黄秋霞，邓秋媚，袁 莉，向军军，胡跃强

缺血性中风是全球范围内死亡和致残的主要原因，导致严重的健康问题和社会经济负担[1]。根据2020年美国心脏协会的统计，每年约有79.5万例新发或复发中风病人，其中缺血性中风占所有中风的87%[2]。在缺血性中风中，神经元细胞中活性氧(reactive oxygen species，ROS)的增加会破坏ROS产生和消耗之间的平衡。ROS诱导脂质和蛋白质过氧化，从而导致神经元功能障碍和死亡[3]。研究发现，铁死亡(ferroptosis)与ROS生成之间存在密切关系[4]，并且铁死亡是缺血性中风损伤的重要机制之一[5]。大量文献研究表明，中药提取物及中药复方可干预铁死亡，发挥神经保护作用。本研究就铁死亡在缺血性中风的作用及其中医药干预的最新研究进展进行综述。

1 铁死亡概述及其机制

铁死亡是近年来研究发现的一种全新的细胞程序性死亡方式，是一种因铁依赖性的脂质过氧化物积累引起细胞死亡的调节形式。2008年，Yang等[6]研究发现致癌基因鼠肉瘤病毒(RAS)可上调转铁蛋白受体1(transferrin receptor 1，TFR1)并增加细胞中不稳定的铁库，触发类似非凋亡形式且具有铁依赖性的细胞死亡方式。2012年，Dixon等[7]首次提出铁死亡的概念，认为铁死亡是一种不同于细胞凋亡的新型非细胞死亡，是受铁依赖的膜脂质过氧化作用驱动的细胞死亡的一种调控模式。大量脂质堆积破坏了氧化还原反应的平衡并最终导致细胞死亡，这是一种可调节性细胞死亡方式，与细胞凋亡、坏死以及自噬等方式不同，铁死亡有独特的死亡形式及生物学特性，主要表现在形态、生物化学和遗传上的不同[8]，其主要机制为氧化还原体系失衡，脂质过氧化物的过度蓄积。

2 铁死亡在缺血性中风中的作用

缺血性中风是世界范围内导致死亡和残疾的主要原因，其特点是局部流向大脑的血液突然阻塞，导致不可逆的损伤和神经功能的缺陷。缺血性神经元损伤涉及多种机制，其中氧化应激在缺血性损伤的进展中起重要作用。铁死亡被认为是缺血/再灌注时导致神经元损伤的主要事件之一。缺血/再灌注损伤是缺血性中风最重要的机制之一，抑制Tau蛋白的表达，从而增加神经元中铁的积累而加速铁死亡[9]。研究表明，缺血会提高大脑中不稳定铁水平[10-11]。在缺血脑组织中，由于ROS升高，抗氧化系统的防御能力减弱，随之而来的是氧自由基的过度产生，抗氧化酶的失活，抗氧化剂的耗竭。这会导致多种有害事件，包括脂质和蛋白质的过氧化、DNA损伤和细胞死亡。在大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)模型中，向小鼠鼻腔中注射铁死亡抑制剂liproxstatin-1，已知该途径可透过血脑屏障。结果显示，liproxstatin-1治疗可减轻MCAO诱导的小鼠认知功能障碍[12]，铁螯合作用减轻了缺血再灌注动物模型中的脑组织损伤[13]。通过核磁共振影像学分析发现，单侧缺血性中风病人与正常人相比，同侧丘脑的T2加权成像(T2WI)信号降低，这可能预示在梗死区外围存在异常的铁沉积[14]。

2.1 缺血性中风后的铁代谢障碍 铁参与人类生物学的许多生理过程，是必不可少的金属离子，在调节各种生物过程中起着至关重要的作用。铁是具有氧化还原特性的元素，是许多酶的活性位点。但是，铁作为氧化还原元素，又会促进自由基的产生和脂质过氧化，从而导致氧化损伤和细胞死亡。在生理条件下，转铁蛋白(transferrin，Tf)受体1和转铁蛋白之间的相互作用是大多数细胞摄取铁的主要机制[15]。不稳定Fe2+积累过多，通过芬顿(Fenton)反应产生羟基自由基，通过分解脂质氢过氧化物产生脂质过氧自由基，从而引发脂质过氧化。过量的铁也可以替代其他过渡金属与蛋白质相结合，导致蛋白质功能缺陷和酶活性降低。Tuo等[16]研究表明，永久性或短暂性缺血性中风后，缺血区域中总铁含量增加，铁和铁调节蛋白的表达增加，而铁螯合剂可防止自由基产生并延迟神经元铁死亡。铁调素(hepcidin)被认为是铁稳态的中枢调节因子，主要调控亚铁透铁酶(ferroportin)的铁输出功能，这是目前已知的唯一由哺乳动物细胞表达的铁输出蛋白[17]。一般来说，缺氧会抑制铁调素的表达。然而，最近的一项研究表明，缺氧环境下铁调素具有双向调节作用[18]。铁调素在脑组织中表达[19]，并在与炎症相关的病理条件下上调[20]，增加铁蓄积，促使神经元损伤[21]。有研究显示，在缺血性中风病人中，从症状发作开始的前6 h内血液中铁调素水平增加，缺血性中风期间血液中铁调素的增加表明铁调素从缺血性脑细胞内到细胞外的表达和分泌增加，细胞内铁的输出减少，进一步加重细胞内铁的积累[22]。在缺血的大脑中，铁蛋白升高和铁转运蛋白(Fpn)水平降低、铁调素升高相关[23]。据相关报道，脑出血后Fpn表达明显升高，但在小鼠缺血脑中Fpn表达下调，缺血大鼠大脑皮层、海马和纹状体中铁蛋白水平升高，铁蛋白水平的增加与这些脑区Fpn水平的降低有关，导致细胞内铁的积累[24]。Hepcidin-Fpn轴是一个重要的系统，在包括大脑在内的许多器官中维持铁稳态。因此，靶向Hepcidin治疗是一种潜在的保护神经元免受氧化损伤的方法[17]。此外，铁超载可能通过上调细胞内钙离子而诱导线粒体断裂，在柠檬酸铁铵(ammonium ferric citrate，FAC)刺激下的HT-22海马神经元细胞中，脑动力相关蛋白1(dynamin-related protein 1，Drp1)及其磷酸化位点丝氨酸637(Ser637)表达的发生变化，使脑线粒体去磷酸化而破碎，导致神经元死亡数量增加[25]。

