铁死亡在蛛网膜下腔出血中的研究进展2026

铁死亡在蛛网膜下腔出血中的研究进展2026蛛网膜下腔出血(subarachnoidhemorrhage,SAH)是一种脑血管破裂导致血液进入蛛网膜下腔的严重神经系统疾病,其病死率和致残率分别高达5.34%和21.35%,严重影响患者预后[1]｡目前SAH的治疗主要局限于控制出血及预防脑血管痉挛,尚缺乏有效的神经保护策略[2]｡近年来,铁死亡作为一种铁离子依赖性细胞死亡方式受到广泛关注,其在SAH的干预中显示出一定的神经保护潜力[3]｡动物研究表明,抑制SAH后铁死亡可减轻脑损伤并改善预后[4],但也存在扰乱细胞铁稳态而加剧神经损伤的风险[5]｡SAH通过神经元､小胶质细胞和星形胶质细胞的特异性损伤机制触发铁死亡,进而差异性调控p53/溶质载体家族7成员11(p53/solutecarrierfamily7member11,p53/SLC7A11)通路､胱氨酸-谷氨酸反向转运系统/谷胱甘肽/谷胱甘肽过氧化物酶4[cystine-glutamateantiporter(systemXc-)/glutathione/glutathioneperoxidase4,systemXc-/GSH/GPX4]通路､核因子E2相关因子2/抗氧化反应元件(nuclearfactorerythroid2-relatedfactor2/antioxidantresponseelement,Nrf2/ARE)通路和铁死亡抑制蛋白1/辅酶Q10(ferroptosissuppressorprotein1/coenzymeQ10,FSP1/CoQ10)通路等多个铁死亡相关调控通路(图1)｡深入研究SAH后的铁死亡机制及其在神经损伤中的作用,不仅有助于理解SAH的病理过程,还可为开发靶向治疗SAH药物提供新方向｡1SAH后的细胞死亡方式SAH发生后,神经细胞的死亡方式包括凋亡､坏死､自噬､焦亡和铁死亡等｡早期脑损伤(earlybraininjury,EBI)是指SAH后72h内发生的一系列脑组织结构与功能损害[6],其中凋亡为研究最广泛的程序性死亡方式,与SAH后EBI及延迟性脑血管痉挛密切相关[6],坏死则由严重缺血缺氧触发,可引发强烈炎症反应,加剧脑损伤和水肿[7]｡小鼠SAH24h后神经功能评分下降并伴脑水含量升高(均P<0.05),应用自噬抑制剂3-MA可明显改善上述情况,提示自噬异常与SAH后脑损伤可能相关[8]｡焦亡为一种由炎性小体激活的炎症性程序性死亡,可增强炎症反应并加重脑水肿和神经功能障碍[9]｡铁死亡为一种依赖铁离子积累､脂质过氧化驱动的细胞死亡方式,是导致EBI和脑血管痉挛的关键因素,与前述多种细胞死亡方式形成密切交互网络[10]｡铁死亡与凋亡之间相互促进,铁离子积累和脂质过氧化可能加重凋亡的发生,而凋亡的神经元又为铁死亡提供了更多的铁源[11]｡焦亡相关炎症反应也可促进铁死亡的发生[12],有研究认为焦亡与铁死亡可能通过炎症信号相互促进[13]｡此外,坏死过程中的铁离子过度积累及自噬对铁稳态的调控均与铁死亡形成机制关联[14]｡有研究表明,特定蛋白(如S100钙结合蛋白A8)可通过调控小胶质细胞的自噬水平影响铁稳态,从而介导自噬依赖性铁死亡,为SAH后继发性脑损伤的干预提供了新的治疗靶点[15]｡SAH后的铁死亡与铁离子的积累相关,主要集中于神经元和神经胶质细胞[16]｡在C57BL/6J近交系小鼠经血管穿刺建立的SAH小鼠模型及应用氯化高铁血红素刺激的HT22小鼠海马神经元细胞系体外模型中,抑制铁死亡均可以减轻神经元铁离子沉积与脂质过氧化水平(均P<0.05),降低脑组织含水量(均P<0.05),并升高SAH后24h的短期神经功能评分(均P<0.05),提示铁死亡可能在SAH后神经元死亡中发挥重要作用[17]｡