双硫死亡（disulfidptosis）是一种由细胞内二硫化物异常积累和肌动蛋白骨架崩塌驱动的调控性细胞死亡。其典型发生于SLC7A11高表达细胞在葡萄糖利用受限、NADPH供应不足的条件下，反映了胱氨酸摄取、细胞还原力与肌动蛋白骨架稳态之间的代谢联系。

        关键词：双硫死亡；Disulfidptosis；SLC7A11；胱氨酸；NADPH；二硫化物应激；肌动蛋白骨架；F-actin；葡萄糖限制；肿瘤代谢

1 双硫死亡的基本特征

1.1 双硫死亡的定义

        双硫死亡是指细胞在还原力不足时无法及时处理摄入的胱氨酸，导致胱氨酸及其他二硫化物异常积累，并诱导肌动蛋白骨架相关蛋白形成异常二硫键，最终造成F-actin网络收缩、细胞骨架崩塌和细胞死亡。其核心执行事件不是Caspase级联、脂质过氧化或Gasdermin成孔，而是二硫键稳态失衡引起的细胞骨架结构损伤。

1.2 双硫死亡的发生条件

（1）SLC7A11高表达

        SLC7A11与SLC3A2共同组成system Xc⁻胱氨酸/谷氨酸反向转运系统。SLC7A11高表达可增强胞外胱氨酸摄取，为半胱氨酸和谷胱甘肽合成提供原料，但同时增加胱氨酸还原过程对NADPH的需求，使细胞形成对葡萄糖代谢和还原力供应的高度依赖。

（2）NADPH供应不足

        葡萄糖缺乏、葡萄糖转运受阻或磷酸戊糖途径受限均可降低胞质NADPH水平，使胱氨酸还原、谷胱甘肽再生和硫氧还蛋白系统受到限制，从而促使胞内二硫化物积累。

（3）胞外胱氨酸持续存在

        葡萄糖缺乏本身并不等同于双硫死亡。只有当SLC7A11高表达细胞持续摄取胱氨酸，而细胞又缺少足够还原力时，才容易形成显著的二硫化物负荷。去除胞外胱氨酸、降低SLC7A11表达或抑制胱氨酸摄取均可减轻该过程。

图1 SLC7A11介导的胱氨酸代谢失衡与双硫死亡发生机制

1.3 双硫死亡与氧化应激

        双硫死亡属于氧化还原稳态失衡相关细胞死亡，但不能简单归因于总活性氧升高。其关键变化是NADPH不足、二硫化物积累和蛋白二硫键异常重塑，因此ROS、GSH或GSSG变化只能作为辅助指标，不能单独用于确认双硫死亡。

2 双硫死亡的核心分子机制

2.1 SLC7A11介导的胱氨酸摄取

        SLC7A11将胞外胱氨酸转运进入细胞，同时输出胞内谷氨酸。正常情况下，进入细胞的胱氨酸被还原为半胱氨酸，并参与谷胱甘肽、蛋白质及其他含硫代谢物合成。当SLC7A11持续高表达时，胱氨酸输入量增加，细胞对NADPH及其他还原体系的需求同步升高。

2.2 NADPH耗竭与二硫化物积累

        葡萄糖充足时，磷酸戊糖途径产生的NADPH可支持胱氨酸还原，并维持谷胱甘肽和硫氧还蛋白系统的还原状态。葡萄糖利用受限后，持续进入细胞的胱氨酸不能被充分转化为半胱氨酸，导致胱氨酸、谷氨酰胱氨酸及其他二硫化物积累，形成二硫化物应激。

2.3 肌动蛋白骨架异常二硫键形成

        二硫化物应激可促使肌动蛋白及其调节蛋白中的半胱氨酸残基形成异常分子内或分子间二硫键，使肌动蛋白丝的聚合、分支、束化和张力分布失衡，最终表现为应力纤维异常收缩、F-actin聚集和整体骨架网络坍塌。

2.4 Rac–WRC–Arp2/3调控轴

        Rac小GTP酶可激活WAVE调节复合物（WRC），进一步促进Arp2/3依赖的分支状肌动蛋白聚合。活跃的Rac–WRC–Arp2/3网络为异常二硫键交联提供了较丰富的骨架结构基础。WRC功能受损可降低部分细胞的双硫死亡敏感性，而Rac信号增强则可能加剧骨架收缩和细胞死亡。

