呂莎，王耀文

作者單位：315010寧波，寧波市第一醫(yī)院（呂莎、王耀文）；寧波大學(xué)（呂莎）

老年性耳聾是聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)隨年齡增長(zhǎng)發(fā)生退行性改變的一種神經(jīng)退行性疾病，細(xì)胞衰老與細(xì)胞內(nèi)代謝廢物的沉積有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)鐵死亡與阿爾茨海默?。ˋD）、帕金森?。≒D）、亨廷頓病及Friedreich共濟(jì)失調(diào)癥等多種神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)[1]。因此，鐵死亡很可能也參與老年性耳聾的發(fā)病，本文對(duì)鐵死亡及其可能導(dǎo)致老年性耳聾的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 鐵死亡及其形態(tài)學(xué)特征

鐵死亡由鐵超載引起脂質(zhì)過(guò)氧化導(dǎo)致細(xì)胞程序性死亡[2]，是一種全新的細(xì)胞死亡模式。與壞死（細(xì)胞質(zhì)腫脹、質(zhì)膜破裂）、凋亡（染色質(zhì)凝結(jié)和邊緣化）或自噬（形成雙膜封閉小泡）相關(guān)的特征性形態(tài)學(xué)完全不同，其主要形態(tài)學(xué)特征是線粒體膜密度較低，體積小于正常線粒體，線粒體嵴減少或消失，外膜破裂[3]。

2 鐵死亡的分子機(jī)制

2.1 鐵代謝 膳食中的鐵在酸性壞境中以Fe2+形式在十二指腸和小腸上段直接進(jìn)入腸上皮細(xì)胞。吸收入血液后，在血漿中以Fe3+形式與轉(zhuǎn)鐵蛋白（Tf）結(jié)合，隨血液運(yùn)輸?shù)饺怼＝Y(jié)合Fe3+的Tf與細(xì)胞表面的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1（TfR1）結(jié)合并內(nèi)吞形成內(nèi)涵體。在pH值較小的內(nèi)涵體中Fe3+從轉(zhuǎn)鐵蛋白中釋放出來(lái)，由Steap家族的鐵還原酶還原成Fe2+，然后，F(xiàn)e2+通過(guò)二價(jià)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)體1（DMT1）或金屬轉(zhuǎn)運(yùn)體（ZIP8）轉(zhuǎn)運(yùn)入胞質(zhì)。Fe2+進(jìn)入胞質(zhì)后將有鐵的伴侶Poly rC Binding-Protein（PCBP）以3∶1的比例與Fe2+結(jié)合并護(hù)送至細(xì)胞不同的部位[4]。只有非常小比例的一部分Fe2+以游離形式存在于胞質(zhì)、線粒體基質(zhì)及溶酶體中，不到細(xì)胞鐵總數(shù)的5%，被稱為不穩(wěn)定鐵池（LIP）[5]。轉(zhuǎn)鐵反應(yīng)蛋白（IRP）調(diào)控LIP的動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Fe2+濃度下降時(shí)，IRP與轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（TfR）mRNA的3’-UTP結(jié)合能增加其穩(wěn)定性，促進(jìn)TfRmRNA翻譯，增加細(xì)胞表面TfR的表達(dá)，提高細(xì)胞內(nèi)鐵的攝入；與此同時(shí)，IRP與鐵蛋白mRNA的5’-UTP結(jié)合抑制其翻譯，減少儲(chǔ)存鐵，從而使細(xì)胞內(nèi)LIP增加[6]。細(xì)胞中絕大部分Fe2+以鐵蛋白、血紅蛋白（紅細(xì)胞內(nèi)）等儲(chǔ)存鐵形式存在。最后，負(fù)載Fe2+的PCBP蛋白能與Tf結(jié)合運(yùn)送至細(xì)胞外，這是鐵轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞外的唯一方式[4]。人體內(nèi)缺乏排泄鐵的系統(tǒng)，主要通過(guò)網(wǎng)狀內(nèi)皮巨噬細(xì)胞吞噬衰老的紅細(xì)胞回收再利用鐵[6]。