2SAH后铁死亡2.1铁离子积累SAH后,由血红蛋白分解产生的血红素在血红素氧化酶的作用下可释放自由铁,导致脑组织中铁离子水平升高;过量的铁离子通过芬顿反应产生羟基自由基,引发氧化应激与脂质过氧化反应,最终导致神经元和神经胶质细胞铁死亡[18-19]｡既往以脑出血动物模型为主的研究表明,铁螯合剂去铁胺可降低脑组织铁沉积,减轻脑水肿,抑制神经元死亡并改善神经功能缺损,从而缓解脑出血后继发性脑损伤[20],提示铁离子积累在出血性脑损伤过程中可能作为连接血红素降解､氧化应激与细胞铁死亡的关键病理枢纽发挥重要作用｡2.2GSH耗竭与GPX4失活GSH是细胞内关键的抗氧化底物,可为GPX4提供必需的还原当量[21]｡GPX4为抑制脂质过氧化的核心酶,负责将脂质过氧化物还原为无害物质[22]｡SAH后的氧化应激可大量消耗细胞内的GSH,导致GSH水平下降,GPX4的活性随之降低,进而促进铁死亡的发生[23]｡Gao等[24]在SAH大鼠模型和血红蛋白刺激的原代神经元模型中系统评估了GPX4在SAH后铁死亡中的作用,结果显示,SAH后24h,大鼠脑组织及血红蛋白刺激的原代神经元中GPX4蛋白水平均下降(均P<0.01),且腺病毒介导的GPX4过表达可降低脂质过氧化物丙二醛水平(均P<0.01)､减少神经元死亡(均P<0.05),此外,在SAH大鼠模型中,GPX4过表达可降低脑组织含水量(P<0.05),并提高神经功能评分(P<0.05)｡上述实验结果表明,提高GPX4活性可减轻SAH相关铁死亡及EBI｡2.3脂质过氧化的形成与积累脂质过氧化是铁死亡的核心环节,其产物(如丙二醛)具有强细胞毒性,可直接破坏细胞膜完整性[25]｡多项研究观察到SAH动物模型中脂质过氧化与总体活性氧或线粒体活性氧水平同时升高,且多种抑制铁死亡或抗氧化的干预可使两类指标水平同步降低,提示脂质过氧化与活性氧不仅可同步变化,且可能协同作用,共同加剧SAH后EBI[26-27]｡2.4线粒体功能障碍线粒体功能障碍是SAH后铁死亡的重要特征之一,具体表现为线粒体膜电位丧失和膜通透性增加[28-29]｡过量的铁离子可通过铁依赖性的线粒体氧化途径产生大量活性氧,加剧细胞损伤[30]｡在血管内穿刺法建立的大鼠SAH模型中,SAH后线粒体功能障碍可导致活性氧水平升高,参与氧化应激相关的细胞损伤过程[31]｡Hosmann等[32]在一项结合临床监测(7例动脉瘤性SAH患者)与大鼠脑组织离体实验(3只)的转化研究中,采用脑微透析技术测定患者脑间质液一氧化氮浓度,并利用高分辨率呼吸测量法分析其对线粒体功能的影响,结果显示,SAH急性期(发病后第2~7天)患者脑间质液一氧化氮浓度高达(74.5±29.9)μmol/L,高于健康人群正常水平[(36.7±9.6)μmol/L];在此基础上,离体实验选取具有病理相关性的代表性一氧化氮的浓度(25μmol/L和50μmol/L),将大鼠皮质匀浆暴露于这一条件下,结果显示,线粒体呼吸链复合体Ⅰ(谷氨酸为底物)和复合体Ⅱ(琥珀酸为底物)关联的状态3呼吸(二磷酸腺苷存在时的最大耗氧速率)均被抑制(均P≤0.01),且与未加入一氧化氮的对照条件相比,50μmol/L一氧化氮可使呼吸近乎完全抑制(P<0.01);进一步直接测定大鼠皮质匀浆中线粒体呼吸链复合体Ⅳ的活性,结果显示,与未加入一氧化氮的对照条件相比,5､25､50μmol/L的一氧化氮均可引起线粒体呼吸链复合体Ⅳ耗氧速率持续下降(均P<0.01)｡上述实验结果表明,SAH后脑内积聚的一氧化氮可能通过直接抑制线粒体呼吸链复合体(尤其是复合体Ⅳ)的活性,从而导致线粒体氧化代谢功能障碍[32]｡此外,也有实验表明铁死亡及脂质过氧化在EBI中可能发挥关键作用[33]｡尽管目前尚缺乏直接证据将“线粒体呼吸链复合体损伤—活性氧过量—脂质过氧化—铁死亡”完整串联,但这一潜在机制为后续从线粒体功能障碍出发,系统探讨其与氧化应激､脂质过氧化及铁死亡之间潜在联系的机制研究提供了重要方向｡