铁死亡在中医药治疗代谢相关性脂肪肝病中的作用机制及研究进展

芦美华，李 雯，崔立华，李彩霞，陈 明

代谢相关性脂肪肝（metabolic-associated fatty liver disease，MAFLD）在2020 年更名前被称为非酒精性脂肪肝病[1]。MALFD 是当今世界最常见的慢性肝脏疾病，以肝内脂肪变性为主要病理特征，肝内脂肪大量堆积与变性，会造成严重肝损害，甚至可能发展为肝纤维化、肝癌，已经成为全球高度关注的疾病[2]。据统计，全球MAFLD 的发病率约25%[3]，呈年轻化的趋势，中国的发病率约20%，但呈现逐年上升状态。MAFLD 目前尚无特效治疗药物，主要以调整饮食、增加锻炼等为主[4]。MAFLD 的发病与多种因素有关，如炎症、氧化应激、脂质代谢紊乱、胰岛素抵抗、肥胖等，发病机制尚不明确。多数学者公认的是“二次打击假说”或“多次打击假说”[5]。MAFLD 的潜在发病机制尚未完全阐明，因此不断探索MAFLD 发病的新机制和治疗靶点是MAFLD研究工作的重点。

肝细胞异常脂质积累引起肝细胞死亡是肝脏单纯脂肪变性向非酒精性脂肪性肝炎发展的关键[6]。铁死亡是一种独特的程序性细胞死亡方式，其形态学不同于凋亡、自噬、焦亡等死亡特点，具有自己独特的形态学特征。研究发现铁死亡参与多种疾病的发生发展，如神经系统疾病、肿瘤、心血管疾病及阿尔茨海默病等[7-9]。越来越多的研究表明，铁死亡在MAFLD 发病过程起着关键的作用，肝内铁的过量沉积可能参与MAFLD 的发展，肝细胞以及肝内巨噬细胞的铁死亡可导致单纯性脂肪变性发展为脂肪性肝炎，抑制铁死亡可能成为MAFLD 的一种新的治疗策略[10]。中医药治疗MAFLD 的优势日益凸显，以铁死亡为靶点，探索中医药治疗MAFLD 的作用机制，将为中医药的推广应用提供新的理论依据。本文系统总结了铁死亡在MAFLD 中的作用机制，以及中医药通过调控铁死亡减轻MAFLD 的相关研究。

1 铁死亡

铁死亡是2012 年新发现的一种独特的程序性细胞死亡形式，其特征是细胞内致死性的铁依赖的脂质活性氧的蓄积，同时伴随着谷胱甘肽(glutathione，GSH) 依赖的脂质过氧化修复系统的破坏[11]。这种新的细胞死亡模式在形态学、遗传学和生物化学上都不同于其他已知的死亡，包括凋亡、坏死、焦亡和自噬。铁死亡形态变化主要表现为细胞膜不稳定、细胞骨架重排、细胞体积缩小、线粒体脊减少或消失、线粒体膜密度增加以及线粒体外膜破裂等特点[12]。分子生物学特征表现为：GSH 和还原型辅酶Ⅱ （nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）降低、谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）活性抑制、铁累积和脂质过氧化、环氧化酶2（cyclooxygenase-2，COX-2）水平增加、多不饱和脂肪酸磷脂耗尽、活性氧（reactive oxygen species, ROS）增加、副产物丙二醛(malondialdehyde, MDA) 和4-羟基壬烯酸（4-hydroxynonenal，4-HNE）产生[13]。铁死亡参与多种疾病的生理、病理过程，包括癌症、神经系统疾病、心血管疾病等，尤其与肝脏疾病密切相关，这可能与肝脏特殊的生理功能有关[14]。

2 铁死亡发生机制的相关因素

铁死亡的发生机制非常复杂，与多种因素相关，目前认为主要与铁的稳态失衡、脂质过氧化、SLC7A11-GSH-GPX4 轴失衡密切相关[15]。除此之外，一些核转录因子也对铁死亡起着关键的调控作用，例如核因子红细胞2 相关因子（Nrf2）、P53、STAT3 等[16]。

2.1 铁稳态失衡 铁是人体必需的微量元素，循环中的铁以三价铁(Fe3+)形式存在，人体循环中的Fe3+通过转铁蛋白TRF 以及铁蛋白受体TFR1 转运到细胞内，在溶酶体中被还原为Fe2+, 然后通过DMT1 和ZIP8/14 蛋白家族释放到不稳定铁池中，铁池内不稳定游离Fe2+增多，会通过芬顿反应产生大量的ROS，然后与脂质发生氧化反应，引发铁死亡[17]。研究表明，亚铁离子水平越高，脂质过氧化反应越明显，铁死亡就会更严重[18]，导致各种疾病的发生[19]。