2.2 脂質(zhì)過(guò)氧化與鐵死亡 甘油磷脂是所有膜的主要成分，與甘油主鏈C-2結(jié)合的脂肪酸（通常是多不飽和脂肪酸）因其雙烯丙基碳?xì)滏I的離解能較低，容易發(fā)生氧化損傷，造成膜脂過(guò)氧化，從而造成膜厚度的改變、流動(dòng)性喪失及通透性增加，誘發(fā)細(xì)胞死亡。其機(jī)制如下：花生四烯酸/腎上腺素（多不飽和脂肪酸）在?；鵆oA合成酶（ACSL）和磷脂酰基轉(zhuǎn)移酶（LCAT）的催化下成為花生四烯酸-脂酰乙醇胺（AA-PE）和腎上腺素-脂酰乙醇胺（AdA-PE）[4]。Fe2+活化的15-脂氧合酶（15-LOX）高選擇性催化AA-PE和AdA-PE，形成特定底物PE-AAOOH。Fe2+能直接非選擇性氧化裂解這些初始的hoo-衍生物，使氧化脂肪?；鶖嗔眩纬捎H電試劑如丙二醛（MDA）和羥基壬烯酸（HNE）等，這些親電試劑能夠與蛋白質(zhì)靶分子相互作用，導(dǎo)致細(xì)胞膜上氣孔的形成并使其破裂[4]。

15-LOX選擇性和特異性催化不飽和脂質(zhì)氧化是細(xì)胞發(fā)生鐵死亡的信號(hào)[2]。同時(shí)Fe2+參與fenton反應(yīng)生成活性氧（ROS），如超氧自由基（O2.-）、羥基自由基（HO.）、脂質(zhì)過(guò)氧化自由基（LO.）及過(guò)氧化氫（H2O2）等[5]，這些過(guò)氧化自由基的形成又加速細(xì)胞發(fā)生鐵死亡[4]。

3 鐵死亡和中樞神經(jīng)退行性疾病

人體內(nèi)高鐵水平與端粒縮短有關(guān)，而端粒是衰老的一種生物標(biāo)志物[5]。鐵作為體內(nèi)含量最多的微量元素，在大腦中含量很低。正常人腦脊液轉(zhuǎn)鐵蛋白的鐵飽和度維持在接近飽和，而外周血清鐵飽和度約為30%[6]，這表明大腦鐵緩沖能力是有限的。隨著年齡的增長(zhǎng)，鐵在大腦內(nèi)逐漸積累，最明顯的區(qū)域?yàn)楹谫|(zhì)、硬膜、蒼白球、尾狀核和皮質(zhì)。研究表明這些部位鐵的過(guò)多沉積誘發(fā)鐵死亡，與中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病AD、PD密切相關(guān)[5-6]。

3.1 鐵死亡與AD AD是以進(jìn)行性認(rèn)知功能障礙和行為損害為特征的中樞神經(jīng)退行性疾病，病理表現(xiàn)為大腦皮質(zhì)區(qū)和海馬區(qū)神經(jīng)炎性斑（淀粉樣蛋白形成）和神經(jīng)原纖維纏結(jié)（微管tau蛋白過(guò)度磷酸化）[7]。實(shí)驗(yàn)證實(shí)鐵超載參與AD病理（淀粉樣蛋白形成與tau蛋白過(guò)磷酸化形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)）形成，反過(guò)來(lái)，AD病理也影響神經(jīng)元鐵代謝[8-10]。神經(jīng)元鐵超載促進(jìn) 淀粉樣蛋白（A肽）的前體—淀粉樣前體蛋白（APP）mRNA的翻譯，APP生成增多[6]，從而具有神經(jīng)毒性的A肽生成增多。同時(shí)，鐵超載可以改變A肽的超微結(jié)構(gòu)，使其神經(jīng)毒性增加。鐵可與tau蛋白結(jié)合，誘導(dǎo)其過(guò)磷酸化而聚集形成神經(jīng)元纖維纏結(jié)[9-10]。神經(jīng)元的Fe2+細(xì)胞外輸出需要tau蛋白的參與[6]，由此可見(jiàn)，AD和神經(jīng)元鐵代謝互相影響。動(dòng)物試驗(yàn)表明，鐵超載與Gpx4BIKO小鼠海馬神經(jīng)元衰退密切相關(guān)。Hambright等[11]采用腹腔注射他莫西芬制造AD小鼠模型，通過(guò)該模型研究證實(shí)鐵死亡抑制劑可以改善海馬神經(jīng)元的衰退。

