脑缺血再灌注损伤细胞死亡模式的研究进展

目前脑卒中已成为我国居民的第1 位致残和致死原因, 也是全世界成年人持续性和获得性残疾的主要原因[1］。脑卒中是一种因脑部血管突然破裂出血或脑部血管阻塞出现供应相应脑组织区域血流中断而导致脑组织损伤的一种急性脑血管疾病, 其中缺血性卒中发病率明显高于出血性卒中, 占所有卒中患者的67.3%～80.5%[2］。大脑由于短暂或持续的血流供应不足而缺乏葡萄糖和氧气进而出现梗死灶, 其中血流灌注严重不足的区域中神经元受到致命损伤且呈不可逆性, 该区域称为梗死核心区, 梗死核心区周围环绕着灌注相对不足的缺血半暗带区, 该区域神经元在一段时间内仍处于代谢活跃状态, 并可根据治疗情况进展为神经元死亡或存活[3］。目前针对缺血性卒中的治疗关键是及时恢复血流灌注, 挽救缺血半暗带神经细胞, 以减少缺血对神经元的损害。缺血性卒中血管再通治疗相关的缺血再灌注损伤（ischemia-reperfusion injury, IRI）是临床医生面临的一项重大挑战。IRI 是缺血性脑卒中的关键病理过程, 由脑组织血流灌注中断引起, 当恢复脑组织血液灌流时, 不仅未改善可逆性损伤的组织状态, 反而出现恶性水肿甚至出血等不可逆性损伤的现象。IRI 涉及细胞中钙超载、氧化应激、线粒体损伤和兴奋性氨基酸毒性等多种复杂的病理生理过程, 可激活凋亡、程序性坏死、自噬、焦亡、铁死亡及坏死等多种细胞死亡途径[4］。研究不同细胞死亡模式参与脑IRI 的机制可为探索缺血性脑损伤的治疗干预措施提供新方向。目前国内外对IRI 相关多种细胞死亡模式的报道较少, 尤其国内尚未见相关报道。现对不同细胞死亡模式对脑IRI 的影响及其机制进行综述, 旨在为探索缺血性脑卒中新的干预靶点提供依据。

1 IRI 概述

当缺血性脑损伤发生时, 在组织低灌注区, 神经元线粒体膜受损, 进而加重能量消耗, 促进细胞凋亡[4］。发生缺血性卒中时, 核心区域血流灌注极低, 梗死核心区域细胞因ATP 耗竭, 钠泵失效, 一方面导致细胞肿胀, 可能发生质膜破裂；另一方面质膜去极化可以开放电压门控通道和钙通道, ATP 消耗导致钙泵失效, 胞内钙超载, 激活蛋白酶、磷脂酶和线粒体通透性转变诱导细胞坏死。缺血半暗带区组织由于侧支灌注相对较高而仅导致神经元功能失调, 并不会立即引发细胞坏死。缺血性脑卒中的治疗目的是挽救神经失调的神经元和改善脑功能。

针对缺血性卒中的治疗关键是及时恢复血流灌注和挽救缺血半暗带区细胞, 尽可能减少缺血对神经元的损害。在一些患者中, 早期恢复血流灌注不仅未改善可逆性损伤的组织状态, 反而加剧了有害影响（出现恶性水肿甚至出血）, 因此基础和临床研究中出现的在缺血损伤后恢复血流使局部组织灌注, 反而导致脑损伤加重的现象即为IRI[5］。IRI 涉及复杂的病理生理过程, 包括细胞中钙超载、氧化应激、亚硝化应激、线粒体损伤、内质网应激、兴奋性氨基酸毒性和炎症反应等；IRI 也可激活多种细胞死亡途径, 如细胞凋亡、程序性坏死、自噬、焦亡、铁死亡和坏死等[6］。

