趙倩倩 高祥福

急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）是一種常見(jiàn)的臨床綜合征，其特征是腎臟功能快速下降，血清肌酐濃度升高或少尿，從而引發(fā)一系列水電解質(zhì)和酸堿平衡紊亂的臨床癥狀[1]。10%～15%的住院患者和超過(guò)50%的重癥患者會(huì)出現(xiàn)AKI[2]。目前臨床上缺乏針對(duì)AKI 的特效藥物。自2012 年被正式命名以來(lái)，鐵死亡作為一種與細(xì)胞壞死、凋亡和自噬不同的新型程序性細(xì)胞死亡方式，被證明參與多種疾病、器官和組織的損傷，主要包括腫瘤、神經(jīng)退行性疾病、自身免疫性疾病、缺血再灌注以及其他病理過(guò)程[3]。如今越來(lái)越多的研究表明，鐵死亡參與腎病的發(fā)生發(fā)展，尤其是AKI、糖尿病腎病以及腎癌等疾病[4-6]。鐵死亡作為一種新的細(xì)胞死亡形式，有望成為研發(fā)藥物和治療疾病的有效靶點(diǎn)。目前體外廣泛使用的特異性鐵死亡抑制劑是鐵抑素-1（Fer-1），然而其在體內(nèi)不穩(wěn)定，因此需要尋找更經(jīng)濟(jì)、更有效的藥物。而中醫(yī)藥在臨床治療腎病中具有多靶點(diǎn)、多途徑、低毒副作用等優(yōu)勢(shì)。據(jù)報(bào)道，多種中草藥提取物可以螯合鐵且調(diào)節(jié)鐵的穩(wěn)態(tài)，如原花青素、葛根素、槲皮素等[7]。本文旨在綜述中藥活性成分通過(guò)鐵死亡機(jī)制治療AKI 的最新研究進(jìn)展。

1 鐵死亡途徑參與AKI 相關(guān)機(jī)制

鐵死亡是一種鐵依賴(lài)性脂質(zhì)過(guò)氧化導(dǎo)致的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡形式。其發(fā)生的關(guān)鍵包括不飽和脂肪酸磷脂（PUFA-PL）的合成和過(guò)氧化反應(yīng)、鐵代謝和線粒體形態(tài)異常[8]。細(xì)胞內(nèi)鐵過(guò)載和無(wú)限制的脂質(zhì)過(guò)氧化是鐵死亡的標(biāo)志，脂質(zhì)可以通過(guò)酶促和非酶芬頓自氧化途徑發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)。

鐵死亡通過(guò)炎癥反應(yīng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和自噬等病理過(guò)程參與AKI 的發(fā)展。腎臟是維持人體內(nèi)鐵平衡的重要器官，正常情況下，腎小球?yàn)V過(guò)的鐵大多被轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合后，在近端小管被重吸收。近端小管較遠(yuǎn)端小管中鐵蛋白與鐵調(diào)節(jié)蛋白1（IRP1）的豐度和活性高。這種差異可能與兩者之間的線粒體密度及鐵的循環(huán)和利用程度有關(guān)。研究表明，腎臟細(xì)胞線粒體的氧氣消耗要高于其他器官[9]。線粒體呼吸鏈，特別是復(fù)合體Ⅰ（NADH 脫氫酶），是腎臟缺血再灌注損傷（IRI）期間重要的過(guò)氧化物來(lái)源。若NADH 脫氫酶在缺氧環(huán)境下沒(méi)有氧化NADH，蛋白質(zhì)處于抑制狀態(tài)。組織的再灌注使得NADH 脫氫酶快速再激活，產(chǎn)生大量活性氧（ROS），從而發(fā)生鐵死亡。

