劉曉萍，毛德文 ，林玉培，廖瑩瑩，莫世聰，羅銀冰，李飛燕

（1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)，廣西 南寧 530001；2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院肝病科，廣西 南寧 530023）

2015 年世界衛(wèi)生組織發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示：亞太地區(qū)因肝病造成的死亡有628 444 例，占全部死亡人數(shù)的20.11%，肝病給亞太地區(qū)帶來了巨大的健康挑戰(zhàn)［1］。細(xì)胞死亡在推過各種形式肝病的進(jìn)展中起著關(guān)鍵作用。細(xì)胞死亡是氧化組織損傷和器官功能障礙的關(guān)鍵致病過程，包括細(xì)胞凋亡、線粒體通透性轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)的壞死、壞死性凋亡、焦亡、鐵死亡等形式。其中，鐵死亡是近年來提出的一種新型細(xì)胞死亡形式，其特征是自由基產(chǎn)生、脂肪酸供應(yīng)和脂質(zhì)過氧化物累積［2］。隨著對(duì)鐵死亡認(rèn)識(shí)的加深，發(fā)現(xiàn)其在許多疾病的發(fā)生和發(fā)展中起著重要的調(diào)節(jié)作用，包括腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、缺血再灌注損傷、肝損傷、急性和慢性腎臟疾?。?］，為治療這些疾病提供了新的線索。各種肝病的進(jìn)展通常伴隨肝細(xì)胞死亡，作為一種新型細(xì)胞死亡形式的鐵死亡，被越來越多的證據(jù)證明，其與不同類型的肝病之間存在關(guān)聯(lián)［4］，故通過了解鐵死亡在肝臟疾病中的病理生理過程，與鐵死亡相關(guān)的靶點(diǎn)和藥物將有望為肝臟疾病的診斷、治療和預(yù)后提供一種新的治療策略。因此，本文將簡(jiǎn)要介紹鐵死亡的概念和機(jī)制，并總結(jié)鐵死亡在不同肝臟疾病中的作用，以期為其提供新的研究方向和新的治療策略。

1 鐵死亡的概念和機(jī)制

鐵死亡是一種新發(fā)現(xiàn)的鐵依賴性、非凋亡細(xì)胞死亡的形式，在細(xì)胞死亡過程中通常伴有過量鐵積累和脂質(zhì)過氧化，在形態(tài)學(xué)、生物學(xué)和遺傳學(xué)上都不同于各種形式的壞死和自噬的細(xì)胞死亡模式。在形態(tài)學(xué)上，表現(xiàn)為線粒體形態(tài)的獨(dú)特性：線粒體體積減小、雙層膜密度增加及線粒體嵴減少或消失［5］。在生物學(xué)上，細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽（GSH）耗竭和谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）活性降低，脂質(zhì)過氧化物不能通過GPX4 催化的還原反應(yīng)代謝，并且Fe2+以芬頓樣方式氧化脂質(zhì)，產(chǎn)生大量脂質(zhì)活性氧（ROS），促進(jìn)鐵死亡［6］。與其他細(xì)胞死亡的形式相比，獨(dú)特的遺傳網(wǎng)絡(luò)控制著erastin 誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。HT-1080 和Calu-1 細(xì)胞中的-RPL8（核糖體蛋白L8）、IREB2（鐵反應(yīng)元件結(jié)合蛋白2）、ATP5G3（ATP 合 酶F0復(fù) 合 物 亞 基C3）、CS（檸 檬 酸 鹽 合酶）、TTC35（四三肽重復(fù)結(jié)合域35）和ACSF2（?；o酶A 合成酶家族成員2）六個(gè)基因調(diào)控了erastin 誘導(dǎo)的鐵死亡［7］。

鐵死亡的主要調(diào)節(jié)機(jī)制有3 種［6，8，9］：（1）系統(tǒng)Xc--GSH-GPX4 途徑：erastin、柳氮磺嘧啶通過阻斷胱氨酸-谷氨酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（即system Xc--）的功能，抑制胱氨酸輸入導(dǎo)致GSH 消耗，從而降低細(xì)胞的抗氧化能力并使Gpx4 失活，導(dǎo)致ROS 的產(chǎn)生，從而誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。（2）P53 相關(guān)途徑：一方面， P53 通過抑制SLC7A11 和CBS（L-絲氨酸水解酶）來下調(diào)胱氨酸攝取，從而限制細(xì)胞內(nèi)GSH 的合成，使Gpx4 失活，導(dǎo)致ROS 的產(chǎn)生，最終導(dǎo)致鐵死亡。另一方面，P53 可以通過減少SLC12A7 來促進(jìn)ALOX11 釋放，進(jìn)而引起脂質(zhì)過氧化。（3）鐵代謝途徑：過量的細(xì)胞鐵通過芬頓反應(yīng)產(chǎn)生的羥基自由基會(huì)導(dǎo)致ROS 的產(chǎn)生促進(jìn)脂質(zhì)過氧化，從而引發(fā)鐵死亡。無論途徑如何，其最終效果都是降低細(xì)胞的抗氧化能力并促進(jìn)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致鐵死亡。