2 IRI 与细胞不同形式死亡模式

2.1 IRI 与细胞凋亡细胞凋亡最早由KERR 等[7］在1972 年提出的, 细胞凋亡是细胞受调控的主动死亡过程, 通常发生在发育和衰老过程中, 维持组织细胞稳态。但在出现疾病或有害物质侵袭时, 细胞凋亡亦可作为一种防御机制。凋亡细胞的形态学改变为细胞收缩, 体积缩小, 呈圆形或椭圆形, 细胞质致密, 细胞器排列紧密, 核呈紫色碎片, 形成凋亡小体后被有吞噬活性的细胞快速清除。凋亡过程中细胞成分被质膜包裹起来, 不会释放到间质组织中, 凋亡小体被巨噬细胞迅速吞噬, 因此凋亡过程不产生炎症反应[8-10］。凋亡机制涉及蛋白酶级联反应, 在大多数细胞中, 半胱天冬酶以无活性的酶原形式广泛存在, 一旦其中一个半胱天冬酶被激活, 可以激活其他半胱天冬酶, 放大凋亡信号通路, 从而导致细胞快速死亡。根据细胞死亡命名委员 会（Nomenclature Committee on Cell Death, NCCD）2018 年发布的分类[11］将细胞凋亡分为内源性凋亡和外源性凋亡。

内源性凋亡主要由细胞内外的微环境变化引起, 线粒体外膜通透化（mitochondrial outer membrane permeabilization, MOMP） 为其关键步骤, 最终由含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3（cysteinyl aspartate specific proteinase-3, Caspase-3）等执行, 其是一种可调控性细胞死亡（regulated cell death, RCD）。 B 细 胞 淋 巴 瘤2 （B cell lymphoma-2, Bcl-2）家族促凋亡因子Bcl-2 相关X 蛋 白（Bcl-2 associated X protein, Bax）和Bcl-2 拮抗剂/杀手（Bcl-2 antagonist/killer, Bak） 是细胞内源性凋亡过程中的关键控制点[12］。生理条件下, 无活性的Bax 和Bak 位于线粒体、内质网和胞质中, 当被细胞死亡信号激活后, Bax 和Bak 形成同源二聚体, 进一步寡聚化, 形成环形脂质孔, 导致线粒体外膜通透化[8-9］, 促进释放凋亡因子如细胞色素C（cytochrome C, Cyt C）等, 凋亡因子可抑制抗凋亡蛋白作用, 使染色体凝聚DNA 片段化, 还可与胞质凋亡蛋白酶激活因子（apoptotic protease activating factor-1, Apaf-1）及含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶9 前体（procaspase-9） 结合, 形成凋亡小体复合物, 激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶9 （cysteinyl aspartate specific proteinase-9, Caspase-9）, 进而激活凋亡执行蛋白Caspase-3, 导 致 细 胞 发 生 内 源 性 凋 亡[10, 13］。有 研究者[14］在大鼠大脑中动脉闭塞（middle cerebral artery occlusion, MCAO） 模型中发现：IRI 组大鼠缺血脑组织中Bax 表达水平升高, Bcl-特大号（Bcl-extra-large, Bcl-xl） 和Bcl-2 表 达 水 平 降 低, 采用miR-374 激动剂预处理可逆转Bax、Bcl-xl 和Bcl-2 蛋白表达水平并减少了脑IRI 后神经元凋亡[14］。大 脑IRI 可 导 致 切 割 的Caspase-3 和Bax 蛋白表达水平升高, 而Bcl-2 蛋白表达水平降低[15］。

