神經細胞鐵死亡在腦出血中的機制研究與展望

李明月綜述，鄒 偉審校

腦出血(Intracerebral hemorrhage，ICH)已成為全球每年影響數百萬人生命的高發病率和死亡率的疾病之一。雖然治療ICH的藥物和方法已經取得了較大的進展，但發現新的神經細胞死亡機制，探求新的干預靶點和手段仍是治療ICH、減少病死率、致殘率亟需解決的問題。

1 鐵死亡的概述

“Ferroptosis”即鐵死亡，2012年由Dixon等[1]首次提出。Dixon團隊研究發現致癌的RAS選擇性致死小分子愛拉斯汀(Erastin)能夠引發一種獨特的鐵依賴形式的細胞死亡，這種特殊形式的細胞死亡不會被caspase依賴性凋亡，自噬以及其他細胞死亡形式的抑制劑阻斷，而是被鐵螯合劑以及一些親脂性抗氧化劑，脂質過氧化抑制劑等顯著抑制。鐵死亡不同于其他形式的細胞死亡[2]，在形態學上，發生鐵死亡的細胞表現為線粒體體積縮小、雙層膜密度增加，線粒體嵴減少或消失。在生化水平上，谷胱甘肽(γ-glutamylcysteinylglycine，GSH)耗竭，谷胱甘肽過氧化物酶4(glutathione peroxidase 4，GPX4)活性下降，二價鐵離子以類似芬頓(Fenton)反應的方式產生大量活性氧簇(reactive oxygenspecies，ROS)，脂質氧化物不能經GPX4催化的谷胱甘肽還原反應代謝，繼而氧化膜脂質，促使細胞膜完整性缺失，發生鐵死亡。

2 鐵死亡與腦出血

腦出血(ICH)是死亡率最高的腦卒中亞型。ICH后，除了血腫導致的最初物理壓迫外，血腫釋放的過量血紅蛋白和鐵在腦實質中積累，導致鐵和脂質代謝紊亂，加速神經毒性。研究發現腦出血后的繼發性損傷不僅是由鐵離子催化氧化反應產生的大分子物質隨機破壞的結果，而且還會引發一種程序性的死亡，即鐵死亡。Zille 等[3]發現ICH后神經細胞存在鐵死亡的藥理學改變和分子學特征。Li等[4]也用透射電鏡在血腫周圍神經細胞內發現鐵死亡特征性線粒體形態萎縮，可為腦出血后鐵死亡的發生提供強有力的證據。Zhang等[5]在利用膠原酶誘導的ICH模型中也發現了鐵死亡，并證實使用Ferrostatin-1可以預防在培養的海馬切片中，血紅蛋白引起的神經元鐵死亡和鐵沉積。同時在腦出血的體內模型中觀察到TUNEL標記的DNA內切核裂解；在體外模型中觀察到暴露在血紅素誘導下的細胞質膜的溶解，前者代表鐵死亡另一重要特征，后者是鐵死亡發生的重要步驟[6]。因此限制鐵死亡相關的病理過程與減少腦損傷和改善ICH患者的生活質量密切相關。