2.5 细胞还原系统的调节作用

        谷胱甘肽系统和硫氧还蛋白系统共同维持蛋白巯基及二硫键平衡。当谷胱甘肽再生能力下降或硫氧还蛋白还原酶受到抑制时，异常二硫键清除能力进一步减弱，可增强葡萄糖限制条件下的二硫化物应激和细胞骨架损伤。

3 双硫死亡的细胞学与生化表现

3.1 细胞形态变化

        双硫死亡细胞常出现快速收缩、铺展面积减小、细胞边缘回缩、基质黏附丢失和细胞脱落。F-actin异常收缩和网络崩塌是其具有代表性的结构表现，但细胞变圆和收缩也可能出现在凋亡、黏附损伤或细胞骨架药物处理后，不能单独作为诊断依据。

3.2 代谢变化

        双硫死亡过程中可出现NADPH下降、NADP⁺/NADPH比值升高、胞内胱氨酸和其他二硫化物增加，以及GSH/GSSG平衡改变。上述代谢指标应与SLC7A11依赖性、还原剂救援和肌动蛋白骨架变化联合分析。

3.3 蛋白二硫键变化

        在非还原条件下进行SDS-PAGE或Western blot，可观察部分肌动蛋白骨架相关蛋白出现迁移改变、高分子聚集或拖尾信号。加入DTT、β-巯基乙醇或其他还原剂后相关信号减弱，可支持异常二硫键形成，但仍需结合具体蛋白及功能结果判断。

3.4 F-actin结构变化

        荧光鬼笔环肽或Actin-Tracker类探针可用于观察F-actin结构。双硫死亡常表现为片状伪足减少、应力纤维异常聚集、肌动蛋白束收缩和骨架连续性下降，可进一步定量细胞面积、圆度、F-actin总强度、纤维方向性和细胞边缘信号分布。

4 双硫死亡与其他细胞死亡方式的区别

5 双硫死亡的实验诱导

5.1 细胞模型选择

        应优先选择SLC7A11内源性高表达且对葡萄糖限制敏感的细胞，并设置SLC7A11低表达、过表达、敲低或敲除对照。除转录水平外，还应检测SLC7A11蛋白表达、膜定位、胱氨酸摄取能力及细胞维持NADPH的能力。

5.2 葡萄糖饥饿模型

        可将细胞转入无葡萄糖或低葡萄糖培养基，同时保持胱氨酸和其他主要营养成分基本一致。实验应设置葡萄糖浓度和处理时间梯度，避免长时间营养剥夺引起普遍ATP耗竭、内质网应激或其他继发性细胞死亡。

5.3 葡萄糖利用抑制模型

        葡萄糖转运抑制剂可减少葡萄糖进入细胞和磷酸戊糖途径来源的NADPH，并可在SLC7A11高表达细胞中诱导双硫死亡。2-脱氧-D-葡萄糖虽然可抑制糖酵解，但其磷酸化产物2-DG-6-P可进入磷酸戊糖途径并支持NADPH生成，在部分模型中能够缓解葡萄糖饥饿诱导的双硫死亡，因此不宜作为限制NADPH供应或直接诱导双硫死亡的工具。

5.4 还原系统干预模型

        在葡萄糖限制基础上抑制谷胱甘肽再生或硫氧还蛋白还原系统，可增强二硫化物积累。此类干预也可能引起广泛氧化损伤，因此需要验证细胞死亡是否仍依赖SLC7A11、胞外胱氨酸和肌动蛋白异常二硫键。

6 双硫死亡的实验判定

6.1 细胞死亡检测

        可采用细胞代谢活性、ATP水平、LDH释放、PI或7-AAD染色评价细胞损伤和死亡。单一活力指标只能证明细胞受损，不能确定死亡方式，应同步分析代谢变化、蛋白二硫键和F-actin结构。

6.2 SLC7A11和胱氨酸依赖性验证

        SLC7A11敲低、敲除或胞外胱氨酸去除应能够减轻葡萄糖限制诱导的细胞死亡。需要注意，在葡萄糖充足条件下抑制SLC7A11可能因GSH合成减少而促进铁死亡，因此SLC7A11干预结果必须结合营养环境和脂质过氧化状态解释。