外源性凋亡是由跨膜受体蛋白检测到的细胞外微环境的变化引起, 当出现缺血缺氧刺激时, 细胞外配体与细胞膜表面的跨膜受体结合, 与位于胞质中受体上的死亡结构域（death domain, DD） 发生聚合, 进而募集Fas 死亡结构域相关蛋白（Fasassociated death domain, FADD）、 FADD/Caspase-8 样凋亡调节蛋白（FADD/Caspase-8-like apoptosis regulating protein, FLIP） 等相关蛋白；含有死亡效应结构域（death effector domain, DED）的FADD 通过同型DD 结构与死亡受体聚合DD 结构相互作用；procaspase-8 和（或） FLIP 的DED 结构与FADD 的DED 结构相互作用, 进而形成了死亡诱导信号复合体（death inducing signaling complex, DISC）, 促 进procaspase-8 发 生 自 裂解[16-17］, 激 活Caspase-8, Caspase-8 进 一 步 激 活Casepase-3, 启动细胞外源性凋亡。在大鼠MCAO模型中缺血脑组织中Fas 和FasL 表达均上调, 且这种上调趋势与神经元凋亡趋势一致[18］。在缺血性卒中早期, 钙网蛋白（calreticulin, CRT）可与FasL 结合而抑制Fas/FasL 介导的细胞凋亡, 表明CRT 是 在IRI 后 不 久 被 激 活 的 潜 在 保 护 剂[19］。MicroRNA-25 表达上调可以通过下调Fas/FasL 来抑制脑IRI 诱导的细胞凋亡[20］。上调Bcl-2、抑制Bax 和Caspase-3 表 达 亦 可 抑 制 神 经 元 凋 亡[21］, 抑制Caspase-8 的表达可以促进缺血性脑损伤后神经元 存 活[22］。研 究[23］显 示：食 欲 素A （orexin-A, OXA）可通过减弱内质网应激介导的细胞凋亡保护大脑不受IRI 的影响。HATA 等[24］通过靶向敲除Bcl-2 成功加剧大脑局灶性缺血脑损伤。有研究[25］显示：缺血后处理是通过磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B （phospatidylinositol-3-kinase/protein kinase B, PI3K-Akt）通路减弱内质网应激诱导的细胞凋亡来保护大脑免受IRI。研究[6］显示：网状蛋白1C（reticulon protein 1-C, RTN1-C） 是一种新的神经元凋亡介质, 其表达量在神经细胞缺血再灌注处理后上调, RTN1-C 的表达增加可诱导线粒体和内质网应激相关的神经细胞凋亡, 4-PBA 是一种有效的内质网应激抑制剂, 可明显降低RTN1-C诱导的内质网应激相关凋亡标志物的上调。

目前广泛认为细胞凋亡是脑缺血损伤的关键事件[26］。对细胞凋亡产生抑制作用的药物可作为治疗IRI 的新的治疗策略。通过探讨脑IRI 诱导的细胞凋亡过程的新机制、凋亡标志物和干预靶点可为临床缺血性脑卒中生物标志物及新药物靶点开发产生积极的影响。

2.2 IRI 与程序性坏死程序性坏死是由混合谱系激酶结构域样蛋白（mixed lineage kinase domainlike protein, MLKL）以及在受体相互作用蛋白激酶1（receptor-interacting protein kinase 1, RIPK1）和受体相互作用蛋白激酶3 （receptor-interacting protein kinase 3, RIPK3） 激酶的共同参与下, 出现细胞外和（或）细胞内稳态变化引起, 并由特定的死亡受体如Fas、肿瘤坏死因子受体1（tumor necrosis factor receptor 1, TNFR1） 等, 或病原体识别受体（pathogen recognition receptor, PRR）和Z-DNA 结 合 蛋 白1 （ZBP1/DAI） 监 控 的 一 种RCD, 其主要形态表现是膜孔形成、细胞肿胀、细胞膜劈裂和细胞内容物释放。在这一过程中, TNFR1 启动程序性坏死的前提条件是Caspase-8 途径 的 失 活[27］, 程 序 性 坏 死 需 要RIPK1 和RIPK3 通过其RIP 同型相互作用基序（RIP homotypic interaction motif, RHIM）域相互作用, 且RIPK1和RIPK3 的相互作用是一种特定的程序性坏死信号事件[28］。RIPK1/3 形成“坏死体”并磷酸化MLKL, MLKL 再易位至细胞膜并诱导细胞膜破裂[29-30］。RIPK3 对MLKL 的 磷 酸 化 被 认 为 是 程 序性坏死诱导的标志事件[31］。程序性坏死抑制剂（necrostatin-1, Nec-1） 是RIPK1 激酶活性的有效抑制剂, 可以有效抑制TNFR1 驱动的程序性坏死[32］。程序性坏死因出现细胞膜破裂, 释放出细胞内容物而引起炎症反应。在小鼠MCAO 模型中, 程序性坏死以再灌注时间依赖性方式激活, 而在大脑中动脉永久性闭塞模型中未检测到p-MLKL；抑制RIPK1 激酶可以阻断程序性坏死和RIPK1 依赖性细胞凋亡（RIPK1-dependent apoptosis, RDA）, 抑制炎症反应, 减少血脑屏障（blood-brain barrier, BBB） 损伤和缺血性脑损伤的概率[33］。在大鼠MCAO 模型中也发现：程序性坏死的激活伴随着BBB 破坏, 采用Nec-1 可以抑制内皮细胞的程序性坏死, 对血脑屏障有保护作用[34］。抑制程序性坏死不仅可以从保护神经元方面保护神经功能, 还可以通过避免血脑屏障破坏而降低缺血性脑损伤向出血性脑损伤转变的概率[35］。