2.2 脂质过氧化 致命的脂质过氧化作用会驱动铁死亡的发生。过多脂肪沉积，大量的游离脂肪酸发生脂质过氧化物反应，产生大量的脂质过氧化物（LPO）是诱导铁死亡的关键因素[20]。酯酰辅酶A4 合成酶长链家族成员4（ACSL4）催化长链多不饱和脂肪酸（PUFA）与辅酶A 连接后，被溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3（LP3AT3）重新酯化为磷脂，从而增加细胞长链PUFA 引导到膜磷脂和中性脂质中，产生大量脂质过氧化产物4-HNE、MDA、磷脂LOOH 等[21]。这些产物可能会导致膜结构完整性的破坏，引起细胞死亡。

2.3 系统Xc—-GSH-GPX4 轴失衡 系统Xc—是一种膜型胱氨酸/谷氨酸逆向转运体，通常以1∶1 的比例输入胱氨酸和输出谷氨酸[22]。胱氨酸经过酶促反应还原为半胱氨酸，是生成GSH 的必要物质。GSH 在抗氧化应激、减轻脂质过氧化中发挥着关键的作用。GPX4 是调控铁死亡的关键酶，依赖GSH 将有毒的脂氢氧化物还原为无毒的脂质醇，在铁死亡调控中起着至关重要的防御作用[23]。GPX4 的直接或间接的失活，会导致铁死亡的发生。如抑制Xc—系统会导致GSH的合成减少从而使GPX4 失活，诱导铁死亡的发生。RSL3 也可以直接抑制GPX4 的活性，造成铁死亡[24]。

3 铁死亡在MAFLD 疾病中的作用

铁死亡通过多种方式参与MAFLD 的发生发展，其机制非常复杂，可能主要与脂质过氧化、铁离子失衡，GSH 的作用等密切相关，抑制铁死亡可能成为治疗MAFLD 疾病的新策略[25]。脂质过氧化是铁死亡的主要驱动因素之一，当脂质过氧化发生时，脂质通过增加ROS 成为过氧化的主要目标。反过来，ROS 产生的增加导致氧化应激的增加，而氧化应激诱导的脂质过氧化在MAFLD 的发生发展中发挥关键作用[26]。脂质过氧化产物中，MDA 和4-HNE 是研究最广泛的两种醛，两者都与MAFLD 的不同阶段有关[27]。Imai 等[28]发现，在MAFLD 患者中存在不同程度的脂质过氧化标志物（如MDA、4-HNE）升高。不仅脂质代谢异常参与了MAFLD 的发生，而且铁代谢失衡也可能影响MAFLD 的发生[29]。肝脏是机体重要的储铁器官，铁的代谢失调会加重MAFLD 的进展[30]。早在2012 年，有学者就发现铁含量的多少与MAFLD 的损伤程度密切相关，MAFLD 血清中的铁＞1.5 倍正常值上限，患者的肝脏铁沉积越多，组织炎症就越明显，就会促进MAFLD 向NASH 或者纤维化的进一步发展[31]。减少肝中铁含量，可以改善MAFLD 患者的肝损伤。Tsurusaki 等[32]研究发现，通过CDE 饮食喂养的小鼠MAFLD 模型，在发展为NASH 过程中，铁死亡先于凋亡发生，所以抑制铁死亡就可能控制MAFLD 的发展。闵军霞教授团队于2017 年在全球首次利用多种铁过载性基因敲除小鼠模型发现并阐明铁死亡是诱发肝脏损伤中的重要致病机制[33]。综上，铁死亡是由铁离子驱动的脂质过氧化产物而导致的一种细胞死亡方式，铁过量和脂质过氧化可能参与MAFLD 的发生发展，因此抑制铁死亡有望成为治疗MAFLD 的新靶点。

4 中医药通过调控铁死亡改善MAFLD

MAFLD 发病机制尚未完全阐明，临床获批用于治疗MAFLD 的药物很少，中医药在预防和治疗MAFLD 中发挥着独特的优势，治疗效果也得到广泛的认可。中医对MAFLD 的定义是“肝癖”“胁痛”“积聚”。认为本病的发生与饮食不节、情志失调、禀赋不足等有关。其病位在肝，涉及脾、肾等脏腑，肝体用失调，脾肾亏虚为本病的病机，而痰、湿、浊、瘀、热是本病的主要病理因素[34]。中医以辨证论治为原则，以疏肝理气、化痰降浊、健脾利湿等为治法，调节脂质代谢、改善肝功能、改善胰岛素抵抗、减轻氧化应激水平、调节肠道菌群失衡和抑制炎症因子释放[35]。近年来，越来越多的研究表明，中药及其有效成分可以通过调节铁死亡改善MAFLD。

4.1 中药复方通过抑制铁死亡改善MAFLD 临床积累了很多治疗MAFLD 的中药传统方及经验方，治疗效果令人满意。大量的研究工作揭示，铁死亡是重要的调控靶点，解释了药物的治疗效果，为其临床推广应用提供新的理论依据。

4.1.1 泽泻汤 出自《金匮要略》，具有利水渗湿，健脾益气之功效，临床中常用来治疗脾虚型MAFLD。一项对泽泻汤的基础研究发现，泽泻汤发挥其降脂、抗炎的机理主要是激活了Nrf2 抗氧化通路，提高了SOD、GSH 的含量，从而抑制了铁死亡，改善了MAFLD[36]。

