铁死亡与帕金森病的关系及中医药干预机制的研究进展▲

廖 阳 陈 娇 杨东东 侯小林 尹小琴 刘美君

(1 成都中医药大学临床医学院，四川省成都市 610075；2 四川省仁寿县人民医院神经内科，四川省仁寿县 620599；3 成都中医药大学附属医院神经内科，四川省成都市 610075)

【提要】 帕金森病的发病机制尚不完全明确，无论何种机制最终均会导致多巴胺能神经元凋亡。研究发现，铁死亡是帕金森病的重要发病机制之一，其实质是脂质过氧化导致的调节性细胞坏死，是一种新的细胞凋亡方式。中医药能干预甚至是逆转细胞铁死亡的发生，为帕金森病的治疗及预防提供新的思路。本文就铁死亡与帕金森病的关系，以及中医药通过调节铁死亡干预帕金森病的研究进展做一综述，为中医药治疗提供参考。

帕金森病是世界上仅次于阿尔茨海默病的第二大神经退行性疾病，是一种以静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势平衡障碍为主要特征的神经系统变性疾病。随着我国人口老龄化的加剧，帕金森病的患病人数增长迅速[1]。帕金森病的运动症状与非运动症状严重影响患者的生活质量，给患者家庭和社会带来沉重的负担。铁死亡是一种依赖铁离子且由活性氧诱导脂质过氧化导致的调节性细胞坏死[2]，其实质是细胞内与铁相关的代谢发生异常导致脂质过氧化物代谢障碍，使细胞内氧化还原失衡，进一步诱导细胞死亡。线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体的氧化应激是导致细胞铁死亡的主要原因[3]。近年来研究发现，铁死亡是帕金森病的发病机制之一，铁死亡通过干预细胞内铁代谢、氨基酸代谢和脂质代谢引起多巴胺能神经元内细胞器代谢失衡，多种细胞器氧化应激产生过多的活性氧，使多巴胺能神经元细胞凋亡，进而导致帕金森病的发生及加快疾病的发展进程[4]。目前西医治疗帕金森病的药物主要为抗胆碱能类和拟多巴胺类药物，多用于控制运动症状，但难以改善非运动症状，且易导致异动症、剂末恶化、开关现象等并发症的发生。中医药可干预帕金森病的发生与发展，其具体机制尚不清楚，但已有学者发现中医药治疗能通过抑制铁死亡、减轻机体氧化应激，达到控制预防帕金森病的作用。

1 帕金森病的发病机制

帕金森病的发病机制尚不完全明确，目前认为黑质多巴胺能神经元大量变性死亡及路易小体的出现是帕金森病的两大基本病理特征，其导致多巴胺递质和胆碱能递质的失衡，引起基底节的运动功能发生异常，例如肌张力增高和运动减少等症状的发生，导致了帕金森病的运动症状和非运动症状的发生。帕金森病的发病机制主要与α-突触蛋白异常、氧化应激、线粒体功能与结构障碍、神经炎症等有关[5-7]，上述因素互相影响，最终通过氧化应激导致帕金森病的发生。α-突触核蛋白错误折叠形成异常蛋白，其聚集会进一步加重神经炎症，破坏线粒体的功能结构，增加活性氧的产生，而大量产生的活性氧可影响细胞的分化和凋亡[6,8-10]。神经退行性病变与核转录因子和核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族pyrin结构域3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor family pyrin domain containing 3,NLRP3)炎症小体关系密切，其中NLRP3炎症小体是神经退行性病变中研究得最多的炎症小体，线粒体的结构与功能障碍可以激活NLRP3，进而增加线粒体的活性氧产生，加重氧化应激[11-13]。

2 铁死亡机制

2.1 铁代谢 铁是强大的氧化剂，其与机体的氧化应激密切相关。铁代谢的主要途径为：食物中三价铁在胃酸的作用下被还原成亚铁，亚铁在体内通过以下两种途径进行转运，其一是在小肠上被氧化成三价铁，继而与去铁铁蛋白结合形成铁蛋白保留在肠黏膜细胞中；其二是吸收入血的亚铁在铜蓝蛋白的作用下被氧化成三价铁，与转铁蛋白形成TF-Fe3+后，再与细胞膜表面转铁蛋白受体1结合，经胞吞后进入细胞内，在酸性条件下三价铁被铁还原酶还原成亚铁离子，随后二价金属转运蛋白1介导亚铁离子储存到铁蛋白中，或者通过膜铁转运蛋白1流出到细胞膜上，由此调节铁稳态[14]。在病理状态下，铁过载时会进一步导致氧化应激，造成线粒体损伤，使得铁流入增加，增加活性氧的生成。活性氧的过度累积，造成脂质过氧化，进一步激活铁死亡[15]。