2.3 IRI 与自噬细胞自噬是将内源性蛋白或细胞器吞噬并将其包被入囊泡进而递送至溶酶体, 并与溶酶体融合形成自噬溶酶体, 降解其包裹内容物的过程, 以维持细胞本身的代谢需求与某些细胞器的更新。自噬主要分为3 种：巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬（chaperone-mediated autophagy, CMA）, 其中微自噬的特征是细胞溶质成分通过溶酶体膜内陷将直接被溶酶体吸收并降解；与巨自噬与微自噬的非特异性吞噬功能比较, CMA 具有高度特异性, CMA 可选择性转运含有KFERQ 样基序的蛋白质穿过溶酶体膜；巨自噬则是最普遍和最重要的自噬形式, 巨自噬是通过形成具有双层膜结构的自噬体包裹胞内物质, 最终与溶酶体融合, 使细胞质物质降解[36-37］。自噬体是由自噬体双膜延展包裹待降解物质后闭环形成。在哺乳动物中, 自噬体的生成是在细胞质的多个吞噬细胞组装位点处开始的[38］。自噬过程包括诱导-成核-延展-闭环-融合, 哺乳动物中, 诱导受unc-51 样激酶（ULK1/2）、ATG13、RB1 诱 导 型 卷 曲 螺 旋1 （RB1CC 1）/FIP200 及C12Orf44/ATG101 形 成 的ULK1/2-ATG13-RB1CC1 复合物调节, 该复合物是稳定的, 在任何营养状况下均会形成, 但在营养丰富的条件下, 雷帕霉素复合物1 （mechanistic target of rapamycin complex 1, MTORC1） 与该复合物结合并通过磷酸化使ULK1/2 及ATG13 失活, 而在“饥饿”状态下, MTORC1 从复合体中解离, ULK1/2 及ATG13 被尚未鉴定的磷酸酶部分去磷酸化, 从而使复合体诱导巨自噬[36］, 其机制尚不清楚, 但PI3K 复合物（包含ATG14）的活化过程是必需的[39］。对哺乳动物的巨自噬而言, 磷脂酰肌醇3-磷酸盐（phosphatidylinositol-3-phosphate, PtdIns3P）复合物产生非常重要[36, 40］。延展过程存在2 种涉及泛素样（ubiquitin-like, UBL） 蛋白的结合系统, Atg12-Atg5-Atg16 复合物的形成系统和Atg8/LC3 系统：在哺乳动物的Atg8 样蛋白中, LC3 的特征最为明显。在营养缺乏或其他类型的压力条件下, 哺乳动物细胞中微管相关蛋白轻链3（microtubule-associated protein light chain 3, LC3）的脂化加速。延展后的吞噬体最终成熟并闭环后形成自噬体, 自噬体运输并与溶酶体融合, 称为自溶酶体, 其中封闭的内容物被酸性水解酶降解。产生的大分子通过膜通透性酶转运至细胞质中, 可用于合成蛋白质或被线粒体氧化以产生ATP 并促进细胞存活。然而, 当巨自噬水平过高或在某些生理条件下发生巨自噬时, 会导致调节性细胞死亡（regulatory cell death, RCD）的发生[36］。

