廖鐘玲,林秀苗,王潔瓊,周哲屹

腦卒中是我國(guó)常見的死亡原因,也是世界范圍內(nèi)第二大死因,分為缺血性腦卒中和出血性腦卒中,其中缺血性腦卒中約占62.4%[1-2]。缺血性腦卒中具有高發(fā)病率、高致殘率、高復(fù)發(fā)率、高死亡率等特點(diǎn),給家庭和社會(huì)造成巨大的壓力。溶栓、取栓是臨床治療缺血性腦卒中的有效方法,由于溶栓、取栓具有嚴(yán)格的時(shí)間窗限制,多數(shù)病人無法及時(shí)進(jìn)行有效的治療,從而導(dǎo)致肢體功能不全,嚴(yán)重影響病人的生活質(zhì)量。因此,探討缺血性腦卒中的發(fā)病機(jī)制和新的治療手段具有重要意義。鐵死亡與缺血性腦卒中密切相關(guān),中藥及其活性成分可減輕缺血性腦卒中病人神經(jīng)細(xì)胞損傷,并可一定程度減輕鐵死亡,為缺血性腦卒中的治療提供新的切入點(diǎn)。綜述中藥治療缺血性腦卒中鐵死亡作用機(jī)制的研究進(jìn)展,以期為治療缺血性腦卒中鐵死亡提供依據(jù)。

1 鐵死亡的概述

鐵死亡是由鐵依賴性脂質(zhì)氫過氧化物積累驅(qū)動(dòng)的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡形式,在2012年被首次提出,是一種非凋亡程序性細(xì)胞死亡過程。病理情況下,Fe2+在細(xì)胞內(nèi)聚集,發(fā)生哈伯-韋斯反應(yīng)(Haber-Weiss)與芬頓(Fenton)反應(yīng),產(chǎn)生大量氧化自由基(ROS),并與細(xì)胞膜上的多不飽和脂肪酸(PUFA)發(fā)生一系列過氧化反應(yīng),形成脂質(zhì)過氧化物,破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),最終導(dǎo)致細(xì)胞鐵死亡[3]。有研究表明,鐵死亡與哺乳動(dòng)物的正常生理環(huán)境和病理疾病有關(guān),主要包括部分退行性疾病、缺血再灌注損傷及癌癥等[4]。鐵死亡的誘導(dǎo)和調(diào)控主要與以下物質(zhì)有關(guān):鐵超負(fù)荷、谷胱甘肽(GSH)耗竭、谷胱甘肽過氧化物酶4(Gpx4)失活、脂質(zhì)過氧化、胱氨酸/谷氨酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)體(cystine/glutamate antiporter,System Xc-)受損、核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)、長(zhǎng)鏈脂酰輔酶A合成酶(acyl-CoA synthetase long chain family,ACSL)4、線粒體代謝等。這些物質(zhì)部分形成正反饋循環(huán),將細(xì)胞推向死亡,當(dāng)停止其中任何一部分將停止鐵死亡共同依賴事件,抑制鐵死亡發(fā)生[5-6]。

2 鐵死亡與缺血性腦卒中

鐵對(duì)腦組織的動(dòng)態(tài)平衡有雙重作用:一方面,在三磷酸腺苷(ATP)生成過程中發(fā)揮著重要作用,然而,大腦對(duì)鐵依賴的氧化應(yīng)激十分敏感。發(fā)生缺血性腦卒中后,線粒體不能產(chǎn)生足夠的電子,大量游離基形成,增加細(xì)胞膜上的離子通透性,并產(chǎn)生大量“催化性”的鐵,在無氧糖酵解過程中,還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸大量生成,使三價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為二價(jià)鐵離子;缺血期和再灌注期的鐵離子遷移產(chǎn)生更多自由基,引起脂質(zhì)過氧化及神經(jīng)細(xì)胞的死亡,從而加劇腦缺血的損害[7]。鐵死亡作為腦組織損傷期間病理性細(xì)胞死亡的重要機(jī)制,有研究發(fā)現(xiàn),鐵抑制劑具有改善神經(jīng)功能損傷的作用[8]。有研究顯示,缺血再灌注可增加大腦皮層和海馬中鐵調(diào)素表達(dá),敲除鐵調(diào)素可逆轉(zhuǎn)小鼠缺血性大腦中鐵蛋白的增加[9]。因此,鐵超載與腦缺血有密切關(guān)系,抑制鐵死亡可減輕缺血性腦卒中損傷,表明鐵死亡可能參與腦卒中的損害,可能成為干預(yù)腦卒中的重要靶點(diǎn)。