2 鐵死亡在肝臟疾病中的作用

鐵死亡是許多肝臟疾病的普遍病理特征，在肝臟疾病的發(fā)生、發(fā)展中起著重要的調(diào)節(jié)作用。一方面，鐵死亡會(huì)誘導(dǎo)大多數(shù)肝臟疾病的進(jìn)展，如病毒性肝炎、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝病、自身免疫性肝炎、肝衰竭。另一方面，鐵死亡能夠抑制肝纖維化和肝細(xì)胞癌的進(jìn)展。

2.1 病毒性肝炎

長期以來，人們一直認(rèn)為過量的鐵蓄積可能通過誘導(dǎo)氧化應(yīng)激導(dǎo)致肝損傷。慢性丙型肝炎（CHC）常與血清鐵和肝鐵儲(chǔ)備升高有關(guān)，早期研究證實(shí)了CHC 患者鐵調(diào)素（參與細(xì)胞釋放鐵）水平降低，導(dǎo)致十二指腸中鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1（Fpn1）水平升高，而使血清鐵水平升高［10］。在D-GalN 誘導(dǎo)的肝損傷小鼠模型中，證明了乙型肝炎病毒相關(guān)重癥肝病中的一種必須調(diào)節(jié)蛋白HBV X 蛋白（HBx）可通過抑制溶質(zhì)載體家族7 成員11（SLC7A11）誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化，觸發(fā)鐵死亡［11］。最近研究數(shù)據(jù)表明人甲型肝炎病毒3C 蛋白酶（3Cpro）誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡與鐵死亡的脂質(zhì)過氧化有關(guān)。而且鐵死亡抑制劑鐵抑素-1（Fer1）能有效阻斷3Cpro 誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。盡管這項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)不足以確定3Cpro 作為鐵死亡誘導(dǎo)劑的生物學(xué)作用，但這可以擴(kuò)展對(duì)鐵死亡的機(jī)制和生物學(xué)作用的了解［12］?？梢?，阻止病毒性肝炎中的肝死亡可能是預(yù)防疾病進(jìn)一步發(fā)展的可行策略；但關(guān)于轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、蛋白酶在機(jī)體中參與鐵死亡的具體表達(dá)仍認(rèn)識(shí)不足。

2.2 酒精性肝病

酒精性肝?。ˋLD）是一種酒精導(dǎo)致的肝損傷，包括一系列肝臟疾病，從脂肪變性、脂肪性肝炎、纖維化、肝硬化到肝細(xì)胞癌、肝衰竭的演變。一方面，酒精會(huì)誘導(dǎo)肝臟中鐵的過度積累，另一方面，酒精代謝產(chǎn)生大量乙醇，降低線粒體中抗氧化劑GSH 的水平，增加ROS 的產(chǎn)生，導(dǎo)致肝細(xì)胞脂質(zhì)過氧化，兩者的綜合效應(yīng)加速肝損傷，從而引發(fā)鐵死亡［13］。同時(shí)，在大量的動(dòng)物驗(yàn)中，觀測(cè)到抑制鐵死亡信號(hào)傳導(dǎo)可減輕酒精性肝病的肝損傷。Strtuin1（SIRT1）與酒精性脂肪性肝病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，在腸道SIRT1 缺乏癥的小鼠模型中觀察到鐵積累水平降低，增強(qiáng)GSH 水平，提高NADP（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）/NADPH9（甘油醛-3-磷酸脫氫酶）含量，減弱脂質(zhì)過氧化，以減輕鐵死亡來減輕乙醇所致肝損傷［14］。高劑量巖藻依聚糖增高了鐵調(diào)素水平，抑制鐵調(diào)素-腸道二價(jià)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（DMT1）/FPN1對(duì)鐵的吸收，來抑制鐵負(fù)荷，并通過上調(diào)大鼠p62/Nrf2/SLC7A11 通路，減輕了酒精暴露引起的氧化應(yīng)激，增加了GSH 水平，減弱脂質(zhì)積累來改善酒精引起的肝過載和鐵死亡［15］。綜上，鐵調(diào)素、鐵死亡抑制劑可能成為減少酒精性肝病患者鐵負(fù)荷和脂質(zhì)過氧化的治療方法。

