引用本文： 馬明和, 劉川川. 鐵死亡與急性肝損傷研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2023, 30(12): 1501-1506. doi: 10.7507/1007-9424.202307059 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國普外基礎與臨床雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
急性肝損傷（acute liver injury，ALI）是肝細胞出現急性損傷或壞死，導致肝功能異常，部分患者甚至出現肝功能衰竭。ALI包括藥物性肝損傷、膿毒癥性肝損傷、肝缺血再灌注損傷（hepatic ischemia reperfusion injury，HIRI）、急性病毒感染等。目前，ALI的診斷存在一定滯后，治療主要以對癥治療為主，雖然患者的生存率得到了很大的改善，但仍然不盡人意。研究[1]表明，鐵死亡與肝臟疾病的發生和發展有關，包括肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）、肝纖維化和HIRI。因此，有必要尋找更有效的肝臟疾病早期診斷標志物和治療靶點。
鐵死亡于2012年首次被報道[2]，是由脂質過氧化物和脂質活性氧（lipid reactiveoxygen species，L-RO）蓄積介導的一種新型調節性細胞死亡（regulated cell death，RCD）方式，涉及十分復雜的病理生理調控機制[3]，其生化、形態學和遺傳特征與細胞凋亡、壞死、自噬和其他類型的細胞死亡不同[2, 4]。大量研究顯示，細胞鐵死亡與肝纖維化[5]、缺血再灌注損傷[6]、衰老[7]、腎臟疾病[8]等密切相關。因此，鐵死亡引起了人們的極大興趣，特別是在HCC、肝纖維化、HIRI、肝功能衰竭、非酒精性脂肪肝等肝臟疾病中涉及鐵死亡的基因調控或引入鐵死亡誘導劑，為肝臟疾病診治提供了新靶點。筆者現就鐵死亡在ALI中的最新研究進展進行概述，并對鐵死亡在ALI領域的未來研究方向進行展望。
1 鐵死亡的主要途徑
1.1 谷胱甘肽（glutathione，GSH）/谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）途徑
鐵死亡是由細胞GSH依賴性抗氧化系統失活導致的，引起有毒脂質即L-ROS的積累[9-10]。GPX4和胱氨酸/谷氨酸反向轉運蛋白（system Xc?）是鐵死亡氨基酸代謝的核心調控靶點。system Xc? 依賴三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）以1∶1的比例交換細胞外胱氨酸和細胞內谷氨酸，維持細胞內外氨基酸穩態。轉運到細胞內的胱氨酸被還原為半胱氨酸，用于合成細胞內主要的抗氧化劑GSH[4]。GSH由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸合成，是GPX4維持正常功能的必要輔助因子，在鐵死亡中發揮重要作用，它是GPX4的理想底物，是預防鐵死亡不可或缺的物質[11]。由于GPX4是參與細胞膜抗過氧化損傷保護的主要酶，一旦GPX4失活就會引起嚴重的脂質過氧化，引起細胞膜完整性的破環從而出現細胞鐵死亡[4, 12-13]。
1.2 甲羥戊酸（mevalonic acid，MVA）途徑
硒代半胱氨酸是GPX4活性基團的必需氨基酸之一，它的合成需要特定的轉運體，即硒代半胱氨酸tRNA。硒代半胱氨酸tRNA的合成需要異戊烯基二磷酸（isopentenyl pyrophosphate，IPP），IPP是MVA途徑的重要產物。抑制MVA途徑會抑制IPP水平，通過下調硒代半胱氨酸tRNA的成熟來影響GPX4的合成，從而影響GPX4的活性并誘導鐵死亡。
1.3 鐵的積累