4.1.2 加味二至丸 是滋补肝肾的常用方，包括墨旱莲、女贞子、淫羊藿三味药。广州中医药大学马贵萍等[37]通过建立MAFLD 小鼠高脂模型，给予加味二至丸干预，发现给药组小鼠SLC7A11、GPX4、FTH1 表达水平明显高于模型组，P53、COX2、NOX1等水平降低，表明此方可能是通过抑制铁死亡途径来改善脂质沉积。

4.1.3 丹蒌片 是由丹参、川芎、瓜蒌、赤芍、薤白、葛根、骨碎补、郁金、泽泻和黄芪等中药组成，具有化瘀散结、益气通阳功效，临床认为该方具有改善肝脏损伤和脂质沉积的作用，常用来治疗MAFLD。张新等[38]研究发现，丹蒌片的降脂、护肝作用可能与抑制铁死亡有关。该项研究利用动物模型以及细胞模型，进行药物干预后，发现丹蒌片组血清胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDLC）、谷草转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）及Fe2+水平显著降低（P<0.05），肝细胞肿胀变性情况减轻，脂肪空泡及橘红色脂滴数量显著减少；GPX4 和FTH1 蛋白表达水平升高，肝组织GSH 和SOD 水平显著升高，MDA、肿瘤坏死因子（TNF）-α 和白细胞介素（IL）-6 水平显著降低。

4.1.4 化脂复肝颗粒 由陕西省中医院张瑞霞主任研制，在临床表现了很好的降血脂、抗炎等作用。叶苗青等[39]为了解其降脂机制进行了一系列研究，结果发现其降脂抗炎等作用与激活核因子（NF）-кB通路抑制铁死亡有关。

4.2 中药单体抑制铁死亡改善MAFLD 中药单体是从中药中提取的有效活性成分，近期研究发现多种中药单体可以通过抑制铁死亡，发挥治疗MAFLD 的作用。

4.2.1 银杏内酯B 是从银杏叶中提取的单体，临床常用来治疗心脑血管疾病，具有很好的抗凝、降脂、延缓衰老等作用。最近研究发现银杏内酯B 在治疗MAFLD 疾病中具有明显的降脂效果。为研究其降脂机理，Yang 等[40]对银杏内酯B 开展了相关研究，结果发现银杏内酯B 是通过激活Nrf2/HO-1 抗氧化信号通路，提高GPX4 表达，加速清除ROS 的能力，减少脂质过氧化物的堆积，抑制铁死亡改善氧化应激、减轻了脂肪沉积，改善了MAFLD 的症状。

4.2.2 黄芪甲苷 是黄芪中的一种纯化的三萜类皂苷，具有降脂、抗氧化、提高免疫等作用，临床用来治疗多种疾病。最近一项研究发现，黄芪甲苷可以通过调控铁死亡抑制巨噬细胞脂质沉积，改善MAFLD 的症状[41]。该实验通过棕榈酸诱导RAW264.7细胞，然后给予黄芪甲苷处理，结果显示黄芪甲苷药物组的脂滴明显减少，铁死亡相关因子SLC7A11和GPX4 的表达显著增加，氧化产物ROS、MDA 显著减少。结果提示黄芪甲苷可以通过抑制巨噬细胞铁死亡治疗MAFLD。

4.2.3 丹参酮IIA 是来源于传统中药丹参的提取物，具有抑制炎症、抗动脉粥样硬化、降脂等多种作用。一项对丹参酮ⅡA 的实验研究发现，该药通过抑制铁死亡途径发挥改善MAFLD 的作用，丹参酮ⅡA 增强了SOD 以及GPX4 的活性，降低了ROS和MDA 的产生，SLC7A11 和FTH1 蛋白及mRNA的水平显著升高，减轻氧化应激，从而抑制肝细胞死亡，减轻肝脏脂肪变性[42]。

一直以来，中医药在MAFLD 治疗中都发挥了重要的作用，前人积累了大量的经验方和自拟方，效果都非常明显，但因缺乏药理学证据而影响了药物的推广。

5 思考与展望

肝脏是重要的储铁器官，同时也是重要的脂代谢器官，铁死亡在MAFLD 的发生、发展中发挥重要作用。然而肝组织微环境中存在多种细胞，如肝脏巨噬细胞、肝星状细胞以及血管内皮细胞都参与了MALFLD 进展，但铁死亡在各种细胞中的作用及如何影响MAFLD 尚未完全阐明。一系列的临床研究和MAFLD 模型都表明多种中医药在治疗MAFLD方面发挥着明确的作用。最近几年已有研究证实部分中药可以通过调控铁死亡发挥治疗MAFLD 的作用。但铁死亡是否是中医药治疗MAFLD 的重要靶点尚需要大量研究和探讨。在未来的研究工作中，探究肝组织中不同细胞铁死亡是如何参与MAFLD的发生、发展以及中医药是如何调控不同细胞类型的铁死亡来改善MAFLD 的症状，将是研究的一个重点。随着研究的不断深入，铁死亡将作为一个新的靶点丰富中医药的治疗机制，为其临床的推广应用提供新的理论依据。