在局灶性脑缺血和全脑缺血模型中均可出现巨自噬激活[33-34］。缺血性脑损伤可通过营养消耗、氧化应激和蛋白质错误折叠导致巨自噬激活, 巨自噬清除受损线粒体有利于神经元存活, 而非选择性巨自噬则对神经元存活有害[41-42］。巨自噬在缺血期间被激活以产生能量并促进细胞存活[43］。研究[44-45］显示：巨自噬在脑IRI 的病理过程中起关键作用, 在 这 一 过 程 中, P62 通 过 LC3 相 互 作 用 区（LC3-interacting region, LIR） 直接 与LC3 结合, P62 是自噬通量的重要指标, 抑制自噬后细胞凋亡水平升高；激活自噬过程后细胞凋亡减少, 黄芪甲苷可通过降低P62 表达水平和提高LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值进而提高自噬水平, 抑制氧糖剥夺/复氧（oxygen-glucose deprivation/reoxygenation, OGD/R） 模型HT22 细胞的凋亡。研究[46］显示：缺血后处理可通过在早期再灌注期间激活自噬减轻脑IRI。自噬可与其他细胞死亡途径相互联系并互相影响, 自噬途径联合细胞其他死亡模式之间的关联机制研究可能为开发新的缺血性卒中临床治疗提供新靶点。

2.4 IRI 与焦亡焦亡以炎性小体形成、释放大量促炎因子为特征, 由各种刺激诱导的细胞焦亡的关键效应分子Gasdermins（GSDM）蛋白介导。形态学方面, 焦亡兼具坏死（质膜完整性破坏）和凋亡（DNA 片段化和核固缩）的双重特征, 同时伴随炎症反应。焦亡早期表现出染色质浓缩、DNA 片段化和TUNEL 染色阳性等凋亡特征；随后细胞膜上会形成众多直径为1～2 nm 的孔隙, 使细胞膜失去完整性, 呈坏死样表现；最终细胞肿胀和膜破裂并释放大量细胞内容物, 引发级联放大的瀑布式炎症反应。与细胞凋亡、程序性坏死和自噬等细胞死亡模式不同, 焦亡途径包括经典途径、非经典途径、Caspase-3/8 介导的途径和颗粒酶介导途径[47］。

经典途径由炎症小体介导, 裂解gasdermin D蛋白（GSDMD） 活化并释放白细胞介素1β（interleukin-1β, IL-1β） 和 白 细 胞 介 素 18（interleukin-18, IL-18）。 炎 症 小 体 组 装 后, Caspase-1 被活化, 可切割GSDMD 产生C 末端（GSDMD-C）与N 末端（GSDMD-N）, GSDMD-N可在细胞膜上穿孔导致细胞内容物外溢, 细胞外水分子内流, 细胞肿胀、破裂, 发生焦亡, 另一方面, Caspase-1 还 可 使IL-1β 和IL-18 成 熟, 从 而 释放出细胞[48-49］。

非经典途径中, 脂多糖可直接结合Caspase-4/5的N 端 的CARD 而 激 活Caspase-4/5, 活 化 的Caspase-4/5 可 以 将GSDMD 切 割 为GSDMD-N, 进而使细胞膜出现裂孔[50］；Caspase-4/5 不能直接切割pro-IL-1β/pro-IL-18, 但可以通过NLRP3/Caspase-1 通路介导IL-1β/IL-18 活化剂分泌；同时出现质膜孔之后, 钾离子（K+） 流出, 诱导NLRP3 炎性小体的组装, 导致细胞焦亡。

化疗药物可以诱导Caspase-3 介导GSDME/DFNA5 裂解, 形成GSDMD-N 末端[51］；肿瘤坏死因子α 刺激或抗生素化疗药物等, 可促进Caspase-8特异性裂解GSDMC 产生GSDMD-N 末端, 并在细胞膜上形成孔诱导细胞焦亡[52］。

