缺血再灌注损伤（IRI）是与心肌梗死、心血管手术、卒中和器官移植相关的主要临床并发症。缺血期间最初的氧和营养物质剥夺破坏了细胞稳态，而随后的再灌注通过氧化应激、免疫激活和调节性细胞死亡加剧了组织损伤。在IRI涉及的多种细胞死亡途径中，铁死亡——一种由脂质过氧化驱动的、铁依赖性的调节性坏死细胞死亡形式——已成为导致实质损伤和长期器官功能障碍的关键因素。铁死亡由细胞膜内过度的脂质过氧化自我传播循环引发，该循环由未结合的氧化活性铁和分子氧驱动，破坏膜完整性并导致细胞死亡。在生理条件下，细胞通过控制脂质饱和度、不稳定铁池以及细胞膜内自由基链式反应的传播来平衡这一过程。

尽管人们日益认识到铁死亡在IRI中的作用，但临床上尚无获批的疗法能有效靶向铁死亡。当天然防御机制（例如由谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）介导的防御）无法清除磷脂过氧化物时，合成的亲脂性自由基捕获剂（RTA）在临床前模型中已显示出强大的细胞保护作用。然而，第一代铁死亡抑制剂的体内稳定性差和溶解度有限阻碍了临床转化。FXT-001（原名UAMC-3203）是ferrostatin-1的同类最佳类似物，在多个铁死亡驱动的疾病模型中展现出良好的药物特性和治疗潜力。现有研究已证明，抑制铁死亡可减轻啮齿动物肝脏、肾脏、心脏、肠道、胰腺、大脑的IRI。此外，丙二醛（MDA，一种脂质过氧化生物标志物）循环水平升高与肝移植受者的不良预后相关，这突显了铁死亡在移植中的临床相关性。

对于终末期器官衰竭患者，器官移植仍是一种挽救生命的疗法，然而有10%-20%的等待名单上的患者在获得移植物前就已死亡。为扩大供体库，移植中心越来越多地依赖高风险器官，对此，机器灌注已成为评估和离体改善移植物质量的一种有前景的策略。这一灌注窗口为药物干预和限制植入前铁死亡介导的损伤提供了独特机会。

在一项新的研究中，研究人员报告了下一代铁死亡抑制剂（FXT-002和FXT-003）的研发进展，并证明FXT-001在猪肝、猪肺及人肺的离体灌注模型中，对脂质过氧化驱动的损伤具有强大的保护作用。这些发现为在临床移植及其他IRI相关疾病中靶向铁死亡提供了转化基础。

具有良好特性的先导铁死亡抑制剂

为完成FXT-001的先导优化（图1A），研究人员进行了全面的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）及安全性分析。FXT-001在纳摩尔浓度下能有效抑制铁死亡细胞死亡，在宽pH范围（pH 2-7）内表现出高热力学溶解度，并根据实验测定的LogD7.4和预测的计算logP（cLogP）值显示出中等的亲脂性（图1B）。该化合物在磷酸盐缓冲盐水（PBS，pH 7.4）以及小鼠和人血浆中长达2小时内高度稳定，且能与血浆蛋白结合（图1B）。FXT-001在小鼠、人和大鼠微粒体中表现出中等程度的内在清除率（图1B）。相比之下，在犬和迷你猪微粒体以及所有受试物种的肝细胞中，其清除率较高（图1B）。

体外毒理学评估显示低细胞毒性，从而产生了有利的选择性指数（图1C）。未观察到线粒体毒性、遗传毒性、心脏毒性、致突变性或反应性代谢物形成的迹象（图1C）。在高等微摩尔浓度下，观察到了磷脂沉积症的证据（图1C），这是阳离子两亲性药物的已知类别效应，也是组织磷脂蓄积的潜在风险因素。²³ 除对存在咪达唑仑情况下的CYP3A4有中度抑制作用外，FXT-001对主要的细胞色素P450（CYP450）酶未显示出相关抑制作用（图1C）。脱靶筛选鉴定出13种抑制率>50%的蛋白，其中多数主要在中枢神经系统表达（图1C）。

图1. FXT-001表现出良好的ADME特性、药代动力学和安全性-毒性特征

小鼠静脉给药后的药代动力学分析显示血浆水平呈时间依赖性下降（图1D），这表明存在快速的组织再分布。相应地，在0.5小时时，肾脏、肝脏、肺、心脏、附睾脂肪和腹股沟脂肪组织中的FXT-001浓度最高，随后随时间下降（图1E）。与其体外血脑屏障（BBB）通透性缺乏（图1B）一致，仅检测到低且间歇性的脑浓度（图1E）。口服生物利用度有限（图1D）。