鐵是機體內重要的微量金屬元素，鐵代謝異常會影響機體的正常生理功能，引發疾病。機體內鐵代謝過程主要包括利用、儲存、排出和與相關蛋白結合形成鐵池等，鐵穩態對維持機體各組織和器官的功能非常重要[14]。在人體內，鐵超載是導致鐵死亡的重要原因。鐵離子的攝入會加速鐵死亡的發生，而補充其他金屬元素時不會發生這種現象[4]。進入機體內的亞鐵離子（ferrous，Fe2+）可被銅藍蛋白氧化為三價鐵離子（Ferric，Fe3+），細胞膜上的轉鐵蛋白（transferrin，TF）與Fe3+ 結合形成TF-Fe3+ 復合體。膜蛋白轉鐵蛋白受體（transferrin receptor 1，TFR1）能識別TF-Fe3+ 并將其吞入細胞內。Fe3+ 被前列腺六跨膜上皮抗原3（six-transmembrane epithelial antigen of prostate 3，STEAP3）還原為Fe2+，再由二價金屬離子轉運體1（divalent metal transporter 1，DMT1）釋放至細胞質，其余的Fe2+ 以鐵蛋白的形式儲存。當細胞內鐵超載時，過量的Fe2+ 超過正常鐵代謝途徑的加工上限，通過芬頓反應（Fenton reaction）產生細胞毒性羥自由基和活性氧（reactive oxygen species，ROS），誘發鐵死亡[15]。芬頓反應是鐵死亡過程中ROS的重要來源，即Fe2+ 與H2O2的反應可以將許多已知的有機化合物如羧酸、醇類、酯類等氧化為無機態，并產生羥基自由基等強氧化因子[16]。
1.4 脂質過氧化
磷脂是細胞膜的主要成分，磷脂中的多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）在促進鐵死亡中發揮關鍵性作用[17]。PUFAs在酰基輔酶A合成酶長鏈家族成員4（acyl coenzyme A synthetase long chain family member 4，ACSL4）的催化下，先與輔酶A（coenzyme A，CoA）結合形成多不飽和脂肪酸-輔酶A（polyunsaturated fatty acid，PUFA-CoA），再與溶血磷脂酰膽堿酰基轉移酶3（lysophosphatidylcholine acyltransferase 3，LPCAT3）結合引發酯化反應生成細胞膜磷脂[18]，其后經脂氧合酶（lipoxygenase，LOXs）催化生成脂質過氧化物（lipid peroxides，LPO）。如果LPO不通過GPX4還原成相應的醇，這些物質將持續氧化PUFAs生成更多的LPO[19]。在鐵存在的情況下，LPO能形成有毒性的脂質自由基如烷氧自由基等造成細胞損傷，這些自由基能轉移鄰近 PUFAs 的質子，通過脂質氧化反應形成L-ROS，進一步傳遞氧化性損[20]。L-ROS對細胞膜結構中磷脂雙分子層造成損傷，致使細胞器和（或）細胞膜破裂，最終導致細胞發生鐵死亡[21]。
2 鐵死亡與ALI
2.1 鐵死亡與HIRI
HIRI是指缺血的肝臟恢復血液供應時，使其在缺血損傷的基礎上，增加了再灌注導致的功能代謝障礙和結構破壞。肝臟外傷和肝臟手術常需要阻斷肝臟血流，肝血供出現障礙，造成不同程度的HIRI。HIRI是肝切除、肝移植等手術過程中肝損傷的重要原因，是導致移植后移植物功能障礙的主要原因[22]。已由研究證實鐵死亡參與不同器官的缺血再灌注損傷，如腎臟[23]、心臟[24]、腸[25]等。Friedmann等[23]研究顯示，鐵死亡抑制劑利普司他汀-1（Liproxstatin-1）可改善C57BL/6J小鼠肝臟短暫性缺血再灌注的組織損傷程度，發現鐵死亡是HIRI的發病機制之一，其保護作用機制涉及到降低電壓依賴性陰離子通道1 的水平、 恢復GPX4、保護線粒體結構的完整等方面。