鐵死亡被認(rèn)為是導(dǎo)致腎小管細(xì)胞死亡的主要方式，參與不同類(lèi)型的動(dòng)物AKI 模型。如在橫紋肌溶解誘導(dǎo)的AKI 大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，肌紅蛋白在酸性環(huán)境下溶解釋放游離亞鐵離子（Fe2+），通過(guò)芬頓反應(yīng)誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，其中肌紅蛋白、高遷移率族蛋白B1、雙鏈DNA 可能是鐵死亡的誘發(fā)因素，使用鐵螯合劑去除Fe2+可以減輕大鼠腎損傷[10]。鐵死亡還參與缺血再灌注的各個(gè)階段，IRI 誘導(dǎo)的AKI（IRI-AKI） 大鼠腎組織中谷胱甘肽過(guò)氧化酶4（GPX4）、溶質(zhì)載體家族7 成員11（SLC7A11）、鐵蛋白重鏈1 （FTH1） 和Kelch 樣ECH 相關(guān)蛋白1（Keap1） 被下調(diào)，核因子E2 相關(guān)因子2（Nrf2）、NADPH 氧化酶1（NOX1）和環(huán)氧合酶-2（COX2）被上調(diào)，表明鐵死亡在IRI-AKI 中的發(fā)生。其中非編碼微小RNA，miR-182-5p 和miR-378a-3p 靶 向 下 調(diào)GPX4 和SLC7A11 的表達(dá)，可能誘導(dǎo)鐵死亡的發(fā)生[11]。在順鉑誘導(dǎo)的AKI 模型中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)er-1 預(yù)處理組小鼠的尿素氮及血肌酐濃度顯著降低，順鉑引起的腎細(xì)胞損傷得到緩解。激活維生素D 受體能減少脂質(zhì)過(guò)氧化水平，緩解線粒體損傷，從而抑制鐵死亡，這種保護(hù)作用可能與GPX4 途徑有關(guān)[12]。此外，研究者也發(fā)現(xiàn)人血管性血友病因子裂解蛋白酶（ADAMTS-13）通過(guò)核因子E2 相關(guān)因子2（Nrf2）/血紅素加氧酶（HO-1）信號(hào)通路抑制鐵死亡，改善順鉑誘導(dǎo)AKI[13]。Li 等[14]研究發(fā)現(xiàn)，注射葉酸的小鼠模型腎臟細(xì)胞中鐵含量增高，鐵泵蛋白（FNP）表達(dá)減少，下調(diào)系統(tǒng)Xc-的表達(dá)，導(dǎo)致谷胱甘肽（GSH）的耗盡，從而又降低了GPX4 的表達(dá)。A-硫辛酸（α-LA）除了能夠上調(diào)鐵蛋白的表達(dá)來(lái)增加鐵的儲(chǔ)存，減少細(xì)胞內(nèi)鐵過(guò)載，還可以通過(guò)抑制p53（抑癌基因）激活來(lái)增加胱氨酸/谷氨酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)（系統(tǒng)Xc-）的表達(dá)，提高GSH、GPX4 水平，從而阻止管狀上皮細(xì)胞鐵死亡。由此可見(jiàn)，多種動(dòng)物模型均表明腎小管上皮細(xì)胞鐵死亡誘導(dǎo)AKI，抑制鐵死亡是治療AKI 的有效方法。

此外，炎癥反應(yīng)與AKI 的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，Proneth 和Conrad[15]在草酸鹽結(jié)晶和GPX4 缺失誘導(dǎo)的小鼠AKI 中損傷相關(guān)分子模式被釋放，巨噬細(xì)胞活化，以及單核細(xì)胞趨化蛋白-1（MCP-1）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等促炎因子表達(dá)顯著上調(diào)，表明鐵死亡誘發(fā)的局部炎癥會(huì)加重腎損傷，隨著中性粒細(xì)胞、T 細(xì)胞和巨噬細(xì)胞進(jìn)入損傷部位，參與AKI 的早期炎癥反應(yīng)。

2 中藥活性成分調(diào)節(jié)鐵死亡

中醫(yī)藥在防治AKI 方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，越來(lái)越多的研究關(guān)注中藥活性成分通過(guò)調(diào)節(jié)鐵死亡緩解AKI 的作用和機(jī)制。鐵死亡在不同的AKI模型中都扮演重要角色，以下是對(duì)中藥活性成分在不同AKI 模型中抑制鐵死亡并緩解AKI 的探討。