为加强临床前研发管线，他们鉴定出了两种下一代类似物FXT-002和FXT-003。从他们实验室合成的超过250种自由基捕获化合物库中，FXT-002和FXT-003被选为表现最佳的候选化合物。这两种类似物均保留了FXT-001的效力和溶解度，同时表现出更高的微粒体稳定性且无磷脂沉积症证据。静脉给药后，它们显示出与FXT-001相似的药代动力学特征，其中FXT-002尤其表现出改善的口服生物利用度。

在铁过载诱导的多器官功能障碍小鼠模型中，FXT-002和FXT-003显示出与FXT-001相当的治疗效果，显著降低了血浆损伤标志物。此外，在此极度严重的损伤模型中，两种化合物均提高了存活率，挽救了50%-60%的小鼠，其程度与FXT-001相似。总之，这些发现支持FXT-001作为一种具有良好药物特性的有前景的先导化合物，并突显FXT-002和FXT-003作为具有良好药代动力学和安全性特征的下一代铁死亡抑制剂。

FXT-001调节脂质自由基链式反应和亚细胞铁稳态

为阐明FXT-001的作用机制（MoA），他们合成了一种具有生物活性的含炔烃类似物（C1FXT-001），利用共聚焦荧光显微镜进行原位点击标记和细胞成像（图2A）。共定位分析揭示了其在亚细胞区室中的广泛分布，在线粒体中显示出特别强的相关性，其次是内质网、内溶酶体和高尔基体（图2B、2C）。

为测试亲脂性的功能作用，他们设计了两种亲脂性降低的类似物：L1FXT-001（cLogP = 0.4）和L2FXT-001（cLogP = 2.4）（图2D）。通过荧光抑制自氧化（FENIX）试验评估，两种化合物在脂质体膜中均未表现出RTA活性（图2F），尽管在2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）试验中保留了与FXT-001相似的抗氧化能力（图2E）。一致地，这两种类似物均未能保护细胞免受ML162诱导的细胞死亡，这与FXT-001观察到的强保护作用形成对比（图2G）。

图2. FXT-001控制亚细胞脂质自由基传播和铁稳态

为进一步探究膜相互作用，他们在磷脂双分子层中对FXT-001和L1FXT-001进行了伞形采样（US）和经典分子动力学（cMD）模拟。FXT-001显示出稳定的插入，其哌嗪部分与磷脂头部基团相互作用，亲脂性核心嵌入酰基链内，这与有效的膜定位RTA活性一致（图2H）。相比之下，L1FXT-001在易位进入膜时表现出正的平均力势（PMF），表明其插入特性在能量上不利（图2H）。

FXT-001中的邻苯二胺部分有助于其RTA活性，并且已知能结合铁。为探究这一部分的功能重要性，他们通过将苯胺氮替换为羰基，合成了无活性类似物RFXT-001（图2I）。此修饰消除了DPPH和FENIX试验中的抗氧化活性（图2J和2K），并通过核磁共振（¹H NMR）评估发现其消除了Fe³⁺结合能力。值得注意的是，FXT-001改变了细胞内铁分布，使用线粒体特异性Fe²⁺ turn-off荧光探针（图2M）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）（图2N）测量，发现线粒体铁含量增加。同时，使用溶酶体特异性Fe²⁺ turn-on荧光探针（图2L）观察到化学活性的溶酶体Fe²⁺减少。在用RFXT-001处理的细胞中未观察到这些效应（图2L–2N）。与这些发现一致，在细胞模型中观察到的FXT-001的铁死亡保护作用在替换为RFXT-001后消失（图2O），在体内铁过载诱导的多器官功能障碍模型中，对血浆损伤标志物的降低作用也同样消失。总之，这些发现证明FXT-001的功效关键取决于其亲脂性锚定基团和邻苯二胺部分，这对于抑制亲脂性自由基链式反应以及在直接结合后调节亚细胞铁分布至关重要。

