目前腦卒中已成為我國居民的第1 位致殘和致死原因, 也是全世界成年人持續(xù)性和獲得性殘疾的主要原因[1］。腦卒中是一種因腦部血管突然破裂出血或腦部血管阻塞出現(xiàn)供應(yīng)相應(yīng)腦組織區(qū)域血流中斷而導(dǎo)致腦組織損傷的一種急性腦血管疾病, 其中缺血性卒中發(fā)病率明顯高于出血性卒中, 占所有卒中患者的67.3%～80.5%[2］。大腦由于短暫或持續(xù)的血流供應(yīng)不足而缺乏葡萄糖和氧氣進(jìn)而出現(xiàn)梗死灶, 其中血流灌注嚴(yán)重不足的區(qū)域中神經(jīng)元受到致命損傷且呈不可逆性, 該區(qū)域稱為梗死核心區(qū), 梗死核心區(qū)周圍環(huán)繞著灌注相對不足的缺血半暗帶區(qū), 該區(qū)域神經(jīng)元在一段時間內(nèi)仍處于代謝活躍狀態(tài), 并可根據(jù)治療情況進(jìn)展為神經(jīng)元死亡或存活[3］。目前針對缺血性卒中的治療關(guān)鍵是及時恢復(fù)血流灌注, 挽救缺血半暗帶神經(jīng)細(xì)胞, 以減少缺血對神經(jīng)元的損害。缺血性卒中血管再通治療相關(guān)的缺血再灌注損傷（ischemia-reperfusion injury, IRI）是臨床醫(yī)生面臨的一項重大挑戰(zhàn)。IRI 是缺血性腦卒中的關(guān)鍵病理過程, 由腦組織血流灌注中斷引起, 當(dāng)恢復(fù)腦組織血液灌流時, 不僅未改善可逆性損傷的組織狀態(tài), 反而出現(xiàn)惡性水腫甚至出血等不可逆性損傷的現(xiàn)象。IRI 涉及細(xì)胞中鈣超載、氧化應(yīng)激、線粒體損傷和興奮性氨基酸毒性等多種復(fù)雜的病理生理過程, 可激活凋亡、程序性壞死、自噬、焦亡、鐵死亡及壞死等多種細(xì)胞死亡途徑[4］。研究不同細(xì)胞死亡模式參與腦IRI 的機制可為探索缺血性腦損傷的治療干預(yù)措施提供新方向。目前國內(nèi)外對IRI 相關(guān)多種細(xì)胞死亡模式的報道較少, 尤其國內(nèi)尚未見相關(guān)報道?，F(xiàn)對不同細(xì)胞死亡模式對腦IRI 的影響及其機制進(jìn)行綜述, 旨在為探索缺血性腦卒中新的干預(yù)靶點提供依據(jù)。

1 IRI 概述

當(dāng)缺血性腦損傷發(fā)生時, 在組織低灌注區(qū), 神經(jīng)元線粒體膜受損, 進(jìn)而加重能量消耗, 促進(jìn)細(xì)胞凋亡[4］。發(fā)生缺血性卒中時, 核心區(qū)域血流灌注極低, 梗死核心區(qū)域細(xì)胞因ATP 耗竭, 鈉泵失效, 一方面導(dǎo)致細(xì)胞腫脹, 可能發(fā)生質(zhì)膜破裂；另一方面質(zhì)膜去極化可以開放電壓門控通道和鈣通道, ATP 消耗導(dǎo)致鈣泵失效, 胞內(nèi)鈣超載, 激活蛋白酶、磷脂酶和線粒體通透性轉(zhuǎn)變誘導(dǎo)細(xì)胞壞死。缺血半暗帶區(qū)組織由于側(cè)支灌注相對較高而僅導(dǎo)致神經(jīng)元功能失調(diào), 并不會立即引發(fā)細(xì)胞壞死。缺血性腦卒中的治療目的是挽救神經(jīng)失調(diào)的神經(jīng)元和改善腦功能。

針對缺血性卒中的治療關(guān)鍵是及時恢復(fù)血流灌注和挽救缺血半暗帶區(qū)細(xì)胞, 盡可能減少缺血對神經(jīng)元的損害。在一些患者中, 早期恢復(fù)血流灌注不僅未改善可逆性損傷的組織狀態(tài), 反而加劇了有害影響（出現(xiàn)惡性水腫甚至出血）, 因此基礎(chǔ)和臨床研究中出現(xiàn)的在缺血損傷后恢復(fù)血流使局部組織灌注, 反而導(dǎo)致腦損傷加重的現(xiàn)象即為IRI[5］。IRI 涉及復(fù)雜的病理生理過程, 包括細(xì)胞中鈣超載、氧化應(yīng)激、亞硝化應(yīng)激、線粒體損傷、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、興奮性氨基酸毒性和炎癥反應(yīng)等；IRI 也可激活多種細(xì)胞死亡途徑, 如細(xì)胞凋亡、程序性壞死、自噬、焦亡、鐵死亡和壞死等[6］。

