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细胞内谷胱甘肽耗竭
胱氨酸-谷氨酸逆向转运蛋白(system Xc-)由二硫键连接的异二聚体SLC7A11（xCT）和SLC3A2（4F2hc）组成，可输入胞外氧化形式的半胱氨酸、胱氨酸来交换胞内谷氨酸。抑制GSH合成所需胱氨酸的导入最终导致细胞内GSH的水平降低。GSH是一种三肽抗氧化剂，可作为硒依赖性GPX4分解脂质氢过氧化物的过程的辅助因子。因此，Earstin耗尽GSH会间接导致GPX4失活（图2A），使脂质ROS积累引发脂质过氧化。值得注意的是，追溯到1950年代和1970年代的早期观察表明，胱氨酸缺乏可抑制细胞培养物的生长，并且这种类型的细胞死亡可被亲脂性抗氧化剂和铁螯合剂抑制。对GSH合成的直接抑制也足以在某些细胞中诱导铁死亡。例如，使用丁硫氨酸磺胺嘧啶（BSO）抑制谷胱甘肽半胱氨酸连接酶（GCL，GSH从头合成的一种酶），在某些细胞环境中可以诱导铁死亡（图2A）。
GPX4的失活/耗尽
一项蛋白组化学研究表明，铁死亡诱导剂RSL3可与GPX4的活性位点上的硒代半胱氨酸（Sec）共价结合，从而直接抑制GPX4的PL-过氧化物酶活性（图2B）。细胞中GPX4的过表达可增强对RSL3诱导的铁死亡的抗性，而敲低GPX4则促进铁死亡（Yang等，2014）。ML162 、withferin A（WA）和美国食品药物管理局（FDA）批准的抗癌药altretamine等其他化合物也可以通过灭活GPX4（图2B）来诱导铁死亡。FIN56通过结合和激活鲨烯合酶（SQS）（一种参与胆固醇合成的酶）促进铁死亡。此外，脂溶性抗氧化剂辅酶Q10（coQ10）和Sec-tRNA分子的代谢障碍可能会导致GPX4的消耗/失活（图2C）。类似地，GPX4的遗传耗竭导致脂质ROS的快速积累，这些过程可以被亲脂性自由基陷阱和铁螯合剂抑制。
诱导铁死亡的非经典途径
在脂质过氧化机制方面，铁在铁死亡中发挥重要作用。大部分呈Fe2 +形式的小铁池，称为不稳定铁池（LIP），可以通过Fenton反应直接催化自由基形成，并可以进一步引发脂质过氧化。此外，铁和铁衍生物，如血红素或铁硫[Fe-S]簇，对于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氢化物（NADPH）氧化酶（NOX），LOX和线粒体电子转运复合物等可产生ROS的酶的活性至关重要，这些酶可以促进ROS的产生。诱导铁死亡的非经典途径，是指通过增加LIP引发的铁死亡，例如由于血红素加氧酶1（HMOX1）过度活化，铁转运蛋白表达降低或转铁蛋白表达增加等。在Bax/Bak双敲除细胞中，作为铁载体蛋白的全转铁蛋白在氨基酸缺乏时，也会释放铁，诱发铁死亡（表1）。尽管其作用机理仍不清楚，但使用例如氯化铁、血红蛋白、血红素或硫酸亚铁铵的导致铁超载，也会诱发细胞铁死亡（图2D）。
促铁调节剂
由于铁死亡是由ROS、铁和PUFA引起的代谢功能障碍的结果，因此调节铁或能量代谢、脂质合成和氧化应激相关的各种基因和信号通路，可影响铁死亡的敏感性（表2和图3）。
铁代谢