3 腦出血過程中影響鐵死亡的主要因素

3.1 鐵代謝 雖然神經細胞鐵死亡的機制網絡尚不明確，但鐵代謝障礙被認為是鐵死亡的關鍵因素[3]。通常Fe2+被二價金屬轉運體1(divalent metal transportor 1，DMT1)轉運吸收進入腸上皮細胞，也可以通過血紅素載體蛋白以血紅素形式吸收進入細胞。后經銅藍蛋白(ceruloplasmin，CP)氧化為Fe3+，與膜上完全不含鐵的轉鐵蛋白(apotransferrin，ApoTf)結合，形成Tf-Fe3+復合物，后由膜轉鐵蛋白受體(transferrin receptor，TFR)識別并結合，形成轉鐵蛋白(transferrin，Tf)復合物，內吞進入細胞，由于質子進入核內體的主動運輸使腔內pH值降低，導致復合物中的Fe3+被釋放，ApoTf和TfR被回收到細胞膜，重新開始識別游離鐵和轉鐵蛋白絡合物。釋放的Fe3+必須經過十二指腸酶細胞色素b還原酶(Dcytb)將其還原為Fe2+或被STEAP家族還原酶的6個跨膜上皮抗原成員還原為Fe2+后經DMT1或鐵代謝調節因子鋅鐵調控蛋白(ZRT/IRT-like proteins，ZIP)家族中的兩種蛋白(ZIP8/14)轉運進入胞質不穩定鐵池(labile iron pool，LIP)才能被機體所利用。其中大部分鐵存于血紅蛋白中以供氧運輸，另外一部分以鐵蛋白的形式儲存，鐵池中的鐵也用于線粒體氧化磷酸化。多余部分Fe2+則由膜鐵轉出蛋白(ferroportin，Fpn) 轉出細胞，在十二指腸的基底外側由膜鐵轉運輔助蛋白(hephaestin，HEPH)或CP將轉出細胞的Fe2+轉化為Fe3+，然后與ApoTf結合重新進入循環。然而過量Fe2+，可大大加速人體內飽和脂肪酸的脂質過氧化，對線粒體電子傳遞鏈產生活性氧的酶(如NADPH 氧化酶、脂氧合酶)造成影響，進而產生活性氧(ROS)，鐵沉積所引起的氧化反應若超過細胞的抗氧化能力水平則可導致氧化應激信號的啟動，直接或間接地引起大分子的物質如蛋白質、核酸和脂質損傷，導致細胞損傷或死亡。

另外鐵調素(Hepcidin)是一種肽激素，主要在肝臟中產生。其表達在轉錄水平受到鐵水平、促紅細胞生成素水平以及細胞環境的影響。Hepcidin翻譯后與Fpn的結合會引起Fpn的降解，從而抑制鐵的輸出[7]。

PCBP家族蛋白(poly-(rC)-binding protein，PCBP)和核受體共激活因子4 (cargo receptor，NCOA4)也被報道對鐵蛋白結合鐵的釋放至關重要。PCBP1和PCBP2被認為是細胞質鐵伴侶，它們負責將鐵運送到鐵蛋白，供鐵代謝、儲存、轉運使用。NCOA4被認為是介導鐵蛋白自噬的相關蛋白，在鐵蛋白自噬過程中起重要調節作用[8]。

研究發現鐵毒性引起的ICH早期腦損傷可以被鐵螯合劑改善，使用鐵螯合劑(去鐵胺、2，2′-聯吡啶或VK-28)可以減少鐵的積累，減輕灰白質損傷，改善功能預后[9]，雖然鐵離子加速鐵死亡的具體機制尚不清楚，但鐵螯合劑已被證實可抑制鐵離子捐贈電子到氧氣以形成ROS。另外在膠原酶誘導的血管損傷的體內模型中，在損傷部位或遠端直接注射鐵卟啉菌抑制劑可減少受損細胞的數量和損傷的大小，改善動物的神經功能[4]。因此腦出血患者可以從減少Hb和Fe2+誘導的毒性中受益。

另外研究發現大鼠腦出血模型中DMT1表達水平增高[10]，DMT1是鐵代謝中唯一向胞內轉運鐵的蛋白，其表達增高可直接導致胞內鐵含量增加。張紅霞等[11]通過觀察大鼠蛛網膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH) 后DMT1的表達變化及鐵死亡情況發現，DMT1的表達增高可引起鐵含量增高、脂質過氧化產物MDA增高以及GPX4的持續減少，引起鐵死亡的發生，而DMTI的抑制劑依布硒林可以減少細胞內鐵、MDA含量，增加GSH含量和提高GPX4活性，改善腦水腫和神經功能評分，其機制很可能是減少了鐵向胞內的轉運繼而減輕鐵死亡，從而對SAH后早期腦損傷起到保護作用。