Yamada等[6]從肝移植患兒的臨床資料中發現，鐵超載與不良預后密切相關，提示鐵死亡在HIRI中的潛在影響；同時，他們在小鼠HIRI模型中發現，鐵死亡特異性抑制劑鐵抑素-1（ferrostatin-1，Fer-1）或強抗氧化劑α-生育酚（α-tocopherol）阻斷肝Ptgs2 （鐵死亡發生的標志基因）的表達和脂質過氧化水平的升高，也能恢復總GSH水平，與此同時Fer-1可降低炎癥因子和細胞標志物如白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白細胞介素-6（interleukin 6，IL-6）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和淋巴細胞抗原6G（LY-6G antigen，LY6G）的表達和中性粒細胞和巨噬細胞浸潤，其作用機制包括抑制脂質過氧化、恢復GSH及抑制炎性因子釋放和炎癥細胞浸潤。鐵死亡參與了HIRI誘導的肝損傷，含HECT、UBA和WWE結構域蛋白1（the HECT，UBA and WWE domain containing protein 1，HUWE1）可拮抗異常鐵積累和鐵死亡，減輕HIRI誘導的肝損傷[26]。上述研究表明，鐵死亡是HIRI的一種可能機制，可通過靶向鐵死亡治療HIRI。
2.2 鐵死亡與膿毒癥性肝損傷
膿毒癥是一種潛在的危及生命的全身炎癥反應綜合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS），由病原體（如細菌或病毒）及其毒素擴散到血液中引起，嚴重者可誘發感染性休克和多器官功能障礙綜合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）[27]。肝臟作為代謝和免疫穩態相關的重要器官，常受膿毒癥影響[28]。臨床證據顯示，肝功能障礙在膿毒癥早期出現，并且已被用作危重患者高死亡率和不良預后的有效預測指標[29-30]。鐵蛋白自噬過程包括通過Fenton反應釋放大量Fe2+ 生成羥基自由基[31]。在病理狀態下（膿毒癥、炎癥等），Fe2+升高刺激真核細胞跨膜蛋白家族成員1—鐵纖維蛋白1（sideroflexin 1，SFXN1）聚集定位于線粒體膜，隨后將Fe2+ 轉運到線粒體，引發線粒體活性氧的產生和鐵死亡[32]。有文獻[33-34]報道稱，鐵死亡參與了膿毒癥引起的心臟和肝損傷的發病。同樣有研究[35]表明， YES關聯蛋白1（yes-associated protein 1，YAP1）通過破壞核受體共激活因子4-鐵蛋白重鏈1（nuclear receptor coativator 4-ferritin heavy chain 1，NCOA4-FTH1）反應抑制鐵蛋白自噬介導的鐵死亡，從而減輕膿毒癥誘導的肝損傷。
2.3 鐵死亡與藥物性肝損傷
藥物誘導肝損傷（drug-induced liver injury，DILI）可導致臨床上原因不明的肝損傷和肝衰竭[36-37]。DILI的組織病理學特征包括膽管損傷和小葉/門靜脈肝炎[38]。以對乙酰氨基酚（acetaminophen，APAP）為例，小鼠APAP誘導的肝損傷（APAP induced liver injury，AILI）模型很好地反映了急性DILI的特征[39]。肝臟中的APAP通過細胞色素P450協助發生轉化，其反應性代謝物N-乙酰基苯醌亞胺（N-acetyl-p benzoquinoneimine，NAPQI）引起肝毒性，最終導致肝細胞死亡[40]。肝細胞中NAPQI與GSH結合，大量消耗GSH。2020年Yamada等[41]研究發現，AILI與由ω-6多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFAs）驅動的鐵死亡有關。鐵死亡抑制劑-1、去鐵胺（deferoxamine，DFO）和維生素E可通過抑制脂質過氧化和GSH 消耗對肝細胞發揮保護作用，減輕AILI。Yan等[42]的鐵死亡對細胞膜損傷的研究表明，細胞色素P450氧化還原酶（cytochrome P450oxidoreductase，POR）是通過上調PUFAs過氧化來實現對異種生物的解毒。因此，抑制鐵死亡有可能成為DILI的治療手段。