腦卒中后過氧化物增加是主要的生理病理機(jī)制,脂質(zhì)過氧化與氧化應(yīng)激通過損傷細(xì)胞膜,使神經(jīng)元損傷和細(xì)胞膜發(fā)生崩解,影響腦卒中后側(cè)支循環(huán)的建立[10],谷胱甘肽過氧化物酶可減弱脂質(zhì)過氧化,減少氧自由基的生成,減輕腦損傷[11]。腦缺血病人血清谷胱甘肽過氧化物酶水平低于健康人,其含量與病情嚴(yán)重程度成反比[12]。降低脂質(zhì)過氧化物的累積,增加谷胱甘肽過氧化物酶,可抑制細(xì)胞鐵死亡,保護(hù)腦缺血后神經(jīng)元受損。在鐵死亡過程中,與Gpx4密切相關(guān),上調(diào)Gpx4表達(dá)可防止鐵死亡[13]。

System Xc-是一種氨基酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,是大腦中谷氨酸的主要來源,谷氨酸含量對(duì)System Xc-的功能有一定的影響,細(xì)胞外高濃度的谷氨酸可抑制System Xc-,從而誘導(dǎo)鐵死亡;另一方面,從胱氨酸還原的半胱氨酸是GSH合成的限速底物,小分子(如鐵誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡激活劑erastin)通過阻斷System Xc-介導(dǎo)的胱氨酸的輸入,引起GSH及后續(xù)的鐵消耗依賴的脂類過氧化,從而導(dǎo)致鐵死亡發(fā)生[14]。

有研究顯示,Nrf2可調(diào)控眾多腦鐵相關(guān)蛋白的代謝活動(dòng),在腦鐵代謝中發(fā)揮主要作用,可促進(jìn)腦鐵攝入和腦鐵儲(chǔ)存,減少神經(jīng)細(xì)胞線粒體內(nèi)游離鐵含量,調(diào)控腦鐵運(yùn)出,抑制神經(jīng)細(xì)胞鐵死亡引起的過氧化等[15]。

有研究顯示,在半胱氨酸缺失引起的鐵細(xì)胞凋亡中,線粒體是一個(gè)重要的參與因素,而半胱氨酸缺乏引起線粒體膜電位的超極化和過氧化脂質(zhì)的累積,因此通過抑制三羧酸線粒體循環(huán)和電子轉(zhuǎn)移鏈,可緩解線粒體的電位過偏,從而減少脂質(zhì)過氧化物累積,避免鐵死亡[16]。在神經(jīng)系統(tǒng)中,線粒體功能紊亂是一種重要的生物化學(xué)特性。Cui等[17]研究發(fā)現(xiàn),脂酰輔酶A合成酶4(ACSL4)在早期缺血性腦卒中被抑制,且抑制ACSL4可保護(hù)小鼠免受腦缺血損傷的影響,ACSL4過表達(dá)可加劇缺血性腦損傷,表明ACSL4是神經(jīng)元死亡新調(diào)節(jié)劑,干預(yù)ACSL4表達(dá)可能為缺血性腦卒中提供潛在的治療靶點(diǎn)。

因此,缺血性腦卒中后,通過干預(yù)減少鐵超負(fù)荷,減輕GSH耗竭和上調(diào)Gpx4表達(dá)水平,減少脂質(zhì)過氧化及System Xc-受損,抑制NRF2、ACSL4及線粒體代謝因子表達(dá)能減輕鐵死亡,可能為缺血性腦卒中提供潛在的治療靶點(diǎn)。

3 鐵死亡與中醫(yī)的關(guān)系

缺血性腦卒中在中醫(yī)學(xué)稱為中風(fēng),總病機(jī)歸因?yàn)轱L(fēng)、火、痰、瘀、虛,貫穿臨床辨證施治過程。毒邪具有酷烈、依附、穢濁、從化等性質(zhì)特點(diǎn),可在風(fēng)、火、痰、瘀、虛等病理產(chǎn)物基礎(chǔ)上化生,損害形體。因此,從中醫(yī)毒邪方面來說,中風(fēng)發(fā)病病因?yàn)槎拘皳p傷腦絡(luò)。素體本虛,受風(fēng)、火、痰、瘀諸邪影響,使毒邪產(chǎn)生,上竄腦髓,毒邪致使腦之絡(luò)脈受損,使腦絡(luò)不通,血瘀氣滯,損傷腦髓,靈機(jī)失用,從而產(chǎn)生口角歪斜、言語欠利、半身不遂等癥狀,甚者意識(shí)不清,則發(fā)中風(fēng)[18]。因此,缺血性腦卒中腦損傷的過程體現(xiàn)了毒邪損傷腦絡(luò)的發(fā)病機(jī)制,痰濕、瘀血、火熱等病理產(chǎn)物過盛或互相蘊(yùn)結(jié)逐漸形成熱毒、痰毒、瘀毒,致病能力增強(qiáng)[19]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,腦卒中后產(chǎn)生大量的氧自由基和代謝產(chǎn)物,這些物質(zhì)通過多種途徑破壞內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)元等,進(jìn)一步損傷神經(jīng)功能?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的微生物毒素、鈣超載、炎性因子、活性氧自由基、血管活性物質(zhì)釋放、興奮性氨基酸神經(jīng)毒性、呼吸或代謝性酸中毒等均屬于中醫(yī)學(xué)“毒邪”的范疇[20]。鐵死亡是由于體內(nèi)鐵代謝異常及大量的脂類過氧化產(chǎn)物積累,從而引起細(xì)胞的死亡。缺血性腦卒中后腦組織首先發(fā)生缺血缺氧,到氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生,再到細(xì)胞內(nèi)過量Fe2+產(chǎn)生和脂質(zhì)過氧化,最后發(fā)生神經(jīng)細(xì)胞鐵死亡。從中醫(yī)“毒邪”學(xué)說角度可理解中風(fēng)的發(fā)病過程,與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)缺血性腦卒中后細(xì)胞鐵死亡的認(rèn)識(shí)基本一致。