在轉錄水平上，ApoTf和TfR從細胞外環境中將鐵輸入細胞內的過程也受到主要轉錄因子鐵反應元件結合蛋白2(iron response element binding protein 2，IREB2) 的調節，當其基因沉默后，不僅影響鐵的攝入，還能夠使鐵蛋白重鏈和輕鏈表達增加，降低細胞內鐵含量，抑制Erastin誘導的鐵死亡[1]。Chang等[12]發現，腦出血小鼠模型口服表兒茶素(EC)具有神經保護作用，EC可以減少ICH小鼠模型的早期腦損傷，降低病變體積，改善神經系統的缺陷，其作用機制除了通過Nrf2信號通路提供神經保護之外，還通過非Nrf2依賴途徑降低HO-1水平和腦鐵沉積，并調控鐵死亡相關基因，使腦出血后6 h IREB2 mRNA水平下降 20%。Reed等[13]的研究發現鐵調節蛋白2(IRP2)表達通過減少TfR的表達減少鐵的吸收，通過誘導鐵蛋白的表達增加游離鐵的儲存，因此，IRP2在防止細胞鐵超載中起保護作用，可能潛在地抑制鐵死亡。因此，調控細胞鐵代謝和鐵蛋白自噬的相關受體是調控鐵死亡的重要節點之一。

3.2 脂質過氧化 細胞的氧化還原狀態取決于細胞生成的活性成分與細胞本身的抗氧化防御系統之間的平衡。活性氧(ROS)、活性氮(RNS)和活性脂(RLS)等活性物質在介導正常細胞生理活性和信號傳導中起著重要作用；過多的活性物質可以靶向細胞內大分子物質導致功能障礙。其中ROS和RNS與血漿或細胞器膜多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFAs)發生反應產生脂質過氧化物就是引起脂類大分子損傷的一個重要例子。其中脂質過氧化產生的RLS包括4-羥基-2-壬烯醛(4-hydroxy-2-nonenal，4-HNE)和丙二醛(malondialdehyde，MDA)，與多種疾病的發生有關，其中包括癌癥、卒中、神經變性疾病、心血管疾病和肝病等[14]。

一般來講抗氧化劑，如超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)是抵御過量ROS的第一道防線。然而，在過量Fe2+存在的情況下，H2O2可以通過芬頓反應產生羥基自由基(OH-)，促進PUFAs如(花生四烯酸/腎上腺酸(arachidonic acid，AA/adrenicacid，AdA))在細胞膜上的氧化。AA/AdA必須被酯化成膜磷脂才能傳遞鐵死亡信號，因此，負責AA/AdA自由擴散以及活化和酯化進入磷脂(PLs)的分子途徑都會影響細胞膜脂質過氧化的敏感性。Agmon等[15]研究發現酯酰基輔酶A合成酶長鏈家族成員4(Acyl-CoA synthetase long-chain familymember4，ACSL4)可以催化AA/AdA成為花生四烯酸/腎上腺-COA，(adrenic acid/arachidonic acid-CoA，AA/AdA-CoA)，溶血卵磷脂酰基轉移酶3(lysophosphatidylcholine acyltransferase，3LPCAT3)可以將AA/AdA-CoA插入到溶血磷脂Lyso-PE，參與磷脂酰乙醇胺-多不飽和脂肪酸(phosphatidylethanolamine-adrenic acid/arachidonic acid，PE-AA/AdA)等膜磷脂的合成。磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine，PE)是被氧化并驅使細胞朝向鐵死亡發生的關鍵磷脂。在ALOX15存在的情況下，可將PE-AA/AdA進一步氧化成雙/三氧化磷脂酰乙醇胺(PE-AA/AdA-OO(O))。目前認為PL-OOH的積累是鐵死亡的一個重要特征，GPX4使用兩個GSH分子作為電子供體，可將脂質過氧化氫(LOOH)還原為脂質醇(L-OH)，從而減少對膜功能的損害[16]。

目前在人類和小鼠腦出血后均可觀察到脂氧合酶和脂質過氧化物的增加[17]。其中環加氧酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)是催化體內AA合成前列腺素(PG) 步驟中的限速酶。Li等[4]在膠原酶誘導小鼠ICH模型中觀察到，前列腺素內過氧化物合酶2(product cyclooxygenase-2，PTGS2)編碼的COX-2在ICH后神經元高度表達，在小鼠腦出血病灶原位或腦室注射Ferrostatin-1后血腫周圍組織脂質氧自由基和COX-2的產生被抑制，減少了ICH后的繼發性腦損傷，為ICH 患者提供了潛在臨床治療。另外研究表明GPX4抑制與COX-2和脂氧合酶(即ALOX15)的表達增加有關[18]，同時ALOX15抑制劑Zileuton也能保護HT22細胞免受Erastin誘導的鐵死亡[19]。另外據報道，ALOX15通過與細胞內各種細胞器的膜結合參與細胞器的程序性降解，并進一步在體外發現ALOX15與線粒體結合，導致膜解體和ROS的產生[20]。因此通常COX-2和ALOX15也都被認為是脂質過氧化和鐵死亡的標志物。