2.2 缺血性中风后的脂质过氧化损伤 铁的基本性质是参与许多氧化还原反应，易发生电子转移这一特征使铁具有潜在的危险，因为铁可以通过Fenton反应将电子提供给O2和H2O2，从而产生羟基或氢过氧自由基和超氧阴离子。这些分子可以氧化核酸、蛋白质和脂质，从而导致细胞损伤、功能障碍，最终导致细胞死亡[26]。自由基诱导的氧化应激长期以来被认为是复氧后缺血/再灌注损伤的致病因素，脂质过氧化是ROS介导的脑损伤的主要结果之一[27]。脂氧合酶(LOX)是形成脂质过氧化物的关键酶。人体内至少有6种LOX亚型，其中12/15-LOX 是一种特殊的亚型，因为它能够直接氧化含有多不饱和脂肪酸(PUFA)的脂质膜并直接攻击线粒体。12/15-LOX 的过度表达可以导致缺血性中风后神经元细胞死亡和血脑屏障破坏，使用12/15-LOX抑制剂可以改善神经系统预后并减轻缺血性中风后的脑水肿。另外，线粒体是内源性ROS的主要来源，铁超载以腺苷5′-单磷酸活化蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate activated protein kinase，AMPK)依赖性的方式促进神经母细胞瘤(SH-SY5Y)细胞中的线粒体产生ROS，使神经元中三磷酸腺苷(ATP)产生缺陷、线粒体复合物I抑制和线粒体凋亡[28]。持续的铁暴露会增加多巴胺能SH-SY5Y细胞中的线粒体ROS水平[29]，而清除线粒体ROS可防止海马神经元铁超载所致的损伤，从而保持线粒体的形态完整性和膜电位[30]。这间接表明在神经细胞中铁累积诱导了脑中线粒体的脂质过氧化损伤。

2.3 缺血性中风后的氨基酸代谢异常 缺血性中风后的氨基酸代谢异常的主要机制是抗氧化体系中的谷胱甘肽(glutathione，GSH)耗竭和谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase，GPX4)失活。GPX4和GSH是铁死亡的内源性抑制剂，其含量与缺血性中风密切相关。GSH耗竭和脂质过氧化是铁死亡的常见原因，但在特定机制上有所不同[31]。GSH作为细胞内抗氧化剂缓冲液，在GPX4的作用下，在体内维持氧化还原平衡[32]，GSH本身及其相关酶的损伤均可导致细胞铁稳态的失衡[33]。在谷氨酸-胱氨酸反向转运系统(也称为Xc-system)中，细胞内谷氨酸以1∶1的方式替代细胞外胱氨酸，可以将其转化为半胱氨酸并用于合成GSH。而溶质载体家族7成员11(SLC7A11)是Xc系统的关键组成部分，通过促进胱氨酸的摄取和GSH的合成来保护细胞免受氧化应激和铁死亡[34]。Wang等[35]研究发现，活化的转录因子3(ATF3)与SLC7A11启动子结合，通过抑制SLC7A11的表达而抑制Xc系统，消耗细胞内GSH，从而促进脂质过氧化。GPX4是铁死亡的重要调控因子，其过表达和敲低可调节12种铁死亡诱导剂的细胞死亡率[36]。当发生缺血性中风时，细胞外谷氨酸的浓度会因谷氨酸摄取减少、胞吐泡释放增加和非泡状谷氨酸释放而升高，从而导致谷氨酸毒性。结果GPX4 的产生被抑制，最终启动铁死亡。在MCAO模型中，GPX4蛋白表达降低，酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(ACSL4)表达升高，谷胱甘肽过氧化物酶活性降低，导致铁的积累。而铁死亡抑制剂liproxstatin-1可以减少MCAO后GPX4的失活，从而减少铁的积累，同时脂质过氧化指标的变化也明显减少。Chen等[37]研究发现，使用罗格列酮抑制ACSL4可以改善缺血性中风后72 h的神经功能，并减少脑梗死体积。Guan等[38]研究表明，香芹酚亦可通过增加GPX4的表达来抑制铁死亡，从而保护缺血再灌注沙鼠的海马神经元。