2 IRI 與細(xì)胞不同形式死亡模式

2.1 IRI 與細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡最早由KERR 等[7］在1972 年提出的, 細(xì)胞凋亡是細(xì)胞受調(diào)控的主動死亡過程, 通常發(fā)生在發(fā)育和衰老過程中, 維持組織細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。但在出現(xiàn)疾病或有害物質(zhì)侵襲時, 細(xì)胞凋亡亦可作為一種防御機制。凋亡細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變?yōu)榧?xì)胞收縮, 體積縮小, 呈圓形或橢圓形, 細(xì)胞質(zhì)致密, 細(xì)胞器排列緊密, 核呈紫色碎片, 形成凋亡小體后被有吞噬活性的細(xì)胞快速清除。凋亡過程中細(xì)胞成分被質(zhì)膜包裹起來, 不會釋放到間質(zhì)組織中, 凋亡小體被巨噬細(xì)胞迅速吞噬, 因此凋亡過程不產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[8-10］。凋亡機制涉及蛋白酶級聯(lián)反應(yīng), 在大多數(shù)細(xì)胞中, 半胱天冬酶以無活性的酶原形式廣泛存在, 一旦其中一個半胱天冬酶被激活, 可以激活其他半胱天冬酶, 放大凋亡信號通路, 從而導(dǎo)致細(xì)胞快速死亡。根據(jù)細(xì)胞死亡命名委員 會（Nomenclature Committee on Cell Death, NCCD）2018 年發(fā)布的分類[11］將細(xì)胞凋亡分為內(nèi)源性凋亡和外源性凋亡。

內(nèi)源性凋亡主要由細(xì)胞內(nèi)外的微環(huán)境變化引起, 線粒體外膜通透化（mitochondrial outer membrane permeabilization, MOMP） 為其關(guān)鍵步驟, 最終由含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3（cysteinyl aspartate specific proteinase-3, Caspase-3）等執(zhí)行, 其是一種可調(diào)控性細(xì)胞死亡（regulated cell death, RCD）。 B 細(xì) 胞 淋 巴 瘤2 （B cell lymphoma-2, Bcl-2）家族促凋亡因子Bcl-2 相關(guān)X 蛋 白（Bcl-2 associated X protein, Bax）和Bcl-2 拮抗劑/殺手（Bcl-2 antagonist/killer, Bak） 是細(xì)胞內(nèi)源性凋亡過程中的關(guān)鍵控制點[12］。生理條件下, 無活性的Bax 和Bak 位于線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和胞質(zhì)中, 當(dāng)被細(xì)胞死亡信號激活后, Bax 和Bak 形成同源二聚體, 進(jìn)一步寡聚化, 形成環(huán)形脂質(zhì)孔, 導(dǎo)致線粒體外膜通透化[8-9］, 促進(jìn)釋放凋亡因子如細(xì)胞色素C（cytochrome C, Cyt C）等, 凋亡因子可抑制抗凋亡蛋白作用, 使染色體凝聚DNA 片段化, 還可與胞質(zhì)凋亡蛋白酶激活因子（apoptotic protease activating factor-1, Apaf-1）及含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶9 前體（procaspase-9） 結(jié)合, 形成凋亡小體復(fù)合物, 激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶9 （cysteinyl aspartate specific proteinase-9, Caspase-9）, 進(jìn)而激活凋亡執(zhí)行蛋白Caspase-3, 導(dǎo) 致 細(xì) 胞 發(fā) 生 內(nèi) 源 性 凋 亡[10, 13］。有 研究者[14］在大鼠大腦中動脈閉塞（middle cerebral artery occlusion, MCAO） 模型中發(fā)現(xiàn)：IRI 組大鼠缺血腦組織中Bax 表達(dá)水平升高, Bcl-特大號（Bcl-extra-large, Bcl-xl） 和Bcl-2 表 達(dá) 水 平 降 低, 采用miR-374 激動劑預(yù)處理可逆轉(zhuǎn)Bax、Bcl-xl 和Bcl-2 蛋白表達(dá)水平并減少了腦IRI 后神經(jīng)元凋亡[14］。大 腦IRI 可 導(dǎo) 致 切 割 的Caspase-3 和Bax 蛋白表達(dá)水平升高, 而Bcl-2 蛋白表達(dá)水平降低[15］。