另外還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)作為GSH還原酶的輔酶，在其存在下，GSH還原酶可將GSSH還原為GSH，調控鐵死亡[21]，同時還發現在鐵死亡過程中產生的ROS與NADPH氧化酶(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase，NOXs)增強相關[1]。此外，ACSL4的缺乏可防止RSL3誘導的線粒體外膜破裂[22]。因此還原劑NADPH和ACSL4的低水平也都是與增強的鐵死亡敏感性相關的生物標志物。因此調控脂質代謝過程中的酶和提高細胞抗氧化作用是調節鐵死亡的另一個潛在靶點。

3.3 谷氨酸代謝 胱氨酸/谷氨酸反向轉運蛋白系統(Systerm Xc-)是由溶質載體家族3成員2(SLC3A2/4F2hc)和溶質載體家族7成員11(SLC7A11/xCT)兩個亞基以二硫鍵結合形成的異二聚體，是細胞內重要的抗氧化體系。在細胞外氧化狀態下，胱氨酸(cystine，Cys)通過濃度驅動的、非Na+依賴的Systerm Xc-系統以1∶1的比率與谷氨酸(glutamate，Glu)進行交換，Cys攝取入胞內，并被迅速還原成半胱氨酸，參與胞內GSH的合成；GPX4作為哺乳動物中修復脂質細胞氧化損傷的硒蛋白，可使用兩個GSH分子作為電子供體，將磷脂過氧化氫(PL-OOH)還原為無毒脂醇(L-OH)，保護細胞膜結構及功能不受損害，同時將胞內GSH 轉化為氧化型谷胱甘肽(GSSG)。GSH耗竭誘導GPX4失活，會增加細胞內脂質過氧化導致鐵死亡[16]。Zhang等[5]研究表明，在腦出血急性期GPX4的表達明顯減少，增加GPX4水平可使神經元免于鐵死亡，改善預后；并進一步證明GPX4的基因過表達可以顯著提高GPX4的水平，緩解腦出血后的氧化應激狀態和神經功能缺損；相反使用特異性抑制劑或基因敲減抑制GPX4水平會加速腦出血后腦損傷。另有研究表明半胱氨酸可以促進GSH的產生，細胞滲透性半胱氨酸類似物N-乙酰半胱氨酸(N-acetyl-cysteine，NAC)可以中和花生四烯酸依賴的ALOX15催化所產生的毒性脂質，進而保護腦組織免受腦出血相關細胞鐵死亡的影響[17]。另一方面Systerm Xc-對細胞外谷氨酸的濃度異常敏感，文獻表明在各種腦損傷情況下神經細胞外谷氨酸濃度均明顯升高，進而抑制Systerm Xc-的轉運作用，使胞內GSH明顯減少，引發細胞鐵死亡[23]。同時，谷氨酸還有神經遞質的作用，谷氨酸水平過高會導致谷氨酸受體過度刺激導致興奮性毒性和神經細胞死亡。Castillo等[24]對124例自發性腦出血患者進行研究結果表明，腦出血患者的預后與谷氨酸的濃度密切相關。另外谷氨酸的濃度還與腦出血的殘腔體積和不良的神經功能有關。因此如何降低細胞外谷氨酸的積累，調節谷氨酸代謝以及提高細胞內的抗氧化能力是減輕鐵死亡的又一關鍵環節之一。