2.4 鐵死亡與病毒性肝炎
乙型和丙型肝炎病毒可導致慢性感染，其與肝硬化、終末期肝病和肝癌進展相關的發病率和死亡率顯著相關[43]。Kan等[44]研究發現，細胞鐵死亡的發生與病毒感染存在聯系，新城疫病毒（new-castle-disease virus）是首個被發現可以誘導細胞發生鐵死亡的病毒，該病毒通過 p53/SLC7A11/GPX4 軸發揮作用，造成 Slc7a11 和 GPX4 表達水平降低，最終導致被感染的細胞發生鐵死亡。病毒感染已被證明可通過各種機制參與細胞鐵死亡，如丙型肝炎病毒可通過增加血清和細胞對鐵的攝取、抑制鐵調素的表達[45-47]，增加血清鐵蛋白濃度[48]，轉鐵蛋白受體 1（transferrin receptor protein 1，TfR1）作為細胞受體介導病毒的進入[49]等方式參與鐵死亡過程。也有肝炎病毒相關的研究顯示，丙型肝炎病毒感染患者細胞內的鐵含量與慢性丙型肝炎的嚴重程度密切相關[50-51]，而TfR1在丙型肝炎病毒感染過程中影響肝細胞中的鐵代謝，進而增強丙型肝炎病毒遺傳物質的復制及其轉錄產物的翻譯[52]，這提示丙型肝炎病毒感染可能影響鐵死亡的進程。
2.5 鐵死亡與自身免疫性肝炎
自身免疫性肝炎（autoimmune hepatitis，AIH）在組織學檢查中以自身抗體陽性、高γ球蛋白血癥和界面性肝炎為特征，臨床表現可能呈急性、急性嚴重（暴發性）或無癥狀[53]。AIH的病理機制，特別是肝細胞死亡的詳細機制尚未完全闡明。在刀豆蛋白A（concanavalin A，ConA）觸發的小窩蛋白-1（caveolin-1，Cav-1）缺陷小鼠模型中，敲除Cav-1可通過促進ConA誘導的ROS和活性氮的大量積累，顯著誘導鐵死亡和更嚴重的AIH[54]。作為鐵死亡的抑制劑，Fer-1能逆轉鐵死亡，改善ConA誘導的肝損傷。鐵死亡抑制劑如Fer-2和吲哚胺2，3-雙加氧酶1（indoleamine 2，3-dioxygenases 1，IDO1），能減輕ConA處理小鼠的嗜鐵細胞死亡和硝化應激[55]。IDO1鐵死亡的機制歸因于其作為system Xc? 調節劑和過度硝化應激作用。這些都表明鐵死亡對免疫介導性肝炎的作用，提示了針對鐵死亡改善AIH治療的潛在價值[56]。
3 靶向鐵死亡在肝臟疾病中的治療相關研究
目前，對鐵死亡的治療策略主要包括基因、RNAs、蛋白質、小分子化合物、納米材料等。治療鐵死亡的靶點主要分為鐵死亡誘導劑和鐵死亡抑制劑。多種不同的物質可誘導不同細胞靶點的鐵死亡[4]。誘導鐵死亡的化合物有4種：即抑制system Xc? 復合體、GPX4失活、鐵過載和激活血紅素加氧酶1 (heme oxygenase 1，HO-1)。目前認為鐵死亡對特定肝臟疾病是有害因素，誘導鐵死亡主要用于治療HCC和肝硬化[57]。 鐵死亡抑制劑通過減少鐵過載和過氧化水平以及清除過氧化產物而發揮作用[58]，其中最主要的是鐵螯合劑，可以降低鐵超載。
4 結論
基于鐵死亡特殊的組織形態和生化特征，靶向抑制鐵死亡在預防由脂質過氧化、炎癥浸潤和免疫原性介導的各種肝損傷中發揮著重要作用。反之，促進鐵死亡可在抑制有些疾病進展中獲益，如肝纖維化，HCC等。缺乏有效干預是治療藥物性肝損傷面臨的主要問題，發現新的細胞死亡機制并針對性靶向干預可能是治療的新突破。由于文獻中大量關于鐵死亡在肝臟疾病中作用的報道都是間接研究，多數來源于動物模型，缺乏可靠的臨床證據，因此很難確定直接作用。此外，目前仍無鐵死亡精確特異性生物學標志物，隨著研究的深入，未來準確測定鐵死亡的體內生物學標志物對于了解這種細胞死亡模式的生理功能和治療潛力具有重要意義，可以為臨床疾病的診斷和治療提供重要依據。綜上所述，深入了解鐵死亡的機理可以為肝臟疾病的治療提供新的治療策略，并使鐵死亡成為臨床醫學靶向治療的焦點。