中醫(yī)治療中風(fēng)針對(duì)“毒邪”治療有較深遠(yuǎn)的歷史,較多中醫(yī)文獻(xiàn)中有關(guān)于“解毒類”的藥物用于中風(fēng)的治療,《金匱要略》在中風(fēng)的治療中有菊花、黃芩、大黃等解毒藥的記載,如侯氏黑散。葉天士治療中風(fēng)時(shí)常用菊花、連翹、黃連、地黃、玄參等長(zhǎng)于清熱解毒的藥物?，F(xiàn)代醫(yī)家發(fā)現(xiàn),治療中風(fēng)病方中加用清熱解毒的藥物,常收到良好的效果。王永炎院士曾提出中風(fēng)后產(chǎn)生痰、熱、瘀等毒邪產(chǎn)物,使形體敗壞并損傷腦絡(luò),在中風(fēng)治療中須重視毒邪的作用,而在辨證論治時(shí),充分考慮到毒邪的致病因素,采取“解毒”治法,療效有一定的提高;中風(fēng)辨證體系中引入毒邪的概念,將火、痰、瘀這3種致病因素上升為火毒、痰毒、瘀毒,并貫穿于中風(fēng)早期和恢復(fù)期的各個(gè)環(huán)節(jié),有助于進(jìn)一步闡釋中風(fēng)的發(fā)病及預(yù)后,提高臨床醫(yī)師對(duì)中風(fēng)的認(rèn)知,改善臨床療效[19]。

4 中藥對(duì)缺血性腦卒中鐵死亡的影響

4.1 中藥活性成分 丹參具有祛瘀、生新、活血、調(diào)經(jīng)等作用,為婦科用藥,其主要活性成分是丹參酮、相關(guān)研究顯示,丹參酮ⅡA對(duì)大鼠海馬細(xì)胞的鐵代謝有一定的影響,其作用機(jī)制是通過抑制海馬細(xì)胞過氧化脂質(zhì)和鐵含量,進(jìn)而抑制鐵死亡[21]。丹參酮Ⅰ可阻斷Gpx4蛋白表達(dá),減少鐵死亡,提示丹參酮可影響鐵死亡,一定程度減輕腦卒中后腦缺血損傷[22]。

花椒又稱為蜀椒,為蕓香科植物,在《長(zhǎng)沙藥解》中提到“蜀椒辛溫下行……祛諸風(fēng)麻痹不仁,主癱瘓語言不遂,利腰膝,強(qiáng)筋力,活血脈,通九竅,利周身”,具有治療中風(fēng)之功效。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),花椒中的異丁基胺類物質(zhì)可抑制鐵死亡,在erastin誘導(dǎo)的小鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞中具有一定的保護(hù)作用,表明花椒對(duì)大鼠海馬神經(jīng)元的保護(hù)作用可能通過抑制鐵死亡的作用機(jī)制實(shí)現(xiàn)的[23]。

天麻具有息風(fēng)止痙、平肝潛陽之功效,常用于治療中風(fēng)。李中梓在《雷公炮制藥性解》提到天麻可“祛諸風(fēng)麻痹不仁,主癱瘓語言不遂,利腰膝,強(qiáng)筋力,活血脈,通九竅,利周身”,表明天麻具有活血脈、祛瘀功效。天麻素是天麻的一種成分,在神經(jīng)退行性疾病中具有較強(qiáng)的抗氧化活性,天麻素增加了Nrf2的核轉(zhuǎn)位,上調(diào)了谷氨酸處理后相關(guān)蛋白的表達(dá),同時(shí)降低了谷氨酸誘導(dǎo)的鐵死亡,表明天麻素通過Nrf2相關(guān)信號(hào)通路的機(jī)制保護(hù)相關(guān)細(xì)胞免受谷氨酸誘導(dǎo)的鐵死亡[24]。