外源性凋亡是由跨膜受體蛋白檢測到的細(xì)胞外微環(huán)境的變化引起, 當(dāng)出現(xiàn)缺血缺氧刺激時, 細(xì)胞外配體與細(xì)胞膜表面的跨膜受體結(jié)合, 與位于胞質(zhì)中受體上的死亡結(jié)構(gòu)域（death domain, DD） 發(fā)生聚合, 進(jìn)而募集Fas 死亡結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白（Fasassociated death domain, FADD）、 FADD/Caspase-8 樣凋亡調(diào)節(jié)蛋白（FADD/Caspase-8-like apoptosis regulating protein, FLIP） 等相關(guān)蛋白；含有死亡效應(yīng)結(jié)構(gòu)域（death effector domain, DED）的FADD 通過同型DD 結(jié)構(gòu)與死亡受體聚合DD 結(jié)構(gòu)相互作用；procaspase-8 和（或） FLIP 的DED 結(jié)構(gòu)與FADD 的DED 結(jié)構(gòu)相互作用, 進(jìn)而形成了死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合體（death inducing signaling complex, DISC）, 促 進(jìn)procaspase-8 發(fā) 生 自 裂解[16-17］, 激 活Caspase-8, Caspase-8 進(jìn) 一 步 激 活Casepase-3, 啟動細(xì)胞外源性凋亡。在大鼠MCAO模型中缺血腦組織中Fas 和FasL 表達(dá)均上調(diào), 且這種上調(diào)趨勢與神經(jīng)元凋亡趨勢一致[18］。在缺血性卒中早期, 鈣網(wǎng)蛋白（calreticulin, CRT）可與FasL 結(jié)合而抑制Fas/FasL 介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡, 表明CRT 是 在IRI 后 不 久 被 激 活 的 潛 在 保 護(hù) 劑[19］。MicroRNA-25 表達(dá)上調(diào)可以通過下調(diào)Fas/FasL 來抑制腦IRI 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[20］。上調(diào)Bcl-2、抑制Bax 和Caspase-3 表 達(dá) 亦 可 抑 制 神 經(jīng) 元 凋 亡[21］, 抑制Caspase-8 的表達(dá)可以促進(jìn)缺血性腦損傷后神經(jīng)元 存 活[22］。研 究[23］顯 示：食 欲 素A （orexin-A, OXA）可通過減弱內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡保護(hù)大腦不受IRI 的影響。HATA 等[24］通過靶向敲除Bcl-2 成功加劇大腦局灶性缺血腦損傷。有研究[25］顯示：缺血后處理是通過磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B （phospatidylinositol-3-kinase/protein kinase B, PI3K-Akt）通路減弱內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡來保護(hù)大腦免受IRI。研究[6］顯示：網(wǎng)狀蛋白1C（reticulon protein 1-C, RTN1-C） 是一種新的神經(jīng)元凋亡介質(zhì), 其表達(dá)量在神經(jīng)細(xì)胞缺血再灌注處理后上調(diào), RTN1-C 的表達(dá)增加可誘導(dǎo)線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)的神經(jīng)細(xì)胞凋亡, 4-PBA 是一種有效的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激抑制劑, 可明顯降低RTN1-C誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)凋亡標(biāo)志物的上調(diào)。

目前廣泛認(rèn)為細(xì)胞凋亡是腦缺血損傷的關(guān)鍵事件[26］。對細(xì)胞凋亡產(chǎn)生抑制作用的藥物可作為治療IRI 的新的治療策略。通過探討腦IRI 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過程的新機制、凋亡標(biāo)志物和干預(yù)靶點可為臨床缺血性腦卒中生物標(biāo)志物及新藥物靶點開發(fā)產(chǎn)生積極的影響。