重要聲明
利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。
作者貢獻聲明：馬明和負責文獻檢索及論文撰寫，劉川川負責論文審校和修改。
急性肝損傷（acute liver injury，ALI）是肝細胞出現急性損傷或壞死，導致肝功能異常，部分患者甚至出現肝功能衰竭。ALI包括藥物性肝損傷、膿毒癥性肝損傷、肝缺血再灌注損傷（hepatic ischemia reperfusion injury，HIRI）、急性病毒感染等。目前，ALI的診斷存在一定滯后，治療主要以對癥治療為主，雖然患者的生存率得到了很大的改善，但仍然不盡人意。研究[1]表明，鐵死亡與肝臟疾病的發生和發展有關，包括肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）、肝纖維化和HIRI。因此，有必要尋找更有效的肝臟疾病早期診斷標志物和治療靶點。
鐵死亡于2012年首次被報道[2]，是由脂質過氧化物和脂質活性氧（lipid reactiveoxygen species，L-RO）蓄積介導的一種新型調節性細胞死亡（regulated cell death，RCD）方式，涉及十分復雜的病理生理調控機制[3]，其生化、形態學和遺傳特征與細胞凋亡、壞死、自噬和其他類型的細胞死亡不同[2, 4]。大量研究顯示，細胞鐵死亡與肝纖維化[5]、缺血再灌注損傷[6]、衰老[7]、腎臟疾病[8]等密切相關。因此，鐵死亡引起了人們的極大興趣，特別是在HCC、肝纖維化、HIRI、肝功能衰竭、非酒精性脂肪肝等肝臟疾病中涉及鐵死亡的基因調控或引入鐵死亡誘導劑，為肝臟疾病診治提供了新靶點。筆者現就鐵死亡在ALI中的最新研究進展進行概述，并對鐵死亡在ALI領域的未來研究方向進行展望。
1 鐵死亡的主要途徑
1.1 谷胱甘肽（glutathione，GSH）/谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）途徑
鐵死亡是由細胞GSH依賴性抗氧化系統失活導致的，引起有毒脂質即L-ROS的積累[9-10]。GPX4和胱氨酸/谷氨酸反向轉運蛋白（system Xc?）是鐵死亡氨基酸代謝的核心調控靶點。system Xc? 依賴三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）以1∶1的比例交換細胞外胱氨酸和細胞內谷氨酸，維持細胞內外氨基酸穩態。轉運到細胞內的胱氨酸被還原為半胱氨酸，用于合成細胞內主要的抗氧化劑GSH[4]。GSH由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸合成，是GPX4維持正常功能的必要輔助因子，在鐵死亡中發揮重要作用，它是GPX4的理想底物，是預防鐵死亡不可或缺的物質[11]。由于GPX4是參與細胞膜抗過氧化損傷保護的主要酶，一旦GPX4失活就會引起嚴重的脂質過氧化，引起細胞膜完整性的破環從而出現細胞鐵死亡[4, 12-13]。
1.2 甲羥戊酸（mevalonic acid，MVA）途徑
硒代半胱氨酸是GPX4活性基團的必需氨基酸之一，它的合成需要特定的轉運體，即硒代半胱氨酸tRNA。硒代半胱氨酸tRNA的合成需要異戊烯基二磷酸（isopentenyl pyrophosphate，IPP），IPP是MVA途徑的重要產物。抑制MVA途徑會抑制IPP水平，通過下調硒代半胱氨酸tRNA的成熟來影響GPX4的合成，從而影響GPX4的活性并誘導鐵死亡。
1.3 鐵的積累