2.1 藥物誘導(dǎo)腎損傷 隨著腫瘤發(fā)病率逐年升高，藥物引起的AKI 占AKI 住院患者的20%～40%[16]，順鉑作為最常用的抗腫瘤藥物，被廣泛用于腫瘤的治療中。順鉑經(jīng)腎臟代謝，具有腎毒性作用，因此成為腫瘤患者AKI 的主要原因。其主要組織學(xué)表現(xiàn)為急性腎小管壞死和炎癥因子浸潤(rùn)，而虎杖苷和益母草堿能通過(guò)抑制鐵死亡，緩解腎小管上皮細(xì)胞損傷，保護(hù)腎功能?；⒄溶帐菑闹兴幓⒄戎刑崛〉亩喾宇?lèi)有效成分，在各種腎臟疾病中發(fā)揮潛在的療效，具有抗氧化應(yīng)激、抗炎和抗纖維化的作用。研究發(fā)現(xiàn)，虎杖苷劑量依賴(lài)性緩解人腎小管上皮細(xì)胞（HK-2）中鐵死亡誘導(dǎo)劑（Erastin）誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，通過(guò)減少鐵過(guò)載、增加GPX4 活性對(duì)鐵死亡有顯著抑制作用[17]。而益母草堿是中藥益母草中的主要生物堿，以往研究發(fā)現(xiàn)其能夠改善腎功能，抑制腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等信號(hào)通路，減少白介素-1（IL-1）、白介素-6（IL-6）等炎癥因子的產(chǎn)生[18]。在Nrf2 基因敲除小鼠模型中，益母草堿能有效抑制順鉑誘導(dǎo)的腎臟鐵積累、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體、輕肽鐵蛋白（FTL）、鐵蛋白重鏈1（FTH1）水平，顯著上調(diào)Nrf2、HO-1 和醌氧化還原酶1（NQO1）的表達(dá)。表明益母草堿對(duì)腎臟的保護(hù)作用主要是通過(guò)激活Nrf2 介導(dǎo)的鐵死亡抑制途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)[19]。

在葉酸誘導(dǎo)AKI 小鼠模型中，荷葉堿明顯緩解腎臟中的巨噬細(xì)胞積累，抑制炎癥反應(yīng)，恢復(fù)腎損傷相關(guān)蛋白，如腎損傷分子-1（KIM-1）、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白（NGAL）、Klotho 蛋白的表達(dá)[20]。同時(shí)，荷葉堿能很大程度上抑制腎臟脂質(zhì)過(guò)氧化最終產(chǎn)物丙二醛（MDA）的產(chǎn)生，降低腎GSH 水平，減緩鐵蛋白相關(guān)蛋白水平的下降，包括GPX4、SLC7A11 和鐵死亡抑制蛋白1（FSP1），通過(guò)經(jīng)典GPX4 依賴(lài)途徑抑制鐵死亡。另外，魯斯可皂苷元（Ruscogenin）最初是從中藥麥冬中提取，Hu 和Au[21]發(fā)現(xiàn)其可以抑制葉酸誘導(dǎo)的晝夜節(jié)律核受體（Reverb-α/β）表達(dá)，將HO-1 和SLC7A11 的表達(dá)恢復(fù)到正常水平，抑制脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，緩解鐵死亡。Reverb-α/β 是生物鐘的重要組成部分，其相應(yīng)的激動(dòng)劑或抑制劑在關(guān)于情緒、睡眠異常及代謝紊亂等動(dòng)物疾病模型中有效，在葉酸誘導(dǎo)的AKI 中，靶向抑制Rev-erb-α/β 能夠減輕鐵死亡帶來(lái)的腎臟損傷[22]。但目前仍不清楚魯斯可皂苷元調(diào)節(jié)Rev-erb-α/β 表達(dá)的具體機(jī)制。

2.2 膿毒癥腎損傷 使用盲腸結(jié)扎穿孔（CLP）建立膿毒癥大鼠模型，并通過(guò)用脂多糖（LPS）處理人腎HK-2 細(xì)胞誘導(dǎo)鐵死亡建立試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蟀l(fā)現(xiàn)，人參皂苷能夠逆轉(zhuǎn)CLP 大鼠腎組織中FTL、FTH、MDA 增加及GPX4、FSP1、GSH 抑制情況[23]，表明人參皂苷能夠提高HK-2 細(xì)胞的活力，降低鐵死亡過(guò)程中的鐵積累和脂質(zhì)過(guò)氧化。同時(shí)，異甘草素可以抑制LPS 刺激的HK-2 細(xì)胞中的Fe2+和脂質(zhì)過(guò)氧化積累。它還增加了GPX4 和系統(tǒng)Xc-的表達(dá)，減少了高遷移率族蛋白B1（HMGB1）和核受體共激活因子4（NCOA4）的表達(dá)，減輕腎小管的廣泛損傷[24]。