2.2 IRI 與程序性壞死程序性壞死是由混合譜系激酶結(jié)構(gòu)域樣蛋白（mixed lineage kinase domainlike protein, MLKL）以及在受體相互作用蛋白激酶1（receptor-interacting protein kinase 1, RIPK1）和受體相互作用蛋白激酶3 （receptor-interacting protein kinase 3, RIPK3） 激酶的共同參與下, 出現(xiàn)細(xì)胞外和（或）細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)變化引起, 并由特定的死亡受體如Fas、腫瘤壞死因子受體1（tumor necrosis factor receptor 1, TNFR1） 等, 或病原體識別受體（pathogen recognition receptor, PRR）和Z-DNA 結(jié) 合 蛋 白1 （ZBP1/DAI） 監(jiān) 控 的 一 種RCD, 其主要形態(tài)表現(xiàn)是膜孔形成、細(xì)胞腫脹、細(xì)胞膜劈裂和細(xì)胞內(nèi)容物釋放。在這一過程中, TNFR1 啟動程序性壞死的前提條件是Caspase-8 途徑 的 失 活[27］, 程 序 性 壞 死 需 要RIPK1 和RIPK3 通過其RIP 同型相互作用基序（RIP homotypic interaction motif, RHIM）域相互作用, 且RIPK1和RIPK3 的相互作用是一種特定的程序性壞死信號事件[28］。RIPK1/3 形成“壞死體”并磷酸化MLKL, MLKL 再易位至細(xì)胞膜并誘導(dǎo)細(xì)胞膜破裂[29-30］。RIPK3 對MLKL 的 磷 酸 化 被 認(rèn) 為 是 程 序性壞死誘導(dǎo)的標(biāo)志事件[31］。程序性壞死抑制劑（necrostatin-1, Nec-1） 是RIPK1 激酶活性的有效抑制劑, 可以有效抑制TNFR1 驅(qū)動的程序性壞死[32］。程序性壞死因出現(xiàn)細(xì)胞膜破裂, 釋放出細(xì)胞內(nèi)容物而引起炎癥反應(yīng)。在小鼠MCAO 模型中, 程序性壞死以再灌注時間依賴性方式激活, 而在大腦中動脈永久性閉塞模型中未檢測到p-MLKL；抑制RIPK1 激酶可以阻斷程序性壞死和RIPK1 依賴性細(xì)胞凋亡（RIPK1-dependent apoptosis, RDA）, 抑制炎癥反應(yīng), 減少血腦屏障（blood-brain barrier, BBB） 損傷和缺血性腦損傷的概率[33］。在大鼠MCAO 模型中也發(fā)現(xiàn)：程序性壞死的激活伴隨著BBB 破壞, 采用Nec-1 可以抑制內(nèi)皮細(xì)胞的程序性壞死, 對血腦屏障有保護(hù)作用[34］。抑制程序性壞死不僅可以從保護(hù)神經(jīng)元方面保護(hù)神經(jīng)功能, 還可以通過避免血腦屏障破壞而降低缺血性腦損傷向出血性腦損傷轉(zhuǎn)變的概率[35］。

2.3 IRI 與自噬細(xì)胞自噬是將內(nèi)源性蛋白或細(xì)胞器吞噬并將其包被入囊泡進(jìn)而遞送至溶酶體, 并與溶酶體融合形成自噬溶酶體, 降解其包裹內(nèi)容物的過程, 以維持細(xì)胞本身的代謝需求與某些細(xì)胞器的更新。自噬主要分為3 種：巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬（chaperone-mediated autophagy, CMA）, 其中微自噬的特征是細(xì)胞溶質(zhì)成分通過溶酶體膜內(nèi)陷將直接被溶酶體吸收并降解；與巨自噬與微自噬的非特異性吞噬功能比較, CMA 具有高度特異性, CMA 可選擇性轉(zhuǎn)運含有KFERQ 樣基序的蛋白質(zhì)穿過溶酶體膜；巨自噬則是最普遍和最重要的自噬形式, 巨自噬是通過形成具有雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體包裹胞內(nèi)物質(zhì), 最終與溶酶體融合, 使細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)降解[36-37］。自噬體是由自噬體雙膜延展包裹待降解物質(zhì)后閉環(huán)形成。在哺乳動物中, 自噬體的生成是在細(xì)胞質(zhì)的多個吞噬細(xì)胞組裝位點處開始的[38］。自噬過程包括誘導(dǎo)-成核-延展-閉環(huán)-融合, 哺乳動物中, 誘導(dǎo)受unc-51 樣激酶（ULK1/2）、ATG13、RB1 誘 導(dǎo) 型 卷 曲 螺 旋1 （RB1CC 1）/FIP200 及C12Orf44/ATG101 形 成 的ULK1/2-ATG13-RB1CC1 復(fù)合物調(diào)節(jié), 該復(fù)合物是穩(wěn)定的, 在任何營養(yǎng)狀況下均會形成, 但在營養(yǎng)豐富的條件下, 雷帕霉素復(fù)合物1 （mechanistic target of rapamycin complex 1, MTORC1） 與該復(fù)合物結(jié)合并通過磷酸化使ULK1/2 及ATG13 失活, 而在“饑餓”狀態(tài)下, MTORC1 從復(fù)合體中解離, ULK1/2 及ATG13 被尚未鑒定的磷酸酶部分去磷酸化, 從而使復(fù)合體誘導(dǎo)巨自噬[36］, 其機制尚不清楚, 但PI3K 復(fù)合物（包含ATG14）的活化過程是必需的[39］。對哺乳動物的巨自噬而言, 磷脂酰肌醇3-磷酸鹽（phosphatidylinositol-3-phosphate, PtdIns3P）復(fù)合物產(chǎn)生非常重要[36, 40］。延展過程存在2 種涉及泛素樣（ubiquitin-like, UBL） 蛋白的結(jié)合系統(tǒng), Atg12-Atg5-Atg16 復(fù)合物的形成系統(tǒng)和Atg8/LC3 系統(tǒng)：在哺乳動物的Atg8 樣蛋白中, LC3 的特征最為明顯。在營養(yǎng)缺乏或其他類型的壓力條件下, 哺乳動物細(xì)胞中微管相關(guān)蛋白輕鏈3（microtubule-associated protein light chain 3, LC3）的脂化加速。延展后的吞噬體最終成熟并閉環(huán)后形成自噬體, 自噬體運輸并與溶酶體融合, 稱為自溶酶體, 其中封閉的內(nèi)容物被酸性水解酶降解。產(chǎn)生的大分子通過膜通透性酶轉(zhuǎn)運至細(xì)胞質(zhì)中, 可用于合成蛋白質(zhì)或被線粒體氧化以產(chǎn)生ATP 并促進(jìn)細(xì)胞存活。然而, 當(dāng)巨自噬水平過高或在某些生理條件下發(fā)生巨自噬時, 會導(dǎo)致調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡（regulatory cell death, RCD）的發(fā)生[36］。