2.2 氨基酸代谢 胱氨酸/谷氨酸反向转运体(System Xc-)是能抑制铁死亡的一类小分子，参与转运细胞内的谷氨酸和细胞外的胱氨酸，并摄取胱氨酸进入细胞内，参与调控谷胱甘肽的合成。溶质载体家族7成员11号(solute carrier family 7 member 11，SLC7A11)是System Xc-的一个亚基，SLC7A11的表达下调能减少谷胱甘肽合成，增强脂质氧化作用[2]。谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)是抑制铁死亡的另一类小分子物质，其能够抗脂质过氧化。当System Xc-功能被抑制，谷胱甘肽被耗尽，间接抑制了GPX4的功能，亚铁离子氧化脂质而产生活性氧，促进了铁死亡[16]。爱拉斯汀是一种铁死亡诱导剂，其通过抑制System Xc-的功能，间接抑制GPX4的功能来促进铁死亡[2]；Ras选择性致死化合物与GPX4共价结合，直接降低GPX4的表达而导致细胞发生铁死亡[17]。GPX4是铁死亡氨基酸代谢途径的关键酶，在System Xc-/GPX4途径中，可以通过促进System Xc-、SLC7A11来间接提高GPX4的表达，从而抑制细胞铁死亡，也可通过下调Ras选择性致死化合物水平，减少其与GPX4的结合，直接促进GPX4表达来抑制铁死亡。

2.3 脂质代谢 铁过载可导致脂质过氧化而引起铁死亡[18]。脂质过氧化导致膜脂中多不饱和脂肪酸发生氧化，是铁死亡的典型特征。酰辅酶A合成酶长链家族成员4是一种促进铁死亡的关键调节因子，关于其介导的铁死亡机制有几种假说，目前认为其与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶、脂氧合酶、细胞色素P450单加氧酶、线粒体等通过脂质氧化作用使细胞膜富含多个饱和脂肪酸，从而介导铁死亡[19]。

3 铁死亡与帕金森病的关系

近年来有研究显示，帕金森病的发生与铁元素相关，铁死亡为帕金森病重要的发病机制。铁参与了脑组织突触发育、髓鞘形成、神经递质的生成和运转，可影响儿童的智商、认知、运动、社会功能的发育[2]。随着年龄的增长，铁主要沉积在大脑，尤其是大脑中与疾病发病相关的区域，并可能伴随氧化应激、炎症和细胞死亡，帕金森病和阿尔茨海默病等神经退行性病变均与铁水平的升高有关，其原因是铁稳态失衡[14]。

铁死亡在黑质多巴胺能神经元凋亡中具有关键作用。铁稳态受胞质铁调节蛋白活性的调节，铁含量增加可影响α-突触蛋白的翻译[20]。去铁酮是一种螯合剂，对三价铁离子具有亲和性，有研究表明去铁酮能够改善帕金森病患者的运动功能并且增加其多巴胺水平，减缓患者的疾病进展[21]。在帕金森模型小鼠中，给予铁螯合剂、铁死亡抑制剂可以防止小鼠的神经元丢失和行为损伤，减轻小鼠的运动障碍[21-22]。铁稳态失衡后造成铁死亡，增加活性氧对神经元的氧化损伤，尤其是多巴胺能神经元这样的高有氧代谢细胞[23]。此外，还有研究表明，核因子E2相关因子2(nuclear factor-E2-related factor 2，Nrf2)在铁死亡中发挥重要作用，激活的Nrf2信号通路可以有效保护细胞，因其能够上调谷胱甘肽水平，从而维持GPX4的活性抑制铁死亡[24]。

4 中医药通过调节铁死亡干预帕金森病

在中医学理论中，帕金森病属“颤”“痉”疾病范畴。帕金森病的病机尚无统一定论，有现代医家发现其核心病机是阴虚和内热，主要病理基础是肝肾阴虚[25]。刘晶等[26]提出帕金森病的发生和发展可归结于毒损脑络，与神经炎症反应关系密切，治则为补养肝肾、滋阴活血。郭雨驰等[27]通过复查文献发现，用于治疗帕金森的中药以补虚药为主，归经多为肝经、脾经、肾经。中医联合西药治疗帕金森病也有着独特的优势，有Meta分析证实中西医结合治疗帕金森病能够改善其非运动症状[28]。有学者提出某些中药单体(如黄芩素、葛根素)，可作为天然的铁螯合剂通过不同的途径调节铁死亡，干预帕金森病发生和发展过程中的多巴胺能神经元凋亡[29]。中药、中药复方及一些传统中医学的非药物疗法(如针刺、艾灸等)能在一定程度上调节黑质多巴胺能神经元的铁死亡，进而预防和控制帕金森病的发展。