颗粒酶A （GzmA） 可在Lys229/Lys244 位点直接水解GSDMB 并形成空隙, 诱导焦亡[53］。焦亡相关的NOD 样受体家族pyrin 结构域3（NODlike receptor family pyrin domain containing 3, NLRP3）炎性小体在脑IRI 中起重要作用, 脑缺血诱发严重的神经炎症反应, 神经元中NLRP3 炎性体诱导驱动急性缺血性卒中的神经炎症[54］。小胶质细胞焦亡可促进细胞中IL-1 β 和IL-18 的释放, 促进卒中后的炎症反应。抑制小胶质细胞焦亡可减轻脑卒中损伤并促进功能结果[55-56］。GSDMD 是IRI 诱导的继发性损伤中的关键蛋白, 其活化是细胞焦亡的关键过程。GSDMD 促进小胶质细胞焦亡, 敲除GSDMD 可防止Caspase-1 和Caspase-11（典型和非典型炎症小体依赖性焦亡）介导的炎症反应[57］。在大鼠局灶性脑缺血再灌注模型中发现细胞焦亡明显促进缺血再灌注BBB 完整性的丧失、脑水肿、加重缺血再灌注后神经元损伤[58］。靶向NLRP3 炎症小体和细胞焦亡, 抑制过度炎症反应可能是脑缺血治疗的另一靶点。

2.5 IRI 与 铁 死 亡铁 死 亡 最 早 由DIXON 等[59］于2012 年命名。铁死亡是以铁依赖性脂质过氧化为特征的一种RCD, 在病理形态、生化改变和遗传特征方面与细胞凋亡、坏死和自噬皆不相同, 铁螯合剂和亲脂性抗氧化剂等均可抑制其发生[60］。

调控铁死亡的途径有3 条：GSH/GPX4 途径、铁代谢途径和脂质代谢途径[61］。铁死亡机制包括谷胱甘肽（glutathion, eGSH）耗竭, 谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4, GPX4） 失活、铁代谢、脂质代谢和氨基酸代谢失衡。生理状态下, 细胞外铁主要以三价铁（Fe3+）形式存在, Fe3+与转铁蛋白（transferrin, TF）结合形成TFFe3+复合物后通过与膜蛋白TF 受体1 （TF receptor 1, TFR1）结合内吞入细胞, Fe3+被前列腺六次跨膜蛋白3 （six-transmembrane epithelial antigen of prostate 3, STEAP3） 还 原 成 二 价 铁（Fe2+）, Fe2+由二价金属转运蛋白1 （divalent metal transporter 1, DMT1）或锌铁调节蛋白家族8/14（ZIP8/14）介导, 储存在不稳定的铁池和铁蛋白中；同时Fe2+被铁转运蛋白（ferroportin, FPN）氧化成Fe3+转运出细胞。当细胞中Fe2+过量时, Fe2+与H2O2及脂质发生Fenton 反应（fenton reaction）, 产生脂质过氧化物（L-OOH）[62］。

跨膜胱氨酸-谷氨酸反向转运体systemXc-是一种广泛分布于磷脂双分子层的氨基酸抗转运蛋白。细胞内的谷氨酸及细胞外的胱氨酸以1∶1 的比例通过systemXc-交换转运, 转运到细胞中的胱氨酸被还原为半胱氨酸, 参与合成还原型谷胱甘肽（glutathione, GSH）, 因细胞中半胱氨酸浓度有限, 半胱氨酸是GSH 合成的限速前体。GSH 是GPX4发挥正常功能的必要辅助因子, GPX4 作为铁死亡过程中的关键调节因子, 可将GSH 转化为氧化型谷胱甘肽（glutathione oxidized, GSSG）, 并将脂质过氧化物（L-OOH）还原为相应的醇（L-OH）, 以减少活性氧（reactive oxygen species, ROS）, 避免脂质过氧化物对细胞膜的破坏[63］。

在缺血性脑损伤中, 铁死亡会导致结构和功能完整性损伤, 包括BBB 损伤、神经元快速死亡及功能障碍。研究[64］显示：BBB 破坏与血液中铁进入脑实质的能力有关, 而铁过载会加重由Fenton反应导致的脂质过氧化引起的铁死亡。因此, 脑组织中铁含量的变化可反映BBB 功能障碍的程度。缺血性卒中后BBB 被破坏, 使血液中Fe3+在TF 和TFR1 的协同作用下释放到脑实质中, Fe3+通过DMT1 在STEAP3 的合作下以Fe2+的形式转运至细胞质；铁过载通过Fenton 反应加速脂质ROS 积累；System Xc-同时受损, 抑制胱氨酸-谷氨酸交换并减少GSH 和GPX4 的产生；脂质和氨基酸代谢失衡加速脂质ROS 积累和铁死亡。研究[65］显示：在脑缺血性较重的损伤组织中, 出现皮层下白质、脑室周围以及丘脑、基底节等脑区有明显的铁沉积现象。热休克蛋白90 （heat shock protein 90, HSP90） 可通过促进RIPK1 磷酸化和抑制GPX4激活诱导程序性坏死和铁死亡[64］。