2.3 非酒精性脂肪性肝病

非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）是最常見的肝臟疾病，從簡(jiǎn)單的脂肪變性到嚴(yán)重的脂肪性肝炎、肝纖維化。非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是NAFLD 的一種嚴(yán)重形式，其特征是脂肪變性和小葉炎癥［16］。大量數(shù)據(jù)證實(shí)了鐵超負(fù)荷與NASH 相關(guān)。一項(xiàng)NASH 小鼠模型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鐵死亡抑制劑Trolox 和DFP 幾乎完全抑制壞死細(xì)胞死亡、炎癥細(xì)胞浸潤和炎性細(xì)胞因子表達(dá)，即鐵死亡是引發(fā)脂肪性肝炎的觸發(fā)因素［17］。鐵死亡參與了NASH 相關(guān)肝細(xì)胞損傷和病理過程，研究發(fā)現(xiàn)鐵死亡誘導(dǎo)劑RSL-3 使NASH 小鼠的肝鐵水平顯著增高，GSH 水平和GPX4 肝臟表達(dá)降低，加劇脂肪變性和小葉炎癥，而用亞硒酸鈉（一種GPX4 激活劑）處理的小鼠顯示肝臟GPX4 增加，降低NASH 嚴(yán)重程度；鐵死亡抑制劑Lip-1 能減弱NASH 相關(guān)的病理過程，包括減弱脂肪積累、炎癥細(xì)胞因子水平、脂質(zhì)過氧化［18］。因NASH 發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，其藥物治療相對(duì)罕見，主要以生活方式干預(yù)為治療手段。所以根據(jù)鐵死亡在NASH 中的巨大研究潛力，靶向鐵死亡可能成為未來治療NASH 的新策略。

2.4 自身免疫性肝炎

自身免疫性肝炎（AIH）是一種肝組織學(xué)顯示界面性肝炎的慢性炎癥性疾?。?9］。因GPX4 和GSH耗竭、脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物升高和鐵代謝紊亂是鐵死亡和炎癥性疾病的共同特征，已在多種感染性和非感染性炎癥性疾病中觀察到鐵死亡［20］，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)鐵死亡參與了AIH 的發(fā)展。在S100 誘導(dǎo)的AIH 小鼠模型中檢測(cè)到了通過下調(diào)GPX4 引起了鐵死亡，誘發(fā)肝臟炎癥，而鐵死亡抑制劑Fer1 通過抑制核因子E2 相關(guān)因子2（Nrf2）/血紅素加氧酶-1（HO-1）途徑介導(dǎo)的鐵死亡來減輕肝損傷，保護(hù)肝臟結(jié)構(gòu)［21］。在ConA 誘導(dǎo)的AIH 也存在GPX4 下調(diào)和鐵死亡［22］。鐵死亡是AIH 發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵，并且AIH 中鐵死亡的發(fā)生受GPX4 的調(diào)節(jié)。除了傳統(tǒng)鐵死亡抑制劑，許多其他物質(zhì)也能減弱AIH 中鐵死亡。Caveolin-1 通過調(diào)節(jié)氮應(yīng)激反應(yīng)來抑制AIH 中的鐵死亡［23］。人重組成纖維細(xì)胞生長因子（rFGF4）通過上調(diào)CISD3 水平及激活Nrf2/HO-1 信號(hào)通路來緩解肝細(xì)胞中的鐵死亡［24］。因此，深入研究鐵死亡在AIH 中的作用，有助于發(fā)現(xiàn)AIH 的致病機(jī)制和開發(fā)新的治療方法。