3SAH后调控铁死亡的信号通路3.1Nrf2/ARE通路Nrf2是一种关键的抗氧化转录因子,在氧化应激条件下可脱离其抑制蛋白Kelch样烯酰辅酶A水化酶相关蛋白1,进入细胞核后可结合ARE,启动血红素氧合酶1和醌氧化还原酶1等抗氧化基因的表达[34-35]｡Zhou等[36]建立大鼠视交叉前池SAH模型,采用Nrf2特异性抑制剂ML385和激活剂Resveratrol(RSV)进行干预,评估Nrf2相关通路在大鼠SAH后铁死亡中的作用,结果显示,SAH后24h大鼠颞叶皮质中铁含量､脂质活性氧及丙二醛水平均上升(均P<0.05),GSH水平下降(P<0.05);免疫印迹显示,GPX4和SLC7A11蛋白表达水平均下调(均P<0.05);免疫荧光和透射电镜观察显示,与假手术相比,SAH组GPX4阳性神经元数量减少(P<0.05),线粒体出现嵴断裂､膜密度增加等铁死亡特征;与未干预的SAH组相比,RSV干预可促进Nrf2核转录并上调血红素氧合酶1表达(均P<0.05),同时提高GPX4和SLC7A11表达水平(均P<0.05),降低铁含量､脂质活性氧和丙二醛水平(均P<0.05),提升GSH水平(P<0.05),并改善线粒体形态;而应用ML385干预后则呈现相反效应｡上述研究结果表明,SAH诱发的氧化应激可能通过抑制Nrf2/GPX4促进铁死亡,而激活Nrf2相关通路有利于减轻脂质过氧化,减少铁死亡发生｡Nrf2/ARE通路在神经元､小胶质细胞和星形胶质细胞的铁死亡调控中均发挥关键作用[37-39]｡在小胶质细胞和神经元中,Nrf2可通过激活血红素氧合酶1信号通路调控炎症因子释放与铁代谢相关分子表达,缓解神经炎症和铁死亡,从而减轻SAH后EBI[40]｡在星形胶质细胞中,血红素氧合酶1可通过调控铁代谢重编程,减少铁过载引发的线粒体功能障碍和脂质过氧化,从而抑制铁死亡并有利于改善SAH后的神经功能[41]｡未来研究可进一步探索SAH后铁死亡在少突胶质细胞､内皮细胞等神经细胞中的作用｡3.2systemXc-/GSH/GPX4通路systemXc-由功能性亚基SLC7A11及其伴侣蛋白溶质载体家族3成员2(solutecarrierfamily3member2,SLC3A2)共同组成,负责摄取胞外胱氨酸并将其还原为合成GSH所必需的半胱氨酸[42-43]｡GSH是GPX4发挥抗氧化功能的关键辅因子,systemXc-/GSH/GPX4通路对于维持细胞氧化还原稳态､抑制脂质过氧化至关重要[44]｡SAH后神经元中的systemXc-/GSH/GPX4通路被激活[44],调节GSH合成､清除脂质过氧化物､抑制铁死亡并保护细胞膜完整性[45]｡有研究显示,小胶质细胞在SAH后可出现与systemXc-/GSH/GPX4通路相关的铁死亡分子改变[46],但具体的激活机制尚未明确｡对于星形胶质细胞,目前尚缺乏直接证据证实SAH后systemXc-/GSH/GPX4通路的激活,但已有研究表明星形胶质细胞可能通过调控铁代谢和抗氧化反应参与SAH后的神经保护过程,从而为其参与铁死亡相关调控的可能性提供间接支持[47]｡未来开展SAH后针对不同神经细胞中systemXc-/GSH/GPX4通路的研究或将有助于阐明SAH后铁死亡的特异性机制｡3.3p53/SLC7A11通路p53为肿瘤抑制因子,在铁死亡调控中发挥关键作用[48],其主要机制包括直接抑制SLC7A11转录､减少胱氨酸摄取和GSH合成,进而诱发铁死亡[49]｡SAH后p53可能通过促进核受体共激活因子4介导的铁蛋白自噬增加神经元内游离铁离子水平,加剧铁依赖的脂质过氧化[50-51]｡目前关于SAH后p53调控作用的研究多集中于神经元,其在小胶质细胞和星形胶质细胞中的调控作用尚不明确,靶向p53或可为干预SAH后铁死亡提供新思路｡