3.2 鐵死亡與PD PD是老年人第二大常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病，可致運(yùn)動(dòng)功能障礙、強(qiáng)直和震顫，病理表現(xiàn)為中腦黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元死亡和路易小體形成（-synuclein是路易小體的主要成分）[5]。研究表明，中腦鐵沉積與PD發(fā)病密切相關(guān)。Ayton等[12]通過(guò)對(duì)10例維多利亞人PD患者和10例正常人死后腦組織western blot試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：銅藍(lán)蛋白（CP）的鐵氧化酶活性較正常人降低，沉積鐵較正常人增高，而皮質(zhì)區(qū)域PD患者和正常人鐵和CP均無(wú)明顯差異；同時(shí)對(duì)腹腔注射1-甲基-4苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（MPTP）的小鼠PD模型研究發(fā)現(xiàn)，外周注射CP后可以減輕神經(jīng)退行性變和鐵沉積。表明PD的發(fā)病與中腦黑質(zhì)鐵沉積密切相關(guān)。

4 鐵沉積、鐵死亡與聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)

4.1 鐵沉積導(dǎo)致感音神經(jīng)性耳聾 鐵在聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的沉積可引起聽(tīng)覺(jué)功能的改變。Nadol等[13]對(duì)一例死亡6年前行右耳人工耳蝸植入術(shù)的淺表性鐵質(zhì)沉著癥患者行顳骨病理檢查發(fā)現(xiàn)：螺旋器和血管紋器官的嚴(yán)重退化和螺旋韌帶的嚴(yán)重萎縮，特別是在其與基底膜的連接區(qū)域；在退化螺旋韌帶和耳蝸骨壁分離的區(qū)域和耳蝸核下區(qū)有很明顯的鐵沉積。淺表性鐵質(zhì)沉著癥是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)的慢性疾病，主要表現(xiàn)為含鐵血色素沉積于腦膜、室管膜下、大腦半球、腦干、小腦、脊髓和顱神經(jīng)[14]。臨床表現(xiàn)感覺(jué)神經(jīng)性聾占95%，小腦共濟(jì)失調(diào)占88%，錐體征占76%，癡呆占24%，膀胱功能紊亂占24%，嗅覺(jué)缺失癥占17%[13]。Revesz等[14]發(fā)現(xiàn)很多淺表性鐵質(zhì)沉著癥患者在出現(xiàn)其他癥狀之前首先表現(xiàn)雙側(cè)感覺(jué)神經(jīng)性聾，并解釋第8腦神經(jīng)易受損的可能機(jī)制：含鐵血色素較易沉積橋腦池的邊緣，第8顱神經(jīng)穿過(guò)橋腦池，并且聽(tīng)神經(jīng)從橋腦發(fā)出支配外周聽(tīng)覺(jué)器官的路途較長(zhǎng)和易受損所致。

4.2 Fe2+介導(dǎo)的順鉑耳毒性 Fe2+在順鉑耳毒性作用的發(fā)揮中起著重要的介導(dǎo)作用。Dehne等[15]在豚鼠耳蝸神經(jīng)感覺(jué)上皮的體外模型中研究化療藥物順鉑耳毒性機(jī)制，發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)液中加入鐵的螯合劑，如DFO等，可以降低順鉑對(duì)OHCs的損傷。

4.3 鐵超載對(duì)血管系統(tǒng)的影響 近期有研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈粥樣硬化（AS）還與鐵超載相關(guān)[5,13,16-17]。電子順磁共振（EPR）[5]證明動(dòng)脈粥樣硬化組織所含的鐵是同等健康組織的17倍。對(duì)耳蝸神經(jīng)區(qū)Gomori鐵染色發(fā)現(xiàn)：在髓質(zhì)毛細(xì)血管周圍鐵染色特別明顯[13]。鐵可影響巨噬細(xì)胞的可塑性，能使M2巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)镸1巨噬細(xì)胞，促進(jìn)AS的進(jìn)程[16]。Vinchi等[17]將ApoE-/-FPNwt/C326S33月齡小鼠（高血脂和鐵超載動(dòng)物模型）與ApoE-/-3月齡小鼠（高血脂小鼠模型）的整條主動(dòng)脈通過(guò)蘇丹染色比較發(fā)現(xiàn)，ApoE-/-FPNwt/C326S3小鼠的主動(dòng)脈病變范圍是對(duì)照組的3.5倍。