6.3 NADPH和含硫代谢物检测

        应检测NADPH、NADP⁺/NADPH比值、胱氨酸、半胱氨酸、GSH和GSSG。NADPH下降和胱氨酸积累能够支持二硫化物应激，但仍需结合F-actin崩塌、蛋白二硫键增加和因果性救援实验。

6.4 还原剂救援

        DTT或β-巯基乙醇等还原剂可降低二硫化物负荷并减轻细胞死亡，是验证二硫键依赖性的重要方法。还原剂会广泛影响培养体系中的胱氨酸及蛋白二硫键，实验中应设置还原剂单独处理组和浓度梯度。TCEP更适合用于裂解液、蛋白样品及还原与非还原电泳对照。

6.5 其他细胞死亡方式排除

        可分别使用Caspase抑制剂、铁死亡抑制剂、铁螯合剂和坏死性凋亡抑制剂，并检测Cleaved Caspase-3、脂质过氧化和p-MLKL等指标。相关抑制剂不能有效救援只能用于排除主要执行通路，不能代替双硫死亡所需的阳性机制证据。

7 双硫死亡的调控因素

7.1 BAP1–SLC7A11调控

        BAP1可通过降低SLC7A11表达减少胱氨酸摄取，从而减轻葡萄糖不足条件下的二硫化物负荷。该作用与铁死亡中的结果可能相反，说明SLC7A11对不同细胞死亡方式的影响取决于葡萄糖供应、NADPH状态和脂质抗氧化环境。

7.2 内质网应激反应

        葡萄糖不足和二硫化物积累可同时引起内质网应激。适度的未折叠蛋白反应可能帮助细胞恢复蛋白稳态，而持续应激或抑制适应性反应则可能增强细胞死亡，其具体作用具有明显的细胞类型和时间依赖性。

7.3 细胞密度与代谢状态

        细胞密度可影响葡萄糖消耗、营养竞争、细胞黏附、肌动蛋白张力和SLC7A11稳定性，从而改变双硫死亡敏感性。实验应统一接种密度、培养时间、血清条件和培养基体积，避免将培养条件差异误判为特定通路效应。

8 疾病研究与靶向潜力

8.1 SLC7A11高表达肿瘤

        部分肿瘤通过提高SLC7A11表达增强半胱氨酸和GSH供应，以抵抗铁死亡和氧化损伤，但同时形成对葡萄糖及NADPH供应的高度依赖。限制葡萄糖利用可能因此选择性增加此类肿瘤细胞的二硫化物应激和骨架损伤。

8.2 联合干预策略

        葡萄糖转运或利用抑制可与硫氧还蛋白还原系统干预、Rac–WRC–Arp2/3调控及其他代谢抑制策略联合使用。联合方案需要排除一般性能量耗竭、广泛氧化损伤和非特异性肌动蛋白毒性，并评价正常组织对葡萄糖限制的耐受性。

8.3 非肿瘤疾病研究

        双硫死亡与缺血、神经损伤及其他代谢应激性疾病的关系仍需更多机制实验验证。单纯观察SLC7A11升高或相关基因表达变化不能证明组织中发生双硫死亡，还需要建立二硫化物积累、异常蛋白二硫键和F-actin崩塌的直接证据。

9 产品

9.1 双硫死亡模型构建与二硫键救援产品

9.2 SLC7A11及氧化还原状态检测产品

9.3 F-actin与肌动蛋白骨架研究产品

9.4 其他细胞死亡方式的诱导与排除对照产品

        双硫死亡研究应同时证明葡萄糖或NADPH不足、胱氨酸依赖性二硫化物积累、异常蛋白二硫键形成和F-actin崩塌，并通过还原救援及其他死亡方式排除实验建立完整证据链。

更多相关文章，详见下方：

[1] 细胞死亡的形态学评价实验

[2] 细胞死亡的生化分析实验

[3] 细胞死亡、增殖与代谢活力的染色原理与方法

[4] 细胞因子和炎症

[5] 显微镜形态学观察细胞凋亡

[6] 细胞铜死亡检测

[7] 细胞凋亡信号通路与调控性细胞死亡研究

[8] 铁死亡与免疫代谢互作的分子基础