在局灶性腦缺血和全腦缺血模型中均可出現(xiàn)巨自噬激活[33-34］。缺血性腦損傷可通過營養(yǎng)消耗、氧化應(yīng)激和蛋白質(zhì)錯誤折疊導(dǎo)致巨自噬激活, 巨自噬清除受損線粒體有利于神經(jīng)元存活, 而非選擇性巨自噬則對神經(jīng)元存活有害[41-42］。巨自噬在缺血期間被激活以產(chǎn)生能量并促進(jìn)細(xì)胞存活[43］。研究[44-45］顯示：巨自噬在腦IRI 的病理過程中起關(guān)鍵作用, 在 這 一 過 程 中, P62 通 過 LC3 相 互 作 用 區(qū)（LC3-interacting region, LIR） 直接 與LC3 結(jié)合, P62 是自噬通量的重要指標(biāo), 抑制自噬后細(xì)胞凋亡水平升高；激活自噬過程后細(xì)胞凋亡減少, 黃芪甲苷可通過降低P62 表達(dá)水平和提高LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值進(jìn)而提高自噬水平, 抑制氧糖剝奪/復(fù)氧（oxygen-glucose deprivation/reoxygenation, OGD/R） 模型HT22 細(xì)胞的凋亡。研究[46］顯示：缺血后處理可通過在早期再灌注期間激活自噬減輕腦IRI。自噬可與其他細(xì)胞死亡途徑相互聯(lián)系并互相影響, 自噬途徑聯(lián)合細(xì)胞其他死亡模式之間的關(guān)聯(lián)機制研究可能為開發(fā)新的缺血性卒中臨床治療提供新靶點。

2.4 IRI 與焦亡焦亡以炎性小體形成、釋放大量促炎因子為特征, 由各種刺激誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡的關(guān)鍵效應(yīng)分子Gasdermins（GSDM）蛋白介導(dǎo)。形態(tài)學(xué)方面, 焦亡兼具壞死（質(zhì)膜完整性破壞）和凋亡（DNA 片段化和核固縮）的雙重特征, 同時伴隨炎癥反應(yīng)。焦亡早期表現(xiàn)出染色質(zhì)濃縮、DNA 片段化和TUNEL 染色陽性等凋亡特征；隨后細(xì)胞膜上會形成眾多直徑為1～2 nm 的孔隙, 使細(xì)胞膜失去完整性, 呈壞死樣表現(xiàn)；最終細(xì)胞腫脹和膜破裂并釋放大量細(xì)胞內(nèi)容物, 引發(fā)級聯(lián)放大的瀑布式炎癥反應(yīng)。與細(xì)胞凋亡、程序性壞死和自噬等細(xì)胞死亡模式不同, 焦亡途徑包括經(jīng)典途徑、非經(jīng)典途徑、Caspase-3/8 介導(dǎo)的途徑和顆粒酶介導(dǎo)途徑[47］。