FXT-001在猪移植模型中减轻肝损伤并改善肝功能

脂质过氧化在低温条件（4°C）下进行，FXT-001有效抑制了人上皮细胞（HT1080）中ML162诱导的铁死亡细胞死亡。类似地，在静态冷保存（SCS）后，猪肝和胆管组织中均观察到MDA水平升高，表明冷缺血期间存在氧化应激。组织浓度分析证实，在猪模型中通过冷灌注液和保存液给予FXT-001后，其在肝脏中蓄积。经历4小时冷缺血的猪肝中，肝脏浓度范围为0.08至0.48 μM；而预先经历1小时热缺血后，浓度范围为0.44至2.47 μM。

为评估治疗效果，在猪模型的心脏死亡后捐献（DCD）肝脏中研究了FXT-001，该模型包括1小时热缺血和6小时用含白细胞的血液进行离体再灌注，以模拟移植（图3A）。猪肝通过后台冲洗和SCS保存液接受载体或FXT-001处理。经过4小时SCS和6小时再灌注后，肝细胞损伤标志物，包括天冬氨酸氨基转移酶（AST）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）和乳酸脱氢酶（LDH）均显著升高（图3B–3D）。FXT-001处理随时间显著降低了ALT水平（图3B），并且与载体对照组相比，灌注液中AST释放的曲线下面积（AUC）降低了40%。

图3. FXT-001在临床前肝脏DCD模型中改善肝损伤和功能

两组均有胆汁产生（图3E）、葡萄糖（图3G）和乳酸（图3H）逐渐降低，并在再灌注期间保持稳定的pH值。尽管FXT-001处理与胆汁产生非显著性增加相关，但胆汁体积与AST水平呈负相关（图3F），证实了损伤较小的肝脏具有更好保持的利胆功能。FXT-001显著改变了葡萄糖代谢，在再灌注开始（30分钟）时观察到更高的葡萄糖浓度，处理组肝脏的葡萄糖清除显著更快（图3G）。由于葡萄糖摄取主要发生在易缺血的中央静脉周围肝细胞，这些发现表明FXT-001保护了最易受IRI影响的肝小叶区域。

FXT-001不影响促炎细胞因子（白细胞介素[IL]-1β、IL-6、IL-8和肿瘤坏死因子[TNF]-α），但显著增加了IL-10，而促纤维化的TGF-β总体降低不显著。组织病理学损伤评分、4-羟基壬烯醛（4-HNE）和末端脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记（TUNEL）染色以及脂质组学特征（图3K–3N）在各组之间相似，这可能反映了肝损伤的区域异质性。同样，肝组织、胆管组织和胆汁中的MDA水平保持不变。然而，FXT-001处理组的灌注液MDA浓度在直到5小时的时间点均显著降低，并且GPX4降解在再灌注结束时似乎减弱。

尽管将铁死亡与移植损伤相关联的临床数据有限，但这些证据对于治疗转化至关重要。为此，他们首先分析了116名肝移植受者在围手术期至术后第5天采集的血浆样本中的脂质过氧化程度。相对血浆MDA水平在再灌注早期显著升高，在再灌注后30分钟达到峰值（图4A和4B），并且与再灌注后30分钟和6小时（图4C）的血清AST浓度相关。值得注意的是，在再灌注后6小时AST > 2,000 IU/L的患者中检测到更高的MDA水平（图4D），该阈值被接受为预测移植物衰竭和患者生存的严重肝IRI的替代生物标志物。相比之下，有或没有早期同种异体移植物功能障碍（EAD）的患者之间，MDA浓度没有显著差异，并且MDA与既定的EAD风险因素如供者年龄、供者类型、冷缺血时间或终末期肝病模型（MELD）评分均无相关性。

图4. 肝移植期间早期脂质过氧化爆发

为进一步评估脂质过氧化在大动物模型中的转化相关性，他们检测了17只接受原位猪-狒狒心脏异种移植的狒狒的血浆。在这种情况下，MDA水平在体外循环后1小时内达到峰值，与人肝移植受者中观察到的脂质过氧化早期增加相呼应。这些发现表征了心脏异种移植中的脂质过氧化动态，并进一步证实了铁死亡在跨物种和器官类型的移植物损伤中的作用。

综上所述，这些来自人类和大动物的数据将MDA（脂质过氧化的替代指标）确定为急性移植损伤的快速且机制相关的标志物，并证明FXT-001通过在临床相关的猪模型中预防磷脂过氧化来减轻肝脏损伤并改善移植物功能。