3 中医药干预铁死亡的研究

目前对于中医药干预缺血性中风铁死亡的相关研究较少，但从现有的研究中发现，中药提取物及中药复方均可有效抑制铁死亡，发挥神经保护作用。

3.1 中药提取物 天麻素是天麻的一种成分，在神经退行性疾病中具有很强的抗氧化活性。Jiang等[39]将小鼠海马神经元细胞与谷氨酸分别放置于存在天麻素和不存在天麻素的培养基中培养。结果发现，天麻素预处理可显著减少谷氨酸诱导的细胞死亡，天麻素通过核因子E2相关因子2(Nrf2)/血红素加氧酶-1(HO-1)信号通路抑制谷氨酸诱导的铁死亡。另有研究表明，天麻素还可增加缺血/再灌注脑中血红素加氧酶-1水平而抑制铁死亡，发挥神经保护作用[40]。

虎杖苷是从何首乌根茎中提取的一种单晶化合物，具有潜在的神经保护作用。Huang等[41]研究发现，虎杖苷可使铁死亡信号分子GPX4、SLC7A11、PTGS2 和ATP5G3 mRNA 水平增加，虽然虎杖苷处理对其蛋白质表达没有显著影响，但是，虎杖苷在体内外均能完全逆转GPX4活性的降低，其作用强于体外经典铁死亡抑制剂Ferrostatin-1(FER-1)。此外，虎杖苷亦可降低急性神经损伤的严重程度。虎杖苷是一种抗氧化剂，可以减少脑缺血再灌注所引起的细胞内ROS增加，改善线粒体功能障碍[42]。

高良姜素是高良姜提取物，具有止痛、消炎、促进血液循环的作用。Guan等[43]通过建立沙鼠双侧颈总动脉结扎脑缺血模型，运用Morris水迷宫测试评估沙鼠的学习和记忆能力。结果发现，高良姜素治疗可降低缺血/再灌注沙鼠大脑中脂质过氧化物的水平，增加SLC7A11和GPX4的表达，并减少细胞死亡的数量。此外，高良姜素处理的沙鼠中铁死亡标志物的表达降低，并且当SLC7A11被敲低时，高良姜素的作用减弱。这些结果表明，高良姜素可以通过增强SLC7A11和GPX4的表达来抑制铁死亡，并减少神经元细胞死亡。

红花素是从红花中提取的一种类黄酮化合物，具有活血止痛的作用，现代药理学研究发现其具有抗氧化和抗炎特性。Guo 等[44]研究发现，红花素减少了MCAO诱导的铁死亡，主要表现在脂质过氧化水平降低和铁死亡相关蛋白表达上。表明红花素可通过减少ROS的释放来减轻缺血/再灌注损伤，改善MCAO模型大鼠的神经功能[45]。

3.2 中药复方 中药复方脑泰方由黄芪、川芎、僵蚕和地龙组成，药效物质基础为黄芪多糖、黄芪甲苷、川芎嗪、阿魏酸、蚓激酶、草酸铵和白僵菌素等，其益气活血功效与抑制神经细胞铁死亡、增强神经细胞抗氧化能力、减少神经细胞凋亡等现代药理作用有较大的关联性。Lan等[46]研究发现，脑泰方治疗可降低转铁蛋白受体1和二价金属离子转运蛋白1(DMT1)的表达水平，减少了ROS、丙二醛(MDA)和铁的积累，并降低神经行为评分。脑泰方治疗可增加SLC7A11、GPX4和GSH的表达水平以及MCAO大鼠中尼氏体的数量。黄连解毒汤由黄连、黄芩、黄柏、栀子组成，具有清热解毒功效。研究表明，黄连解毒汤可恢复GSH及谷胱甘肽过氧化物酶水平[47]，改善神经功能缺损和组织病理学改变，缩小梗死面积。

4 思考与展望

铁死亡机制涉及铁代谢、脂质代谢和氨基酸代谢3个方面。大量的研究表明，铁死亡可加剧缺血性中风病人的大脑缺血区域的组织损害，而铁螯合剂可延缓大脑缺血所致的组织损害。大量的文献研究表明，中医药干预铁死亡具有独特的神经保护作用。但铁死亡在缺血性中风中的研究尚处于早期阶段，铁死亡在缺血性中风的作用机制及其中医药干预方面仍需进一步探索。总之，作为一种新型的细胞死亡形式，铁死亡与缺血性中风的发生发展密切相关，进一步探究铁死亡与疾病发生发展的具体机制和中医药干预措施，有助于加深对缺血性中风的认识，以期为缺血性中风提供更精准的治疗。