤细胞逃逸铁死亡的多层防御网络。
值得关注的是，这些发现还启发了对细胞死亡共性的思考。如果膜损伤的不可逆累积是不同程序性死亡模式的共同终末通路，那么膜磷脂的组成和修复能力可能就是细胞在各种死亡信号面前做出“生”或“死”抉择的重要物质基础。
报告结束后，现场师生围绕PRDX6抑制剂的开发前景、PSMD4在不同肿瘤类型中功能异质性的可能机制、以及Lands循环中其他酰基转移酶是否参与铁死亡调控等问题展开了讨论。
七、参考文献
1. Li Z, Hu Y, Zheng H, et al. LPCAT1-mediated membrane phospholipid remodelling promotes ferroptosis evasion and tumour growth. Nature Cell Biology. 2024 May;26(5):811-824.
2. Hu Y, Li Z, et al. Targeting PRDX6-dependent localization and function of GPX4 enhances ferroptosis-mediated tumor suppression. Mol Cell. 2025 Dec 18;85(24):4602-4620.
3. Li Z, Liao X, et al. SLC27A4-mediated selective uptake of mono-unsaturated fatty acids promotes ferroptosis defense in hepatocellular carcinoma. Free Radical Biology and Medicine.
2023 May, 201: 41-54
【报告人】李梓文博士
【撰稿人】马梓文
【校稿人】魏传贤
【策 划】广州霍夫曼免疫研究所学术部