鐵是機體內重要的微量金屬元素，鐵代謝異常會影響機體的正常生理功能，引發疾病。機體內鐵代謝過程主要包括利用、儲存、排出和與相關蛋白結合形成鐵池等，鐵穩態對維持機體各組織和器官的功能非常重要[14]。在人體內，鐵超載是導致鐵死亡的重要原因。鐵離子的攝入會加速鐵死亡的發生，而補充其他金屬元素時不會發生這種現象[4]。進入機體內的亞鐵離子（ferrous，Fe2+）可被銅藍蛋白氧化為三價鐵離子（Ferric，Fe3+），細胞膜上的轉鐵蛋白（transferrin，TF）與Fe3+ 結合形成TF-Fe3+ 復合體。膜蛋白轉鐵蛋白受體（transferrin receptor 1，TFR1）能識別TF-Fe3+ 并將其吞入細胞內。Fe3+ 被前列腺六跨膜上皮抗原3（six-transmembrane epithelial antigen of prostate 3，STEAP3）還原為Fe2+，再由二價金屬離子轉運體1（divalent metal transporter 1，DMT1）釋放至細胞質，其余的Fe2+ 以鐵蛋白的形式儲存。當細胞內鐵超載時，過量的Fe2+ 超過正常鐵代謝途徑的加工上限，通過芬頓反應（Fenton reaction）產生細胞毒性羥自由基和活性氧（reactive oxygen species，ROS），誘發鐵死亡[15]。芬頓反應是鐵死亡過程中ROS的重要來源，即Fe2+ 與H2O2的反應可以將許多已知的有機化合物如羧酸、醇類、酯類等氧化為無機態，并產生羥基自由基等強氧化因子[16]。
1.4 脂質過氧化
磷脂是細胞膜的主要成分，磷脂中的多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）在促進鐵死亡中發揮關鍵性作用[17]。PUFAs在酰基輔酶A合成酶長鏈家族成員4（acyl coenzyme A synthetase long chain family member 4，ACSL4）的催化下，先與輔酶A（coenzyme A，CoA）結合形成多不飽和脂肪酸-輔酶A（polyunsaturated fatty acid，PUFA-CoA），再與溶血磷脂酰膽堿酰基轉移酶3（lysophosphatidylcholine acyltransferase 3，LPCAT3）結合引發酯化反應生成細胞膜磷脂[18]，其后經脂氧合酶（lipoxygenase，LOXs）催化生成脂質過氧化物（lipid peroxides，LPO）。如果LPO不通過GPX4還原成相應的醇，這些物質將持續氧化PUFAs生成更多的LPO[19]。在鐵存在的情況下，LPO能形成有毒性的脂質自由基如烷氧自由基等造成細胞損傷，這些自由基能轉移鄰近 PUFAs 的質子，通過脂質氧化反應形成L-ROS，進一步傳遞氧化性損[20]。L-ROS對細胞膜結構中磷脂雙分子層造成損傷，致使細胞器和（或）細胞膜破裂，最終導致細胞發生鐵死亡[21]。
2 鐵死亡與ALI
2.1 鐵死亡與HIRI
HIRI是指缺血的肝臟恢復血液供應時，使其在缺血損傷的基礎上，增加了再灌注導致的功能代謝障礙和結構破壞。肝臟外傷和肝臟手術常需要阻斷肝臟血流，肝血供出現障礙，造成不同程度的HIRI。HIRI是肝切除、肝移植等手術過程中肝損傷的重要原因，是導致移植后移植物功能障礙的主要原因[22]。已由研究證實鐵死亡參與不同器官的缺血再灌注損傷，如腎臟[23]、心臟[24]、腸[25]等。Friedmann等[23]研究顯示，鐵死亡抑制劑利普司他汀-1（Liproxstatin-1）可改善C57BL/6J小鼠肝臟短暫性缺血再灌注的組織損傷程度，發現鐵死亡是HIRI的發病機制之一，其保護作用機制涉及到降低電壓依賴性陰離子通道1 的水平、 恢復GPX4、保護線粒體結構的完整等方面。