2.5 肝衰竭

肝衰竭是一種導(dǎo)致合成、解毒、代謝和生物轉(zhuǎn)化功能嚴(yán)重障礙或失代償?shù)膰?yán)重肝細(xì)胞損害，根據(jù)起病特點(diǎn)和病情進(jìn)展速度可分為急性肝衰竭（ALF）、亞急性肝衰竭、慢性急性（亞急性）肝衰竭（ACLF）和慢性肝衰竭［25］。肝移植是目前治療肝衰竭最效的手段，但肝源稀缺加上移植后容易引起肝細(xì)胞死亡，導(dǎo)致肝移植失敗，因此，尋找新的治療方法去抑制肝細(xì)胞死亡，減輕肝臟損傷，可提高治療存活率［26］。作為細(xì)胞死亡形式之一的鐵死亡被證明是誘導(dǎo)肝衰竭時(shí)肝細(xì)胞死亡的原因。在對(duì)乙酰氨基酚（APAP）誘導(dǎo)的急性肝衰竭小鼠模型中觀測(cè)到GPX4 耗竭和脂質(zhì)過氧化，鐵抑制劑抑制APAP誘導(dǎo)的肝毒性和脂質(zhì)過氧化，證明了鐵死亡是APAP 誘導(dǎo)體內(nèi)肝衰竭的細(xì)胞死亡的初始和主要機(jī)制［27］。鐵死亡也被證明參與ACLF 的發(fā)病機(jī)制，并通過激活Nrf2 介導(dǎo)的途徑減輕脂質(zhì)過氧化抑制鐵死亡，恢復(fù)肝損傷［28］。許多物質(zhì)被證明能通過抗鐵死亡保護(hù)肝臟免受AIF 的影響。UT1（ALF 的治療藥物）通過SIRT1/Nrf2/HO-1 途徑抗鐵死亡和抗氧化作用保護(hù)肝臟免受APAP 誘導(dǎo)的急性肝損傷［29］。組蛋白H3 抗體通過NOD2 介導(dǎo)的HDAC6/NF-kb信號(hào)通路抑制ALF 小鼠鐵死亡［30］。但是，也有研究者認(rèn)為基于脂質(zhì)過氧化導(dǎo)致的細(xì)胞死亡推斷鐵死亡引起APAP 肝毒性證據(jù)不足［31］。因此，盡管有大量文獻(xiàn)證實(shí)了肝衰竭中存在鐵死亡，但需要進(jìn)一步的研究來確定鐵死亡導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷的具體靶點(diǎn)，才能為肝衰竭治療提供新策略。

2.6 肝纖維化

肝纖維化是肝星狀細(xì)胞（HSC）產(chǎn)生的膠原蛋白和其他細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）成分過度積累引起的肝臟損傷，是多種慢性肝臟疾病進(jìn)展的結(jié)果，進(jìn)一步發(fā)展會(huì)導(dǎo)致肝硬化，甚至肝細(xì)胞癌。抗肝纖維化治療除了可以治療原發(fā)病，也可以通過滅活HSC 來逆轉(zhuǎn)或消除纖維化［32］。鐵死亡在肝纖維化的發(fā)展中似乎起著雙重的作用。一方面，肝損傷和纖維化的進(jìn)展被認(rèn)為與鐵超負(fù)荷通過過度誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化促進(jìn)肝細(xì)胞鐵死亡有關(guān)［33］。另一方面，可以通過調(diào)節(jié)鐵死亡來抑制HSC 活化而減輕肝纖維化。鐵死亡誘導(dǎo)劑erastin 通過誘導(dǎo)HSC 鐵死亡來改善肝纖維化的病理損傷［34］。許多中藥提取物顯現(xiàn)出有效的抗纖維化作用。雷公藤中提取的一種三萜類化合物celastrol，通過抑制氧化還原蛋白家族成員（PRDXs）和HO-1，以促進(jìn)ROS 的產(chǎn)生和誘導(dǎo)活化的HSC 中鐵死亡來發(fā)揮抗纖維化作用［35］。從水果、蔬菜中分離出的鞣花酸（EA）通過誘導(dǎo)活化HSC 的鐵死亡來損害鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白附著蛋白受體（SNARE）復(fù)合物的形成，來減輕肝纖維化［36］。青蒿素的衍生物蒿甲醚（ART）可以通過促進(jìn)HSC 中的鐵積累來誘導(dǎo)鐵死亡來發(fā)揮抗纖維化的作用［37］。原來越多的證據(jù)表明，誘導(dǎo)鐵死亡成為治療肝纖維化的新方向，新型鐵死亡調(diào)節(jié)因子幫助更好的了解鐵死亡和開發(fā)鐵死亡相關(guān)疾病的治療方法。但是，鐵死亡在肝纖維化中的具體作用仍不夠明確，需要更多的證據(jù)來證明鐵死亡在肝纖維化中的誘導(dǎo)或抑制作用。