3.4 線粒體功能損傷 線粒體是細胞內最重要的細胞器之一，雖然線粒體在鐵死亡中明顯受損，但有證據表明線粒體并沒有驅動細胞鐵死亡過程。缺乏線粒體的細胞對鐵死亡仍然敏感。研究表明線粒體外膜破裂是一個晚期事件，與細胞裂解密切相關，而線粒體以外的脂質過氧化作用發生在線粒體脂質過氧化之前。然而對于靶向線粒體的抗氧化作用說法也不盡相同，有研究表明線粒體靶向的活性氧清除劑(mitoquinone，MitoQ)可以從RSL3毒性中拯救神經元細胞[25]。而線粒體靶向的自由基清除劑卻被相反地被報道為療效欠佳[7]。Krainz等[26]研究結果表明，在缺血/再灌注誘導的組織損傷、急性腎損傷和其他涉及鐵死亡途徑的病理中，防止線粒體脂質氧化可能會提供一個可行的治療機會。而且線粒體靶向的 XJB-5-131，JP4-039以及其他硝基類脂質過氧化緩凝劑是一種有效的鐵死亡抑制劑。

另外線粒體鐵代謝在一定程度上與鐵死亡發生有關。MitoNEET又稱CISD1，是一種含鐵的線粒體外膜蛋白，參與線粒體的鐵輸出[27]。敲除MitoNEET會加劇Erastin的毒性，增加線粒體鐵含量和脂質過氧化作用，而MitoNEET的穩定減弱了Erasin毒性，降低了線粒體脂質過氧化作用。另外電壓依賴性陰離子通道(voltage-dependent anion channels，VDACs)，也被稱為膜孔蛋白，是真核細胞輸送離子和代謝物的跨膜通道，其在線粒體外膜上分布較多。Erastin可以與線粒體外膜上的VDAC2和VDAC3 結合，改變膜的通透性。除此之外，Erastin也可改變VDAC的離子選擇性，導致通道只允許陽離子進入線粒體內，引起線粒體功能障礙和氧化劑釋放，最終導致細胞死亡。線粒體鐵蛋白(Mitochondrial ferritin，FtMt)是位于線粒體中的一種儲存鐵的蛋白質，最新研究表明FtMt可顯著調節細胞鐵代謝，其過度表達可顯著抑制神經母細胞瘤細胞中Erastin誘導的鐵死亡發生。研究發現鐵死亡中FtMt的保護作用體現在對VDAC2/3表達的抑制和NOX2的抑制。NOX2活化作為ROS生成的主要NADPH氧化酶異構體，可以顯著促進中樞神經系統的病理氧化應激。該研究揭示了FtMt對Erastin誘導的鐵死亡的保護作用[28]。因此靶向線粒體鐵代謝也為識別神經細胞中抑制鐵死亡的新靶點提供了新思路。

4 腦出血過程中鐵死亡相關的分子調控

4.1 Nrf2-ARE 細胞鐵死亡的發生與鐵穩態、氧化還原穩態的失調關系密切。除了GPX4，核因子相關因子2(nuclear factor erythroid-2-related actor 2，Nrf2)在調節腦出血后氧化反應，減輕氧化損傷方面也起重要作用[29]。通常情況下細胞內Nrf2主要通過與三種不同的E3泛素連接酶(KEAP1-CUL3-RBX1、SCF/β-TrCP、synoviolin/Hrd1)形成復合物保持較低水平。由于基因突變、氧化應激，其他因子的競爭性結合，或外源性藥物抑制，會使這些復合物的形成受到影響，進而引起Nrf2釋放，并轉位到細胞核以啟動抗氧化反應元件(antioxidant response element，ARE)激活一組細胞保護基因的轉錄，抵抗毒性損傷。有研究表明Nrf2核積累可以減少腦出血早期的腦損傷[30]，并進一步證實在腦出血后72 h，Nrf2基因敲除小鼠較野生型小鼠腦出血誘導的病變體積更大，鐵超載細胞更多[12]。

Nrf2不僅參與氧化還原穩態的調節，其在鐵穩態調節以及血紅素代謝方面也起重要作用。參與鐵儲存的蛋白如輕鏈鐵蛋白和重鏈鐵蛋白(light chain/heavy chain of ferritin，FTL/FTH1)，以及參與鐵輸出的Fpn均由Nrf2調控[31]。此外，對血紅素代謝起重要調節作用的血紅素加氧酶1(heme-oxygenase 1，HMOX1)、鐵螯合酶以及血紅素轉運體溶質載體家族48成員A1(solute carrier family member 48 member A1，SLC48A1)均受到Nrf2的上調[32]。另外與鐵死亡發生相關的兩個最關鍵的靶點Systerm Xc-和GPX4，已被確定也由Nrf2調節，其抑制可直接引發鐵死亡[33]。