Yamada等[6]從肝移植患兒的臨床資料中發現，鐵超載與不良預后密切相關，提示鐵死亡在HIRI中的潛在影響；同時，他們在小鼠HIRI模型中發現，鐵死亡特異性抑制劑鐵抑素-1（ferrostatin-1，Fer-1）或強抗氧化劑α-生育酚（α-tocopherol）阻斷肝Ptgs2 （鐵死亡發生的標志基因）的表達和脂質過氧化水平的升高，也能恢復總GSH水平，與此同時Fer-1可降低炎癥因子和細胞標志物如白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白細胞介素-6（interleukin 6，IL-6）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和淋巴細胞抗原6G（LY-6G antigen，LY6G）的表達和中性粒細胞和巨噬細胞浸潤，其作用機制包括抑制脂質過氧化、恢復GSH及抑制炎性因子釋放和炎癥細胞浸潤。鐵死亡參與了HIRI誘導的肝損傷，含HECT、UBA和WWE結構域蛋白1（the HECT，UBA and WWE domain containing protein 1，HUWE1）可拮抗異常鐵積累和鐵死亡，減輕HIRI誘導的肝損傷[26]。上述研究表明，鐵死亡是HIRI的一種可能機制，可通過靶向鐵死亡治療HIRI。
2.2 鐵死亡與膿毒癥性肝損傷
膿毒癥是一種潛在的危及生命的全身炎癥反應綜合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS），由病原體（如細菌或病毒）及其毒素擴散到血液中引起，嚴重者可誘發感染性休克和多器官功能障礙綜合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）[27]。肝臟作為代謝和免疫穩態相關的重要器官，常受膿毒癥影響[28]。臨床證據顯示，肝功能障礙在膿毒癥早期出現，并且已被用作危重患者高死亡率和不良預后的有效預測指標[29-30]。鐵蛋白自噬過程包括通過Fenton反應釋放大量Fe2+ 生成羥基自由基[31]。在病理狀態下（膿毒癥、炎癥等），Fe2+升高刺激真核細胞跨膜蛋白家族成員1—鐵纖維蛋白1（sideroflexin 1，SFXN1）聚集定位于線粒體膜，隨后將Fe2+ 轉運到線粒體，引發線粒體活性氧的產生和鐵死亡[32]。有文獻[33-34]報道稱，鐵死亡參與了膿毒癥引起的心臟和肝損傷的發病。同樣有研究[35]表明， YES關聯蛋白1（yes-associated protein 1，YAP1）通過破壞核受體共激活因子4-鐵蛋白重鏈1（nuclear receptor coativator 4-ferritin heavy chain 1，NCOA4-FTH1）反應抑制鐵蛋白自噬介導的鐵死亡，從而減輕膿毒癥誘導的肝損傷。
2.3 鐵死亡與藥物性肝損傷
藥物誘導肝損傷（drug-induced liver injury，DILI）可導致臨床上原因不明的肝損傷和肝衰竭[36-37]。DILI的組織病理學特征包括膽管損傷和小葉/門靜脈肝炎[38]。以對乙酰氨基酚（acetaminophen，APAP）為例，小鼠APAP誘導的肝損傷（APAP induced liver injury，AILI）模型很好地反映了急性DILI的特征[39]。肝臟中的APAP通過細胞色素P450協助發生轉化，其反應性代謝物N-乙酰基苯醌亞胺（N-acetyl-p benzoquinoneimine，NAPQI）引起肝毒性，最終導致肝細胞死亡[40]。肝細胞中NAPQI與GSH結合，大量消耗GSH。2020年Yamada等[41]研究發現，AILI與由ω-6多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFAs）驅動的鐵死亡有關。鐵死亡抑制劑-1、去鐵胺（deferoxamine，DFO）和維生素E可通過抑制脂質過氧化和GSH 消耗對肝細胞發揮保護作用，減輕AILI。Yan等[42]的鐵死亡對細胞膜損傷的研究表明，細胞色素P450氧化還原酶（cytochrome P450oxidoreductase，POR）是通過上調PUFAs過氧化來實現對異種生物的解毒。因此，抑制鐵死亡有可能成為DILI的治療手段。
2.4 鐵死亡與病毒性肝炎