經(jīng)典途徑由炎癥小體介導(dǎo), 裂解gasdermin D蛋白（GSDMD） 活化并釋放白細(xì)胞介素1β（interleukin-1β, IL-1β） 和 白 細(xì) 胞 介 素 18（interleukin-18, IL-18）。 炎 癥 小 體 組 裝 后, Caspase-1 被活化, 可切割GSDMD 產(chǎn)生C 末端（GSDMD-C）與N 末端（GSDMD-N）, GSDMD-N可在細(xì)胞膜上穿孔導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物外溢, 細(xì)胞外水分子內(nèi)流, 細(xì)胞腫脹、破裂, 發(fā)生焦亡, 另一方面, Caspase-1 還 可 使IL-1β 和IL-18 成 熟, 從 而 釋放出細(xì)胞[48-49］。

非經(jīng)典途徑中, 脂多糖可直接結(jié)合Caspase-4/5的N 端 的CARD 而 激 活Caspase-4/5, 活 化 的Caspase-4/5 可 以 將GSDMD 切 割 為GSDMD-N, 進(jìn)而使細(xì)胞膜出現(xiàn)裂孔[50］；Caspase-4/5 不能直接切割pro-IL-1β/pro-IL-18, 但可以通過NLRP3/Caspase-1 通路介導(dǎo)IL-1β/IL-18 活化劑分泌；同時出現(xiàn)質(zhì)膜孔之后, 鉀離子（K+） 流出, 誘導(dǎo)NLRP3 炎性小體的組裝, 導(dǎo)致細(xì)胞焦亡。

化療藥物可以誘導(dǎo)Caspase-3 介導(dǎo)GSDME/DFNA5 裂解, 形成GSDMD-N 末端[51］；腫瘤壞死因子α 刺激或抗生素化療藥物等, 可促進(jìn)Caspase-8特異性裂解GSDMC 產(chǎn)生GSDMD-N 末端, 并在細(xì)胞膜上形成孔誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡[52］。

顆粒酶A （GzmA） 可在Lys229/Lys244 位點直接水解GSDMB 并形成空隙, 誘導(dǎo)焦亡[53］。焦亡相關(guān)的NOD 樣受體家族pyrin 結(jié)構(gòu)域3（NODlike receptor family pyrin domain containing 3, NLRP3）炎性小體在腦IRI 中起重要作用, 腦缺血誘發(fā)嚴(yán)重的神經(jīng)炎癥反應(yīng), 神經(jīng)元中NLRP3 炎性體誘導(dǎo)驅(qū)動急性缺血性卒中的神經(jīng)炎癥[54］。小膠質(zhì)細(xì)胞焦亡可促進(jìn)細(xì)胞中IL-1 β 和IL-18 的釋放, 促進(jìn)卒中后的炎癥反應(yīng)。抑制小膠質(zhì)細(xì)胞焦亡可減輕腦卒中損傷并促進(jìn)功能結(jié)果[55-56］。GSDMD 是IRI 誘導(dǎo)的繼發(fā)性損傷中的關(guān)鍵蛋白, 其活化是細(xì)胞焦亡的關(guān)鍵過程。GSDMD 促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞焦亡, 敲除GSDMD 可防止Caspase-1 和Caspase-11（典型和非典型炎癥小體依賴性焦亡）介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[57］。在大鼠局灶性腦缺血再灌注模型中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡明顯促進(jìn)缺血再灌注BBB 完整性的喪失、腦水腫、加重缺血再灌注后神經(jīng)元損傷[58］。靶向NLRP3 炎癥小體和細(xì)胞焦亡, 抑制過度炎癥反應(yīng)可能是腦缺血治療的另一靶點。

2.5 IRI 與 鐵 死 亡鐵 死 亡 最 早 由DIXON 等[59］于2012 年命名。鐵死亡是以鐵依賴性脂質(zhì)過氧化為特征的一種RCD, 在病理形態(tài)、生化改變和遺傳特征方面與細(xì)胞凋亡、壞死和自噬皆不相同, 鐵螯合劑和親脂性抗氧化劑等均可抑制其發(fā)生[60］。