此外，Nrf2在調節線粒體功能方面也起著重要作用，Nrf2可以與線粒體結合，從而監測和響應線粒體功能的變化[34]。Nrf2還調節線粒體動力學，包括生物合成[35]，以及線粒體自噬(通過P62依賴的，PINK1/Parkin獨立機制)[36]。另外線粒體靶向抗氧化劑MitoQ的保護作用也涉及Nrf2激活[37]。因此，靶向Nrf2在以脂質過氧化和鐵死亡為特征的疾病中仍然是一種非常可行的方法[38]。

4.2 p53 典型的腫瘤抑制因子p53在拮抗腦出血大鼠神經細胞凋亡中發揮重要作用[39]，最近大量研究表明p53也是調控鐵死亡的重要轉錄介質，實驗研究發現p53可以負性調節Systerm Xc-的亞基(SLC7A11)的轉錄，使其對鐵死亡敏感[40]，其能力與應用藥物抑制SCL7A11導致鐵死亡效果相當[1]。另一方面，p53依賴的p21(CDKN1A)的轉錄[40]，以及p53依賴的DPP4的核聚集，似乎也可以通過保持氧化還原平衡來抑制鐵死亡。在機制上，p53-p21通路的激活很可能通過提高GSH水平抑制毒性脂質ROS的積累，來抑制鐵死亡。但關于p21是如何促進GSH的合成的還不清楚[41]。

關于p53是如何在鐵死亡過程中發揮作用的，OU等做了進一步實驗，鑒定了SAT1(編碼spermidine/spermine N1-acetyltransferase 1)基因作為p53的轉錄靶點，可以增加ALOX15的表達。ALOX15是將氧化應激轉化為鐵死亡脂質過氧化的核心介質。然而，盡管發現了SAT1與ALOX15誘導表達的相關性，但SAT1調控ALOX15表達的確切機制仍不清楚，推測SAT1可能通過影響細胞多胺水平間接調控ALOX15的表達[42]。然而p53是否在其基礎活性之外激活才會對腦出血后鐵死亡產生影響以及p53是怎樣與ROS相互作用的還有待于進一步考究。

4.3 NCOA4 核受體共激活因子4 (cargo receptor，NCOA4)被認為是介導鐵蛋白自噬的相關蛋白。鐵蛋白可以抑制過量的胞漿鐵，從而賦予氧化應激下的細胞保護功能。而鐵蛋白自噬是鐵儲存蛋白的一種自噬降解，在缺鐵期間維持體內鐵的平衡。鐵死亡的觸發被證明是過度激活了鐵蛋白的自噬[14]，在鐵蛋白分解代謝的過程中增加了不穩定鐵池中的鐵含量，促進了ROS的積累，從而誘發鐵死亡；抑制NCOA4可以抑制鐵蛋白降解，從而抑制鐵死亡[43]。有研究表明蛛網膜下腔出血后早期自噬被激活，自噬可能通過降解神經元內鐵蛋白，增加神經元內游離鐵和脂質過氧化物含量，從而促進神經元鐵死亡，加重蛛網膜下腔出血后的腦損傷[44]。

4.4 Mevalonate pathway(甲戊二羥酸途徑) 硒元素是GPX4生物合成的元素之一，GPX4有一個硒代半胱氨酸活化位點(Sec)，硒元素可以通過調節GPX4的豐度和活性調控鐵死亡的發生，甲戊二羥酸途徑的抑制劑，如他汀類藥物已被證明可以干擾Sec和細胞培養中GPX4的生物合成進而影響鐵死亡的發生[45]。除此之外，在腦出血模型中研究發現單純的腦室硒給藥，可以增強GPX4的表達，抑制GPX4依賴性的鐵死亡，顯著改善腦出血大鼠的行為缺陷；全身應用腦滲透劑硒肽也可以激活其穩態轉錄，抑制細胞死亡，促進出血性卒中后的功能恢復。對GPX4的詳細啟動子分析表明，TFAP2c/Sp1是鐵依賴性刺激或硒給藥的驅動轉錄因子。TFAP2c/Sp1能感覺到細胞“硒”或硒代半胱氨酸的藥理學變化，含硒的半胱氨酸肽Tat-SelPep可以通過與TFAP2c/Sp1的DNA結合來增強GPX4等硒蛋白和轉錄程序中的含有硒的其他基因轉錄，促進保護腦出血后腦細胞免受鐵死亡影響，改善小鼠出血性卒中[6]。另外甲戊二羥酸途徑還可以產生輔酶Q10(coenzyme Q10，CoQ10)，CoQ10通過在細胞膜上發揮抗氧化功能而成為鐵死亡的內源性抑制劑。