2.3 橫紋肌溶解致AKI 橫紋肌破壞崩解導(dǎo)致肌酸激酶、肌紅蛋白、乳酸脫氫酶及電解質(zhì)等物質(zhì)隨血液循環(huán)至腎臟，被腎小球?yàn)V過(guò)并蓄積于腎小管產(chǎn)生鐵超載，從而導(dǎo)致近段腎小管上皮細(xì)胞鐵死亡。研究表明，姜黃素是具有腎臟保護(hù)作用的強(qiáng)抗氧化劑，具有清除活性氧相關(guān)的直接抗氧化作用，也能通過(guò)激活Nrf2 誘導(dǎo)HO-1 的表達(dá)，HO-1 將血紅素衍生產(chǎn)物分解代謝，隨后儲(chǔ)存在鐵蛋白中，減少氧化應(yīng)激及其產(chǎn)生的脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物，從而抑制鐵死亡。此外，姜黃素還具有抗炎作用，其所涉及的精確分子機(jī)制尚不明確，可能與Toll 樣受體4（TLR4）同二聚化、NOD 樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NLRP3）炎癥小體激活和白介素-1β（IL-1β）的抑制有關(guān)[25]。

2.4 腎臟IRI ROS 生成增多導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化是IRI 的機(jī)制之一。鐵死亡參與包括心臟、腦、腸、腎臟在內(nèi)的多種器官的IRI。槲皮素是一種天然黃酮，具有抗腫瘤、抗病毒、抗氧化等作用。研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素能夠降低腎近段管狀上皮細(xì)胞中MDA 和脂質(zhì)ROS的水平，增加GSH 表達(dá)，阻止細(xì)胞形態(tài)變化，從而阻斷腎小管細(xì)胞鐵死亡[26]。經(jīng)RNA 序列分析表明，活化轉(zhuǎn)錄因子3（ATF3）的抑制可以顯著提高SLC7A11、GPX4 的水平，有助于抑制鐵死亡。此外，槲皮素還有抑制鐵蛋白酶通過(guò)趨化因子配體2（CCL2）誘導(dǎo)炎癥的作用，從而緩解由炎癥介導(dǎo)的腎損傷。茯苓酸是一種天然存在于茯苓中的三萜類(lèi)化合物，Jiang 等[27]通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，茯苓酸能夠以劑量依賴(lài)性方式緩解腎臟損傷，其抑制鐵死亡可能與直接或間接激活Nrf2 以及上游鐵蛋白GPX4、SLC7A11 和HO-1 的表達(dá)有關(guān)。但該結(jié)果未經(jīng)體外試驗(yàn)驗(yàn)證，無(wú)法確定茯苓酸抑制鐵死亡是否主要通過(guò)System Xc-GSH-GPX4途徑發(fā)揮作用。

3 結(jié)論與展望

鐵死亡是AKI 發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，而中藥活性成分可通過(guò)多種機(jī)制進(jìn)行干預(yù)，表現(xiàn)出顯著的潛力來(lái)緩解腎損傷和保護(hù)腎功能。在本篇綜述中，我們總結(jié)了中藥活性成分對(duì)鐵死亡的調(diào)節(jié)作用以及其在不同AKI 模型中的應(yīng)用，并回顧它們的機(jī)制和靶點(diǎn)，包括益母草堿、魯斯可皂苷元、槲皮素、姜黃素等。然而，但仍有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步研究和解決。首先，目前的研究主要集中在動(dòng)物和細(xì)胞模型，需要更多的臨床研究來(lái)驗(yàn)證這些中藥活性成分在AKI 患者中的安全性和有效性。其次，中藥活性成分具有多成分、多靶點(diǎn)的特點(diǎn)，具體作用機(jī)制仍需深入探討，包括與鐵死亡相關(guān)的信號(hào)通路和分子機(jī)制等。如何優(yōu)化中藥活性成分的用藥方式和劑量也需要進(jìn)一步研究?？傊谖磥?lái)的工作中，仍需深入闡明中藥活性成分在AKI 中發(fā)揮的具體作用，探索其全過(guò)程通路，以期為AKI 的治療提供新的、有效且副作用小的策略。