3.4FSP1/CoQ10通路FSP1是一种利用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸作为辅因子将CoQ10还原为其活性形式CoQ10H2的氧化还原酶,CoQ10H2作为脂溶性抗氧化剂,可独立于GPX4/GSH通路捕获脂质自由基,从而抑制铁死亡[52]｡SAH后FSP1/CoQ10通路在神经元中被激活并发挥保护作用[52]｡在SAH相关研究中,通过视交叉前池注射建立的小鼠SAH模型及用氧合血红蛋白刺激的小鼠海马神经元细胞系HT22细胞模型均显示,与假手术组大鼠及未给予氧合血红蛋白处理的HT22神经元对照组相比,FSP1和CoQ10水平均下降(均P<0.05),提示FSP1/CoQ10通路的下调可能促进了SAH后EBI的发生[53]｡目前FSP1/CoQ10通路在SAH后小胶质细胞和星形胶质细胞中的作用尚未明确,其深入研究可能为SAH治疗提供新靶点｡4SAH后神经元铁死亡在神经元与神经胶质细胞相互作用中的影响4.1SAH后神经元铁死亡对神经元与小胶质细胞间相互作用的影响在SAH发生后72h内,神经元与小胶质细胞的相互作用尤为重要,受损神经元释放的损伤相关分子(如高迁移率族蛋白B1)可促使小胶质细胞向促炎表型(M1型)极化[54]｡同时,在SAH及血液降解产物持续刺激下,受损神经元还可通过分泌促炎因子和活性氧进一步加剧自身的氧化损伤,形成“炎症-损伤循环”[54]｡此外,在SAH环境中,小胶质细胞来源的外泌体在富集铁离子后可被神经元摄取,通过外泌体介导的铁转运诱导邻近神经元发生铁死亡,从而加重SAH后神经功能损伤[55]｡4.2SAH后神经元铁死亡在神经元与星形胶质细胞相互作用中的影响目前尚无研究直接阐明SAH后神经元铁死亡在神经元与星形胶质细胞相互作用中的具体影响｡然而,已有研究为二者潜在关联提供了间接证据,星形胶质细胞可能通过调控铁蛋白合成维持局部铁稳态,在抑制神经元铁负荷和氧化应激中发挥重要作用[56]｡此外,非SAH神经疾病小鼠模型研究表明,活化的星形胶质细胞可通过分泌CXC趋化因子配体10等炎症相关因子,放大局部氧化应激反应,促进神经元脂质过氧化等铁死亡相关病理过程[57]｡上述研究结果提示,在SAH后复杂的炎症环境中,活化的星形胶质细胞可能通过上述机制参与神经元铁死亡的发生与进展｡5SAH后铁死亡的靶向治疗5.1铁螯合剂铁螯合剂可降低SAH后铁离子积累,减轻EBI和神经炎症,是目前抑制铁死亡的主要治疗方法之一[58]｡常用的铁螯合剂去铁胺可减轻SAH小鼠模型脑水肿并减少神经元死亡[58]｡未来,多种铁螯合剂的联合应用有望增强抗氧化治疗的效果,进一步减轻SAH后脑损伤｡5.2抗氧化剂CoQ10可降低SAH后脂质过氧化水平并提高神经元存活率,提示抗氧化剂可能通过减轻氧化应激､抑制脂质过氧化在一定程度上保护神经元免受铁死亡相关损伤[52]｡在出血性脑损伤模型中,N乙酰半胱氨酸作为GSH的前体,可提高细胞抗氧化能力,从而抑制铁死亡[59]｡有研究在兔SAH模型中探索了抗氧化剂与其他药物联合应用的效果,结果显示,联合治疗不仅可抑制血管对蛋白酶激活受体1激动剂和血栓素的增强收缩反应,还降低了脑组织中的氧化应激水平(P<0.05),改善了脑血管痉挛[60]｡尽管上述策略并未直接靶向铁死亡,但其对SAH后血管功能障碍和氧化应激的改善具有一定参考意义｡在兔SAH模型中,维生素C与抗凝剂阿加曲班联合使用可降低氧化应激并缓解脑血管痉挛,提示维生素C在SAH治疗中具有潜在价值[60]｡5.3铁死亡通路相关药物干预5.3.1Nrf2/ARE通路相关药物:激活Nrf2/ARE通路具有神经保护作用[61]｡第二代半合成三萜类化合物RTA408可通过激活Nrf2通路,改善SA