正常情况下, 生物体内可启动内源性机制清除ROS, 但是, IRI 会导致清除功能被抑制和ROS 积蓄, 进而导致广泛的组织损伤, 使机体对氧化应激的脆弱性增加。在缺血性脑损伤小鼠模型中, 已发现自由基产生和过量铁导致TFR1 上调和增加外周铁摄取而导致氧化应激反应和神经元死亡[66］。研究[67］显示：铁死亡抑制剂可明显改善缺血性卒中患者的预后。在大鼠MCAO 模型中应用复方脑肽提取物干预可以降低TFR1和二价金属离子转运体1（divalent metal transporter 1, DMT1） 的 表 达 水平, 增加SLC7A11、GPX4 和GSH 表达水平, 减少ROS、丙二醛（malonialdehyde, MDA）和铁的积累, 通过抑制铁死亡而达到保护急性脑缺血诱导的神经元死亡的作用[68］。铁死亡是一种较新型的脑IRI 损伤涉及的细胞死亡形式, 可成为一种潜在的治疗靶点。

2.6 IRI 与铜死亡近期TSVETKOV 等[69］命名了一种新型细胞死亡方式：铜死亡。铜死亡是通过铜离子与线粒体呼吸中三羧酸循环重点脂酰化成分直接结合而发生的, 导致脂酰化蛋白聚集和随后的铁硫簇蛋白下调, 使蛋白质毒性应激并导致细胞死亡。这项研究发现了一条全新的细胞死亡途径。目前关于IRI 与铜死亡相关研究尚未见报道。研究铜死亡在脑IRI 中的作用机制、铜死亡与其他死亡模式机制之间的联系及铜死亡对神经细胞是否存在保护功能, 可能对改善临床缺血性脑卒中患者临床症状及预后提供新的方向。

3 展 望

急性缺血性卒中因其高致死率和致残率严重危害人类健康, 在脑组织发生不可逆性损伤之前开通闭塞血管使低灌注区血液复流是最有效的治疗手段。但IRI 使临床中对缺血性卒中患者的血管再通治疗获益受到了限制。因此, 针对早期血管再通患者IRI 的临床干预策略和相关机制研究具有积极的公共卫生意义。在血管内介入治疗的基础上, 探索和发现IRI 相关的分子调控机制, 针对靶点施加联合的血管内干预措施, 对扩大血管内治疗的临床获益人群、提高其有效性具有研究价值。

IRI 涉及的可调控的细胞死亡模式之间存在着互相转换的可能, 如激活少量Caspase-8 可切割BH3 相互作用域死亡激动剂（BH3-interacting domain death agonist, Bid）, 使其分割为促凋亡蛋白tBid, 亦可激活线粒体途径细胞凋亡, 细胞外源性凋亡可转向内源性凋亡[70］。而当Caspase-8 被抑制时, 细胞凋亡可以转为程序性坏死[71］；与铁死亡相关的形态学改变主要发生在线粒体中, 而与坏死性凋亡相关的细胞器结构变化也包括线粒体结构变化。铁过载是铁死亡的一种机制, 可触发线粒体通 透 性 转 换 孔 （mitochondrial permeability transition pore, MPTP）开放, 加剧RIPK1 的磷酸化并导致程序性坏死, GPX4 抑制会加重脂质过氧化物的产生, 从而诱导铁死亡的形成[64］。研究[47］显示： Caspase-3 和Caspase-8 也可以直接切割GSDME/C 诱导细胞焦亡, 表明焦亡与细胞凋亡有关联。上述研究表明细胞死亡模式之间存在关联, 认识不同形式的细胞死亡模式在脑缺血再灌注过程中的作用机制, 探讨已知的IRI 涉及的细胞不同死亡模式之间的关联机制, 有助于研发针对细胞不同死亡模式的新型药物, 对于改善缺血性卒中亦起到更好的作用。