3.1 中药单体抗帕金森病的作用机制 中药单体可作为天然的铁螯合剂，通过抗氧化作用来干预和调节铁死亡。研究表明，黄芩素可能通过减少谷氨酸释放和拮抗N-甲基-D-天冬氨酸受体来抑制神经元的兴奋性毒性，还能通过抑制线粒体和内质网应激信号通路发挥抗凋亡作用；在生化水平上，黄芩素可限制爱拉斯汀诱导的亚铁生成、谷胱甘肽耗竭和脂质过氧化；在蛋白质水平上，黄芩素可抑制爱拉斯汀介导的GPX4的降解[30-31]。因此，黄芩素通过减少活性氧抑制氧化应激,保护GPX4抑制膜脂过氧化来抑制铁死亡。有学者发现，葛根素通过提高PC12细胞谷胱甘肽的生物合成能力来减轻1-甲基-4-苯基吡啶诱导的氧化应激，改善1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶中毒野生型小鼠腹侧中脑运动功能障碍[32-34]。葛根素能够减轻活性氧的积聚和提高抗氧化酶GPX4的表达水平，抑制细胞凋亡[35-36]。Haleagrahara等[37]采用6-羟基多巴胺诱导建立帕金森病大鼠模型，使用槲皮素治疗能够提高大鼠谷胱甘肽水平，抑制脂质膜过氧化。研究表明，提高谷胱甘肽水平能够促进GPX4的功能进而抑制铁死亡的发生，因此我们认为槲皮素能通过提高谷胱甘肽水平来抗氧化应激，进一步抑制铁死亡。芹菜素可以通过提高GPX4水平抑制铁死亡，同时可以通过减少C/EBP同源蛋白表达、活性氧积累和线粒体损伤来保护HT22神经细胞免受内质网应激诱导的凋亡[38-39]。芹菜素对多巴胺能神经元的保护作用可能是通过减少氧化损伤、神经炎症和小胶质细胞活化及增强神经营养电位来实现的[40]。上述研究表明，部分中药单体能够对帕金森病小鼠模型的黑质神经元起到保护作用，其机制复杂，可能主要与调节脑组织黑质细胞谷胱甘肽、GPX4水平进而抑制铁死亡有关。

3.2 中药方剂抗帕金森病的作用机制 中药方剂治疗帕金森病的机制复杂。有研究表明，芍药甘草汤能够显著提高Nrf2的水平，防止线粒体功能障碍，降低活性氧的产生[41-42]，芍药和甘草通过不同途径发挥作用，当两种药物联合使用时可能会使作用加强[43]。既往研究已经证明Nrf2在铁死亡过程中的重要作用，以上研究虽未研究芍药甘草汤对铁死亡的影响，但其对Nrf2的促进作用可能会抑制铁死亡，但这仍需要进一步的实验证实。加减地黄饮子能对1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶诱导的帕金森病小鼠模型的黑质神经元起到保护作用，虽然其机制尚不清楚，但其能够减少谷胱甘肽的损耗[44]。脑泰方能够提高GPX4和谷胱甘肽的水平，加速铁的代谢，降低活性氧和铁沉积[45-46]。桃红四物汤通过激活Nrf2通路，减轻氧化应激，保护神经元[47-49]。以上研究表明，中药方剂干预帕金森病的机制可能与激活Nrf2通路、提高GPX4和谷胱甘肽水平等有关，这些途径与铁死亡的发生机制密切相关，我们推测这些方剂可能通过干预铁代谢和氨基酸代谢来调控铁死亡。

3.3 中医外治法抗帕金森病的作用机制 中国传统医学非药物治疗如针刺、艾灸、功法锻炼等，均能使帕金森病患者获益，改善帕金森症状，延缓病情的进展。李静等[50]发现采用电针刺激帕金森模型大鼠能够提高谷胱甘肽含量，抑制多巴胺能神经元的凋亡，大鼠的活动较前增多，毛色较前恢复。有研究显示，艾灸帕金森病模型大鼠的百会穴和四神聪穴，能减少尼氏小体的丢失、改善黑质多巴胺能神经元功能，其机制可能是艾灸增加了GPX4和铁蛋白重链多肽1的水平，抑制了铁死亡[51]。研究表明，对6-羟基多巴胺诱导的帕金森病模型大鼠艾灸百会和四神聪，能够通过激活大鼠Nrf2通路减少活性氧生成，增加大鼠的谷胱甘肽水平，进而改善大鼠的帕金森症状[52]，这可能与抑制铁死亡相关通路和分子密切相关。

4 展 望

帕金森病患者黑质有大量铁沉积，黑质多巴胺能神经元铁死亡可能是帕金森病的发生和发展的重要机制。铁死亡是帕金森病发生和发展的一个重要影响因素，因此，研究黑质多巴胺能神经元铁死亡的相关分子机制，可为保护神经细胞，减少神经细胞的损害和凋亡，治疗帕金森病并延缓病情的进展提供新思路。中医药在治疗帕金森病过程中发挥着独特的优势，能改善帕金森病患者的预后，其可能通过调控黑质多巴胺能神经元铁死亡来干预帕金森病发生和发展，从而提高患者的生活质量和治疗效果。部分研究证实，中药、复方制剂以及针灸等能有效抑制神经元细胞的氧化应激反应，改善多巴胺能神经元的功能，从而缓解帕金森病的运动症状。但是目前中医药通过干预黑质多巴胺能神经元铁死亡及相关氧化应激过程治疗帕金森病的作用机制的相关研究报道仍较少，未来可通过更多的研究来阐明中医药治疗帕金森病的疗效及机制。