2.7 肝細(xì)胞癌

原發(fā)性肝癌是全球第6 大常見癌癥和第3 大癌癥死亡原因，其中肝細(xì)胞癌（HCC）約占75%～85%［38］，早、中期HCC 患者可通過手術(shù)切除、肝移植、射頻消融、化療栓塞來治療，但晚期患者僅能選擇六種獲批的全身療法，且因其耐藥性嚴(yán)重，治療效果不足，導(dǎo)致患者預(yù)后較差［39］。因此為肝癌患者找到新的更好的治療方法很重要。越來越多的研究證實(shí)了鐵死亡在殺死癌細(xì)胞和抑制癌癥生長中的關(guān)鍵作用［40］。鐵死亡誘導(dǎo)劑erastin 增加了鐵和ROS 的積累，并抑制了HCC 細(xì)胞的增值和進(jìn)展［41］。除了傳統(tǒng)的鐵死亡誘導(dǎo)劑，許多其他物質(zhì)在誘導(dǎo)HCC 鐵死亡的過程中發(fā)揮了重要作用。RNA 結(jié)合基序單鏈相互作用蛋白1（RBMS1）過表達(dá)下調(diào)了GPX4 水平，促進(jìn)HCC 細(xì)胞中的鐵死亡并抑制HCC細(xì)胞的增值［42］。最近發(fā)現(xiàn)了一種FSP1 抑制途徑誘導(dǎo)鐵死亡：鐵死亡抑制蛋白1（FSP1）降低導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化積累，最終導(dǎo)致鐵死亡誘導(dǎo)的HCC 細(xì)胞死亡；而FSP1 抑制劑iFSP1 治療后降低了癌細(xì)胞抵消脂質(zhì)過氧化的能力，誘導(dǎo)了癌細(xì)胞中的鐵死亡并顯著抑制了HCC 腫瘤的生長［43］。因此，區(qū)別于肝臟的其他疾病，鐵死亡能夠抑制腫瘤生長，為肝癌患者提供一種治療耐藥性的可行治療策略。

3 結(jié)論

綜上所述，作為一種新型細(xì)胞死亡形式的鐵死亡，受到越來越多的關(guān)注，盡管鐵死亡的生理功能仍模糊不清，但它在眾多人類疾病中作用已被廣泛記錄，特別是在肝臟疾病中。過量的鐵蓄積可能通過誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，觸發(fā)肝細(xì)胞鐵死亡，導(dǎo)致肝損傷，導(dǎo)致病毒性肝炎、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝病、自身免疫性肝炎、肝衰竭等肝臟炎癥的發(fā)生發(fā)展和肝纖維化。鐵死亡抑制劑被證明可以阻斷氧化應(yīng)激，保護(hù)肝細(xì)胞。然而，在肝纖維化和HCC 的治療中，發(fā)現(xiàn)了誘導(dǎo)鐵死亡不僅沒有加重病情，反而抑制了肝纖維化和腫瘤細(xì)胞的生長?？梢?，鐵死亡不僅參與了各種肝臟疾病的發(fā)展和發(fā)生，而且能夠抑制肝細(xì)胞損害。許多新型鐵死亡調(diào)節(jié)因子被證實(shí)參與了鐵死亡的調(diào)控，這將能夠進(jìn)一步了解鐵死亡調(diào)節(jié)機(jī)制和靶向因子，為未來治療肝臟疾病的新機(jī)制、新藥物開發(fā)提供研究方向。但是，鐵死亡的研究仍處于起步階段，許多問題仍待解決。目前研究觀察的指標(biāo)是基于給藥時(shí)引起疾病本身變化的臨床指標(biāo)，并沒有特定的生物標(biāo)志物來判斷鐵死亡。因此，需要進(jìn)一步的研究來確認(rèn)鐵死亡對(duì)肝臟病理生理的影響，才能提出更有針對(duì)性的治療方法。

作者貢獻(xiàn)度說明：

劉曉萍：負(fù)責(zé)文獻(xiàn)整理及分析，文章的寫作；毛德文：項(xiàng)目（國家自然科學(xué)基金）負(fù)責(zé)人， 負(fù)責(zé)對(duì)文章進(jìn)行審校；林玉培，廖瑩瑩：參與文獻(xiàn)整理及分析；莫世聰，羅銀冰，李飛燕：參與文獻(xiàn)搜集與整理。

所有作者聲明不存在利益沖突關(guān)系。