乙型和丙型肝炎病毒可導致慢性感染，其與肝硬化、終末期肝病和肝癌進展相關的發病率和死亡率顯著相關[43]。Kan等[44]研究發現，細胞鐵死亡的發生與病毒感染存在聯系，新城疫病毒（new-castle-disease virus）是首個被發現可以誘導細胞發生鐵死亡的病毒，該病毒通過 p53/SLC7A11/GPX4 軸發揮作用，造成 Slc7a11 和 GPX4 表達水平降低，最終導致被感染的細胞發生鐵死亡。病毒感染已被證明可通過各種機制參與細胞鐵死亡，如丙型肝炎病毒可通過增加血清和細胞對鐵的攝取、抑制鐵調素的表達[45-47]，增加血清鐵蛋白濃度[48]，轉鐵蛋白受體 1（transferrin receptor protein 1，TfR1）作為細胞受體介導病毒的進入[49]等方式參與鐵死亡過程。也有肝炎病毒相關的研究顯示，丙型肝炎病毒感染患者細胞內的鐵含量與慢性丙型肝炎的嚴重程度密切相關[50-51]，而TfR1在丙型肝炎病毒感染過程中影響肝細胞中的鐵代謝，進而增強丙型肝炎病毒遺傳物質的復制及其轉錄產物的翻譯[52]，這提示丙型肝炎病毒感染可能影響鐵死亡的進程。
2.5 鐵死亡與自身免疫性肝炎
自身免疫性肝炎（autoimmune hepatitis，AIH）在組織學檢查中以自身抗體陽性、高γ球蛋白血癥和界面性肝炎為特征，臨床表現可能呈急性、急性嚴重（暴發性）或無癥狀[53]。AIH的病理機制，特別是肝細胞死亡的詳細機制尚未完全闡明。在刀豆蛋白A（concanavalin A，ConA）觸發的小窩蛋白-1（caveolin-1，Cav-1）缺陷小鼠模型中，敲除Cav-1可通過促進ConA誘導的ROS和活性氮的大量積累，顯著誘導鐵死亡和更嚴重的AIH[54]。作為鐵死亡的抑制劑，Fer-1能逆轉鐵死亡，改善ConA誘導的肝損傷。鐵死亡抑制劑如Fer-2和吲哚胺2，3-雙加氧酶1（indoleamine 2，3-dioxygenases 1，IDO1），能減輕ConA處理小鼠的嗜鐵細胞死亡和硝化應激[55]。IDO1鐵死亡的機制歸因于其作為system Xc? 調節劑和過度硝化應激作用。這些都表明鐵死亡對免疫介導性肝炎的作用，提示了針對鐵死亡改善AIH治療的潛在價值[56]。
3 靶向鐵死亡在肝臟疾病中的治療相關研究
目前，對鐵死亡的治療策略主要包括基因、RNAs、蛋白質、小分子化合物、納米材料等。治療鐵死亡的靶點主要分為鐵死亡誘導劑和鐵死亡抑制劑。多種不同的物質可誘導不同細胞靶點的鐵死亡[4]。誘導鐵死亡的化合物有4種：即抑制system Xc? 復合體、GPX4失活、鐵過載和激活血紅素加氧酶1 (heme oxygenase 1，HO-1)。目前認為鐵死亡對特定肝臟疾病是有害因素，誘導鐵死亡主要用于治療HCC和肝硬化[57]。 鐵死亡抑制劑通過減少鐵過載和過氧化水平以及清除過氧化產物而發揮作用[58]，其中最主要的是鐵螯合劑，可以降低鐵超載。
4 結論
基于鐵死亡特殊的組織形態和生化特征，靶向抑制鐵死亡在預防由脂質過氧化、炎癥浸潤和免疫原性介導的各種肝損傷中發揮著重要作用。反之，促進鐵死亡可在抑制有些疾病進展中獲益，如肝纖維化，HCC等。缺乏有效干預是治療藥物性肝損傷面臨的主要問題，發現新的細胞死亡機制并針對性靶向干預可能是治療的新突破。由于文獻中大量關于鐵死亡在肝臟疾病中作用的報道都是間接研究，多數來源于動物模型，缺乏可靠的臨床證據，因此很難確定直接作用。此外，目前仍無鐵死亡精確特異性生物學標志物，隨著研究的深入，未來準確測定鐵死亡的體內生物學標志物對于了解這種細胞死亡模式的生理功能和治療潛力具有重要意義，可以為臨床疾病的診斷和治療提供重要依據。綜上所述，深入了解鐵死亡的機理可以為肝臟疾病的治療提供新的治療策略，并使鐵死亡成為臨床醫學靶向治療的焦點。
重要聲明
利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。
作者貢獻聲明：馬明和負責文獻檢索及論文撰寫，劉川川負責論文審校和修改。