調(diào)控鐵死亡的途徑有3 條：GSH/GPX4 途徑、鐵代謝途徑和脂質(zhì)代謝途徑[61］。鐵死亡機制包括谷胱甘肽（glutathion, eGSH）耗竭, 谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione peroxidase 4, GPX4） 失活、鐵代謝、脂質(zhì)代謝和氨基酸代謝失衡。生理狀態(tài)下, 細(xì)胞外鐵主要以三價鐵（Fe3+）形式存在, Fe3+與轉(zhuǎn)鐵蛋白（transferrin, TF）結(jié)合形成TFFe3+復(fù)合物后通過與膜蛋白TF 受體1 （TF receptor 1, TFR1）結(jié)合內(nèi)吞入細(xì)胞, Fe3+被前列腺六次跨膜蛋白3 （six-transmembrane epithelial antigen of prostate 3, STEAP3） 還 原 成 二 價 鐵（Fe2+）, Fe2+由二價金屬轉(zhuǎn)運蛋白1 （divalent metal transporter 1, DMT1）或鋅鐵調(diào)節(jié)蛋白家族8/14（ZIP8/14）介導(dǎo), 儲存在不穩(wěn)定的鐵池和鐵蛋白中；同時Fe2+被鐵轉(zhuǎn)運蛋白（ferroportin, FPN）氧化成Fe3+轉(zhuǎn)運出細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞中Fe2+過量時, Fe2+與H2O2及脂質(zhì)發(fā)生Fenton 反應(yīng)（fenton reaction）, 產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化物（L-OOH）[62］。

跨膜胱氨酸-谷氨酸反向轉(zhuǎn)運體systemXc-是一種廣泛分布于磷脂雙分子層的氨基酸抗轉(zhuǎn)運蛋白。細(xì)胞內(nèi)的谷氨酸及細(xì)胞外的胱氨酸以1∶1 的比例通過systemXc-交換轉(zhuǎn)運, 轉(zhuǎn)運到細(xì)胞中的胱氨酸被還原為半胱氨酸, 參與合成還原型谷胱甘肽（glutathione, GSH）, 因細(xì)胞中半胱氨酸濃度有限, 半胱氨酸是GSH 合成的限速前體。GSH 是GPX4發(fā)揮正常功能的必要輔助因子, GPX4 作為鐵死亡過程中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子, 可將GSH 轉(zhuǎn)化為氧化型谷胱甘肽（glutathione oxidized, GSSG）, 并將脂質(zhì)過氧化物（L-OOH）還原為相應(yīng)的醇（L-OH）, 以減少活性氧（reactive oxygen species, ROS）, 避免脂質(zhì)過氧化物對細(xì)胞膜的破壞[63］。

在缺血性腦損傷中, 鐵死亡會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和功能完整性損傷, 包括BBB 損傷、神經(jīng)元快速死亡及功能障礙。研究[64］顯示：BBB 破壞與血液中鐵進(jìn)入腦實質(zhì)的能力有關(guān), 而鐵過載會加重由Fenton反應(yīng)導(dǎo)致的脂質(zhì)過氧化引起的鐵死亡。因此, 腦組織中鐵含量的變化可反映BBB 功能障礙的程度。缺血性卒中后BBB 被破壞, 使血液中Fe3+在TF 和TFR1 的協(xié)同作用下釋放到腦實質(zhì)中, Fe3+通過DMT1 在STEAP3 的合作下以Fe2+的形式轉(zhuǎn)運至細(xì)胞質(zhì)；鐵過載通過Fenton 反應(yīng)加速脂質(zhì)ROS 積累；System Xc-同時受損, 抑制胱氨酸-谷氨酸交換并減少GSH 和GPX4 的產(chǎn)生；脂質(zhì)和氨基酸代謝失衡加速脂質(zhì)ROS 積累和鐵死亡。研究[65］顯示：在腦缺血性較重的損傷組織中, 出現(xiàn)皮層下白質(zhì)、腦室周圍以及丘腦、基底節(jié)等腦區(qū)有明顯的鐵沉積現(xiàn)象。熱休克蛋白90 （heat shock protein 90, HSP90） 可通過促進(jìn)RIPK1 磷酸化和抑制GPX4激活誘導(dǎo)程序性壞死和鐵死亡[64］。