黃芩具有清熱燥濕、瀉火解毒之功效,其主要成分是黃芩素。有研究顯示,黃芩素上調(diào)了黑素細(xì)胞中的Gpx4使其免受鐵死亡,表明黃芩具有上調(diào)Gpx4減輕鐵死亡的作用[25]。Xie等[26]研究顯示,黃芩素是一種天然的鐵死亡抑制劑,可有效抑制胰腺癌細(xì)胞中麥角菌素引起的鐵離子凋亡,具有抑制鐵死亡的作用,抑制erastin對(duì)Gpx4的降解,從而使細(xì)胞避免被細(xì)胞膜內(nèi)的脂質(zhì)過氧化。因此推測(cè),腦卒中后黃芩可上調(diào)Gpx4,減輕鐵死亡,發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

銀杏葉具有活血通脈之功效,銀杏內(nèi)酯B是銀杏葉提取物的主要成分。有研究顯示,在Nrf2干擾后,銀杏內(nèi)酯B處理可增加Nrf2表達(dá),且銀杏內(nèi)酯B對(duì)脂質(zhì)積累和氧化應(yīng)激引起的非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)鐵死亡具有作用[26]。說明銀杏內(nèi)酯B通過激活Nrf2通路發(fā)揮抑制鐵死亡作用。

高良姜性熱,可下氣溫中,其主要成分是高良姜素。高良姜素治療降低了接受心肌缺血再灌注(I/R)的沙鼠大腦中脂質(zhì)過氧化物水平,減少細(xì)胞死亡的數(shù)量,增加Gpx4的表達(dá),高良姜素處理的沙鼠中鐵死亡標(biāo)志物表達(dá)降低,表明高良姜素通過增強(qiáng)Gpx4表達(dá)抑制鐵死亡,并減少神經(jīng)元細(xì)胞死亡[27]。

4.2 中藥復(fù)方 二陳湯出自宋代《太平惠民和劑局方》,是治痰的基礎(chǔ)方,一身之痰,無所不治;桃紅四物湯出自《醫(yī)宗金鑒》,具有養(yǎng)血活血之功效。相關(guān)研究表明,二陳湯合桃紅四物湯可改善腦缺血小鼠的氧化應(yīng)激反應(yīng),降低p53 mRNA表達(dá),提高重肽鐵蛋白1表達(dá),升高鐵含量,進(jìn)而引起芬頓反應(yīng),產(chǎn)生氧化損害[28]。說明二陳湯合桃紅四物湯對(duì)急性缺血性腦卒中的作用機(jī)制與調(diào)節(jié)p53/SALC7A11介導(dǎo)的氧化損傷和鐵死亡有關(guān)。

補(bǔ)陽還五湯出自《醫(yī)林改錯(cuò)》,主治中風(fēng)氣虛血瘀證。有研究顯示,補(bǔ)陽還五湯對(duì)大腦中動(dòng)脈栓塞大鼠海馬Gpx4的鐵死亡標(biāo)志物具有調(diào)控作用,磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)信號(hào)通路具有誘導(dǎo)自噬、減輕氧化應(yīng)激、抗脂質(zhì)過氧化等作用,活化PI3K-Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可減少鐵產(chǎn)生,PI3K-Akt在其所進(jìn)行的模塊化分析中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用[29]。表明補(bǔ)陽還五湯經(jīng)鐵死亡途徑參與的PI3K-Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在缺血性腦卒中治療過程中發(fā)揮著重要作用。

5 小 結(jié)

近年來,鐵死亡逐漸成為研究熱點(diǎn),并取得一定進(jìn)展,但鐵死亡的具體機(jī)制尚未明確,鐵死亡參與缺血性腦卒中的研究處于探索階段。鐵作為一種有效的氧化還原循環(huán)金屬,可一定程度維持腦內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡,但鐵過載可催化有害自由基的產(chǎn)生,尤其是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,扮演著“雙刃劍”的角色。進(jìn)一步探討鐵死亡的作用機(jī)制,對(duì)深入闡述鐵死亡與缺血性腦卒中的關(guān)系及探索治療缺血性腦卒中的新方法具有重要意義。中醫(yī)藥治療缺血性腦卒中在臨床方面上得到認(rèn)可,目前中醫(yī)藥關(guān)于鐵死亡的治療研究處于探索階段,中醫(yī)藥對(duì)鐵死亡有不同的影響,其作用機(jī)制尚未明確。隨著研究的深入,在中醫(yī)學(xué)的指導(dǎo)下,可能發(fā)現(xiàn)更多抑制鐵死亡的中藥活性物質(zhì)及復(fù)方制劑等,中藥影響鐵死亡在缺血性腦卒中相關(guān)作用機(jī)制及臨床有廣泛的應(yīng)用前景。