铁是一种氧化还原活性金属，可参与自由基的形成和脂质过氧化的发生（图3C）。因此，铁水平升高可增加铁死亡的发生率。与铁稳态有关的各种基因或蛋白质，包括铁稳态的输入、输出和储存，已被证明可调节铁死亡的敏感性（表2；图3A和3B）。抑制固氮1（NFS1，一种半胱氨酸脱硫剂，由半胱氨酸提供硫从而合成铁硫蛋白），可同时增加转铁蛋白受体（TFRC）水平和降低铁蛋白（FTH）水平，通过激活铁缺乏反应增强细胞发生铁死亡的敏感性。溶酶体通过FTH的降解（铁蛋白吞噬作用）可以积累大量铁（图3D），抑制溶酶体活性或使核受体共激活因子4（NCOA4）沉默（一种转运受体，可将FTH募集到自噬体中降解并释放铁），抑制铁死亡。HMOX1的过度活化，可催化血红素-铁、胆绿素和一氧化碳的降解，通过增加LIP增强铁死亡。HMOX1的抑制或沉默，可抵抗由withaferin A、erastin和Bay 11-7085诱导的铁死亡。然而，HMOX1由于其抗氧化性，在一定活化程度上也可以发挥细胞保护作用；而其毒性作用则归因于在铁蛋白缓冲能力不足的情况下促进了Fenton介导的过氧化物分解，从而使亚铁生成增多。因此HMOX1的过度上调可能导致细胞毒性，而适度上调可能具有细胞保护作用。
脂质代谢
从头合成途径合成的脂肪酸参与磷脂形成，需要在酰基辅酶A合成酶（ACS）催化下将长链脂肪酸转化为酰基辅酶A（CoA），然后在溶血磷脂酰转移酶（LPLATs）催化下进行再酰化。在这过程中，长链脂酰辅酶A合成酶4（ACSL4）可将AA转化为酰化AA，溶血卵磷脂酰基转移酶3（LPCAT3）可催化酰化AA插入PLs。敲除ACSL4或LPCAT3可增强细胞抵抗铁死亡的能力（表2和图3H）。最近，蛋白激酶级联支架蛋白的抑制剂，磷脂酰乙醇胺结合蛋白1（PEBP1），被证明能结合并引导LOX15至多不饱和脂肪酸，之后进入细胞膜，促进铁死亡发生。FIN56可通过甲羟戊酸途径诱导铁死亡发生（图3F）。甲羟戊酸的直接代谢物，异戊烯基焦磷酸盐（IPP）对于胆固醇的生物合成，Sec-tRNA的异戊烯基化以及CoQ10的合成至关重要。抑制胆固醇合成途径中异戊烯基焦磷酸下游的鲨烯合酶（SQS）或鲨烯单加氧酶的活性参与，可抑制铁死亡的发生；反之，他汀类药物抑制异戊烯基焦磷酸合成上游的HMG-CoA还原酶，会促进铁死亡的发生。推测甲羟戊酸可通过以上两种机制影响铁死亡。Sec-tRNA的成熟是将Sec结合至GPX4所必需前提，而抑制异戊烯基焦磷酸合成会干扰Sec-tRNA的成熟。此外，抑制辅酶Q10的产生可导致线粒体呼吸功能异常和氧化损伤。在这方面，补充辅酶Q10可有效抑制铁死亡。
（抗）氧化剂代谢
谷胱甘肽代谢与抗氧化能力能够调节细胞对铁死亡的敏感性（表2）。将NADP（H）丰度作为生物标记物，使用转录组数据分析了60种不同人类细胞系（NCI-60），结果显示细胞系中对受铁死亡刺激的敏感性与对受铁死亡诱导剂的敏感性呈反相关（Shimada et al。，2016a）。当System Xc-（胱氨酸谷氨酸反向转运体）被抑制时，蛋氨酸通过转硫途径提供半胱氨酸将胱硫醚合成谷胱甘肽，从而调节细胞内铁死亡（图3G）。在沉默某些tRNA合成酶（CARS、HARS和EPRS）之后，转硫途径增强，使细胞降低对Erastin诱导的铁死亡的敏感性，提示抑制tRNA合成酶可
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