FXT-001减轻猪和人类供体肺的肺损伤

鉴于生理条件下肺组织的高组织氧分压（PO2）以及通过肺血管系统的心输出量，他们假设肺组织可能相对抵抗铁死亡。为验证这一点，他们首先尝试通过在离体肺灌注（EVLP）系统上维持的非损伤猪肺中给予铁过载（300 mg kg⁻¹ FeSO₄）来诱导急性肺损伤。该常温平台允许在体外进行受控的机械通气和代谢活动。值得注意的是，在1小时内，肺部出现严重的液体积聚和功能恶化，同时灌注液中MDA水平显著升高，表明迅速且严重的脂质过氧化。

接下来，在猪EVLP模型中研究了FXT-001的效果（图5A）。供体肺经受3小时热缺血，随后进行8小时EVLP以确保可重复的肺IRI。再灌注开始时，肺随机接受通过灌注液给予的载体或FXT-001处理。非损伤肺在相同条件下作为基线对照。所有组的基线血流动力学和灌注液参数具有可比性（图5B）。

图5. FXT-001在EVLP期间保护猪肺移植物

通过湿干（W/D）重量比（血管外肺水和毛细血管渗漏的金标准）量化肺损伤。与载体相比，FXT-001处理显著降低了右下叶活检组织中的W/D比值（图5C），在5个移植物中的3个中观察到显著效果。与无缺血对照组相比，载体处理的肺显示出显著更高的W/D比值，证实了损伤的严重程度。为捕捉区域性器官差异，对左肺进行的基于计算机断层扫描（CT）的肺密度测量显示，FXT-001处理的肺含水量降低（图5D），CT密度与W/D比值强相关（图5E）。EVLP结束时肺移植物代表性的CT图像显示在图5F中。

通过生理学参数进一步评估移植物性能。在静态顺应性（Cstat）（图5G）、肺血管阻力（PVR）或氧合能力（动脉血氧分压[PaO2]/吸入氧浓度[FiO2]比值）方面未观察到显著差异。组织病理学损伤（苏木精-伊红[H&E]）和4-HNE染色在处理组和未处理组肺之间无差异。FXT-001处理显著降低了灌注液中IL-6和IL-8的水平（图5H和5I），而干扰素（IFN）-γ、TNF-α、IL-1β和IL-10水平未受影响。在FXT-001组中，7小时和8小时时连续灌注液样本中的MDA水平显著降低，表明脂质过氧化受到抑制（图5J）。

为评估转化潜力，他们在一个复健方案中将FXT-001应用于因潜在（肺）病理学原因或后勤原因质量过低而被拒绝用于移植的人供体肺（图6A）。将左右肺分离，并在使用STEEN保存液的分离式EVLP系统上同时灌注，一个肺接受FXT-001，另一个接受载体（图6B）。FXT-001减少了血管外肺水，表现为更低的W/D比值、更少的重量增加（图6C和6D）以及更好保持的顺应性（图6E）。EVLP结束时人肺移植物代表性的CT图像显示在图6F中。两组之间的细胞因子（IFN-γ、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8和IL-10）和MDA水平无差异。总之，这些结果确立了铁死亡是肺移植物损伤的一个以前未被认识的驱动因素，并证明了铁死亡抑制剂FXT-001处理在猪和人类供体肺中均能提供功能和生化保护。

图6. FXT-001在EVLP期间保护人肺移植物

讨论

本研究确定了FXT-001是一种有效的、具有药物特性的铁死亡抑制剂，对易受IRI影响的多器官系统具有转化潜力。通过严谨的药理学分析、机制表征以及在临床相关的猪和人离体肝脏及肺灌注模型中的验证，他们证明FXT-001能够减轻与铁死亡相关的组织损伤并保持移植物功能。下一代铁死亡抑制剂FXT-002和FXT-003具有有前景的药代动力学和安全性特征，可能会进一步加强转化管线。

他们观察到FXT-001具有细胞器特异性定位，主要在线粒体中，其次在内质网和内溶酶体中，这些分别是参与铁死亡传播和启动的亚细胞区室。在机制上，FXT-001的邻苯二胺部分对于抑制亲脂性自由基链式反应和调节亚细胞铁分布至关重要，从而直接影响铁死亡。值得注意的是，最近的研究表明溶酶体铁以及溶酶体到线粒体的铁转运有助于铁死亡的易感性。缺乏亲脂性锚定或铁结合/自由基捕获能力的结构相关类似物未能抑制脂质过氧化或提供细胞保护。补充性的计算机模拟进一步支持膜分配的功能重要性，并表明FXT-001的两亲性是其能够原位防止脂质氧化的基础。FXT-002和FXT-003的研发基于这些发现，旨在优化微粒体稳定性并最小化磷脂沉积症风险，这是阳离子两亲性化合物共同关注的问题。两种类似物在体内均显示出相当的挽救生命效果，进一步证实了铁死亡通路作为急性器官衰竭中可成药靶点的有效性。