AS是一種慢性炎癥性疾病，以斑塊形成為特征，斑塊內(nèi)含有大量泡沫細(xì)胞，AS與血脂代謝關(guān)系緊密毋庸置疑。其病理生理學(xué)非常復(fù)雜，巨噬細(xì)胞在AS發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起重要作用，M1巨噬細(xì)胞表面表達(dá)清道夫受體，將氧化低密度脂蛋白內(nèi)化，積累脂質(zhì)，轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽?xì)胞，是AS的關(guān)鍵步驟；M1巨噬細(xì)胞分泌金屬蛋白酶水解斑塊纖維帽破壞其穩(wěn)定性，在不穩(wěn)定AS中起重要作用[16]。相比M1巨噬細(xì)胞，M2巨噬細(xì)胞吞噬AS斑塊內(nèi)凋亡的泡沫細(xì)胞，從而促進(jìn)組織修復(fù)，抑制斑塊進(jìn)一步發(fā)展[16]。Hu等[18]在ApoE-/-小鼠（高血脂小鼠模型）的骨髓來(lái)源的巨噬細(xì)胞（BMDW）培養(yǎng)液里加入檸檬酸鐵銨（FAC）后發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞表達(dá)白介素-1（IL-1）、IL-23、腫瘤壞死因子-（TNF-）及轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-（TGF-）等炎癥因子增加，并且巨噬細(xì)胞向M1巨噬細(xì)胞極化使炎癥進(jìn)一步釋放。

內(nèi)耳的血液供給只起于基底動(dòng)脈一根迷路動(dòng)脈，內(nèi)耳供血系統(tǒng)鐵沉積可能會(huì)影響內(nèi)耳血供，進(jìn)而影響內(nèi)耳的功能。

4.4 鐵死亡與老年性耳聾 有研究發(fā)現(xiàn)大鼠老年性耳聾與鐵死亡緊密相關(guān)，Chen等[19]將雄性Sprague-Dawley大鼠皮下注射D-半乳糖作為衰老模型。測(cè)定大鼠ABR評(píng)估聽(tīng)力水平，發(fā)現(xiàn)衰老模型組大鼠隨著月齡增加，聽(tīng)力減退較對(duì)照組大鼠明顯，且衰老大鼠聽(tīng)皮質(zhì)層在電子顯微鏡下出現(xiàn)鐵死亡細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變的超微結(jié)構(gòu)，包括線粒體變小，電子密度增加，線粒體嵴減少或消失。即在聽(tīng)力衰退過(guò)程中鐵逐漸沉積于聽(tīng)皮質(zhì)層，出現(xiàn)與鐵死亡相關(guān)的超微結(jié)構(gòu)改變。隨著大鼠月齡的增加，TfR的表達(dá)增加，使鐵轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞，引起腦細(xì)胞鐵超載，細(xì)胞鐵超載又使脂質(zhì)過(guò)氧化物丙二醛含量增加，同時(shí)抗氧化劑谷胱甘肽含量下降，最終導(dǎo)致聽(tīng)神經(jīng)元發(fā)生鐵死亡。

5 總結(jié)

綜上所述，鐵死亡是一種鐵依賴的、以胞內(nèi)脂質(zhì)ROS積累為特征的細(xì)胞死亡形式。鐵死亡和AD、PD等神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)，而老年性耳聾亦是聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)發(fā)生相應(yīng)的退行性改變的一種神經(jīng)退行性疾病。鐵在聽(tīng)覺(jué)中樞和內(nèi)耳都可以沉積，鐵沉積所致鐵死亡可能也參與老年性耳聾的發(fā)病。因此，可以深入研究鐵死亡在老年性耳聾發(fā)病中的作用機(jī)制，為老年性耳聾的預(yù)防和干預(yù)提供其他可能。