正常情況下, 生物體內(nèi)可啟動內(nèi)源性機制清除ROS, 但是, IRI 會導(dǎo)致清除功能被抑制和ROS 積蓄, 進(jìn)而導(dǎo)致廣泛的組織損傷, 使機體對氧化應(yīng)激的脆弱性增加。在缺血性腦損傷小鼠模型中, 已發(fā)現(xiàn)自由基產(chǎn)生和過量鐵導(dǎo)致TFR1 上調(diào)和增加外周鐵攝取而導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)和神經(jīng)元死亡[66］。研究[67］顯示：鐵死亡抑制劑可明顯改善缺血性卒中患者的預(yù)后。在大鼠MCAO 模型中應(yīng)用復(fù)方腦肽提取物干預(yù)可以降低TFR1和二價金屬離子轉(zhuǎn)運體1（divalent metal transporter 1, DMT1） 的 表 達(dá) 水平, 增加SLC7A11、GPX4 和GSH 表達(dá)水平, 減少ROS、丙二醛（malonialdehyde, MDA）和鐵的積累, 通過抑制鐵死亡而達(dá)到保護(hù)急性腦缺血誘導(dǎo)的神經(jīng)元死亡的作用[68］。鐵死亡是一種較新型的腦IRI 損傷涉及的細(xì)胞死亡形式, 可成為一種潛在的治療靶點。

2.6 IRI 與銅死亡近期TSVETKOV 等[69］命名了一種新型細(xì)胞死亡方式：銅死亡。銅死亡是通過銅離子與線粒體呼吸中三羧酸循環(huán)重點脂?；煞种苯咏Y(jié)合而發(fā)生的, 導(dǎo)致脂酰化蛋白聚集和隨后的鐵硫簇蛋白下調(diào), 使蛋白質(zhì)毒性應(yīng)激并導(dǎo)致細(xì)胞死亡。這項研究發(fā)現(xiàn)了一條全新的細(xì)胞死亡途徑。目前關(guān)于IRI 與銅死亡相關(guān)研究尚未見報道。研究銅死亡在腦IRI 中的作用機制、銅死亡與其他死亡模式機制之間的聯(lián)系及銅死亡對神經(jīng)細(xì)胞是否存在保護(hù)功能, 可能對改善臨床缺血性腦卒中患者臨床癥狀及預(yù)后提供新的方向。

3 展 望

急性缺血性卒中因其高致死率和致殘率嚴(yán)重危害人類健康, 在腦組織發(fā)生不可逆性損傷之前開通閉塞血管使低灌注區(qū)血液復(fù)流是最有效的治療手段。但I(xiàn)RI 使臨床中對缺血性卒中患者的血管再通治療獲益受到了限制。因此, 針對早期血管再通患者IRI 的臨床干預(yù)策略和相關(guān)機制研究具有積極的公共衛(wèi)生意義。在血管內(nèi)介入治療的基礎(chǔ)上, 探索和發(fā)現(xiàn)IRI 相關(guān)的分子調(diào)控機制, 針對靶點施加聯(lián)合的血管內(nèi)干預(yù)措施, 對擴大血管內(nèi)治療的臨床獲益人群、提高其有效性具有研究價值。

IRI 涉及的可調(diào)控的細(xì)胞死亡模式之間存在著互相轉(zhuǎn)換的可能, 如激活少量Caspase-8 可切割BH3 相互作用域死亡激動劑（BH3-interacting domain death agonist, Bid）, 使其分割為促凋亡蛋白tBid, 亦可激活線粒體途徑細(xì)胞凋亡, 細(xì)胞外源性凋亡可轉(zhuǎn)向內(nèi)源性凋亡[70］。而當(dāng)Caspase-8 被抑制時, 細(xì)胞凋亡可以轉(zhuǎn)為程序性壞死[71］；與鐵死亡相關(guān)的形態(tài)學(xué)改變主要發(fā)生在線粒體中, 而與壞死性凋亡相關(guān)的細(xì)胞器結(jié)構(gòu)變化也包括線粒體結(jié)構(gòu)變化。鐵過載是鐵死亡的一種機制, 可觸發(fā)線粒體通 透 性 轉(zhuǎn) 換 孔 （mitochondrial permeability transition pore, MPTP）開放, 加劇RIPK1 的磷酸化并導(dǎo)致程序性壞死, GPX4 抑制會加重脂質(zhì)過氧化物的產(chǎn)生, 從而誘導(dǎo)鐵死亡的形成[64］。研究[47］顯示： Caspase-3 和Caspase-8 也可以直接切割GSDME/C 誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡, 表明焦亡與細(xì)胞凋亡有關(guān)聯(lián)。上述研究表明細(xì)胞死亡模式之間存在關(guān)聯(lián), 認(rèn)識不同形式的細(xì)胞死亡模式在腦缺血再灌注過程中的作用機制, 探討已知的IRI 涉及的細(xì)胞不同死亡模式之間的關(guān)聯(lián)機制, 有助于研發(fā)針對細(xì)胞不同死亡模式的新型藥物, 對于改善缺血性卒中亦起到更好的作用。