在猪和人肺移植物中，使用FXT-001进行药物抑制显著改善了再灌注损伤的关键临床指标，包括W/D比值、水肿形成和肺顺应性，并减少了生物MDA的积累。在猪肝移植物中，FXT-001保留了再灌注后的代谢功能和细胞完整性，证据是转氨酶释放减少、利胆功能改善以及葡萄糖清除率调节，这表明对易缺血的中央静脉周围肝细胞具有保护作用。

在临床移植中，器官保护措施可以在供体中、静态（低温）保存期间、动态机器灌注期间或移植后受者中实施。重要的是，他们证明了在静态和动态保存期间以及早期再灌注期间均存在持续的脂质过氧化。因此，在这些时间间隔内进行特异性器官治疗是铁死亡抑制临床转化的可行策略。然而，可能需要额外给药以避免抑制剂的部分耗尽，并进一步减少再灌注结束时的MDA积累。虽然他们的灌注模型既作为治疗平台又作为移植的替代品，但ADME/药代动力学研究尤其支持受者导向治疗的潜力。最后，由于临床移植中的器官损伤通常在获取前就已在供体中启动，未来的应用也可能探索基于供体的给药策略。

铁死亡越来越多地被认识为免疫稳态和移植后免疫反应的潜在调节因子。在实验性肝脏灌注环境中，观察到的IL-10增加和TGF-β略微降低表明存在部分免疫抑制但非纤维化的微环境。在猪肺中，基于IL-6和IL-8的抑制，免疫反应减弱。这种反应在人肺移植物中不存在，可能是由于严重的额外基础临床供体损伤或使用无细胞灌注液所致。

虽然MDA水平与人肝移植受者的肝损伤相关，但缺乏对EAD的特异性，这表明其他细胞死亡途径也可能导致移植物损伤，并且该生物标志物的预测能力主要限于再灌注后的最初几小时。

重要的是，在EVLP期间向具有不同基础病理的人供体肺给予铁死亡抑制剂，可将血管外肺水的发展减少约20%。由于人体实验数量有限，这些数据是描述性的，而非具有统计效力。尽管如此，鉴于原发性移植物功能障碍与短期移植后发病率和死亡率之间的强相关性，减少水肿形成的干预措施仍然至关重要。总体而言，当前工作通过在风险器官中模拟早期移植反应并评估移植物适用性的临床相关生物标志物，为FXT-001在器官保存中的治疗潜力提供了概念验证。

总之，他们的发现表明，脂质过氧化在移植后第一小时内达到峰值，导致移植相关器官损伤，并将FXT-001及其类似物定位为有前景的临床转化先导候选物。FXT-001是首创的静脉注射铁死亡抑制剂，具有高水溶性和足够的半衰期，旨在IRI和离体器官保存期间保护外周器官。除移植外，铁死亡抑制剂的影响是深远的。任何经历缺血的器官或器官系统——从大手术中的手术钳夹，到卒中、心肌梗死、一般血栓形成和危重症中的灌注不足——都可能受益于再灌注时靶向性的铁死亡阻断。通过将铁死亡生物化学的基础性见解与大动物和人体组织模型中的临床前疗效相结合，这项工作为在广泛的缺血性疾病中靶向治疗铁死亡奠定了基础。

这项研究的局限性

尽管FXT-001降低了灌注液MDA水平并改善了器官功能，但肝和肺移植物中的组织病理学损伤标志物基本保持不变。这可能反映了组织损伤的区域异质性或由于采样限制导致的敏感性有限。此外，FXT-001在不同模型中显示出对炎症细胞因子的不一致调节，这可能表明铁死亡仅间接促成IRI复杂的免疫生物学。最后，虽然他们的研究未包括体内移植物或受者存活率，但这些终点应在首次人体研究中解决。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Geraldine Veeckmans et al, Ferroptosis inhibition enhances liver and lung graft function, Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.04.024.