4.5 The transsulfuration pathway(轉硫途徑) 除了細胞外攝取半胱氨酸，某些哺乳動物細胞還能利用蛋氨酸作為硫供體，通過轉硫途徑，利用中間體同型半胱氨酸和胱硫醚合成新生半胱氨酸。因此繞過Systerm Xc-，所以此類細胞可抵抗Systerm Xc-抑制所導致的鐵死亡。研究表明半胱氨酸-tRNA合成酶(CARS)的敲減可以防止脂質過氧化產物的生成，抑制Erastin誘導的鐵死亡，而對鐵穩態無影響。進一步研究發現CARS的缺失可誘導轉硫途徑，并抑制由胱氨酸缺乏引起的細胞鐵死亡[46]。由此可見轉硫途徑在鐵死亡的發生中也起重要作用。但目前該途徑在腦出血模型中的作用研究還很少。轉硫途徑是否在腦出血中有重要意義，以及發生條件還有待于進一步研究。

4.6 HIF和ATF4 研究表明鐵螯合劑是通過靶向鐵依賴性酶-低氧誘導因子脯氨酰羥化酶(the hypoxia-inducible factor prolyl hydroxylases，HIF)防止谷氨酸或氯化血紅素誘導的腦出血體外模型中神經元鐵死亡，而不是通過抑制芬頓反應。HIF是亮氨酸拉鏈轉錄因子(activating transcription factor 4，ATF4)依賴的前體轉錄所必需的酶。ATF4是氧化穩態及細胞存活的關鍵調節因子。在皮質神經元中，鐵死亡可以誘導ATF4，以及與細胞死亡相關的基因的轉錄[47]。在腦出血48 h內，ATF4在血腫周圍腦組織神經元中表達顯著升高，72 h達到高峰，其作為PERK通路的下游因子參與腦出血后內質網應激與自噬發生[48]。另有研究表明在原發性腦瘤(WHO III級和IV級膠質瘤)中ATF4的表達促進了腫瘤細胞的惡性程度和神經元損傷。而siRNA介導的ATF4的敲除減弱了這些膠質瘤的惡性特征。進一步的實驗表明，ATF4可以以System Xc-依賴性的方式介導神經細胞鐵死亡[47]。但HIF是否催化ATF4形成參與腦出血后神經細胞鐵死亡，以及ATF4本身在腦出血后神經元損傷中除了介導內質網應激和自噬，是否介導鐵死亡等問題還有待于進一步深入研究。

5 不足與展望

鐵死亡是最近才被描述的一種新型細胞死亡現象，以往關于鐵死亡的研究多數集中在腫瘤疾病、神經退行性疾病、腦、心臟，腎臟等缺血性疾病，對于腦出血后鐵死亡的研究仍然處于初步階段。目前對于鐵死亡的研究還缺乏像細胞凋亡(如caspases家族激活)、自噬(如自噬溶酶體形成)等特異性的標志物來反應鐵死亡發生。同時關于它的機制和調節因素，還有很多沒有被發現，我們只是通過查閱文獻發現腦出血中有神經細胞鐵死亡這種現象存在，同時還發現一些參與調節鐵死亡的通路和因子，但哪些在腦出血后神經細胞鐵死亡中發揮主要作用，是否還存在其他途徑的調控? 仍有諸多疑惑有待解決。腦出血后神經細胞鐵死亡的發現對于提高出血后神經細胞存活率，改善腦出血患者預后無疑是一種福音，但如何識別鐵死亡下游信號或鐵依賴性ROS的執行途徑，找到干預的確切靶點仍是后期研究的重點。