肝臟疾病細(xì)胞死亡方式及其研究進(jìn)展

王濤，王海久，王志鑫，任利，任賓，樊海寧

(青海大學(xué)附屬醫(yī)院，西寧 810000)

細(xì)胞死亡是細(xì)胞生命的終點(diǎn)，亦是人體維持細(xì)胞總數(shù)的重要機(jī)制。肝臟作為人體內(nèi)最大的消化腺，對(duì)人體的消化、代謝、內(nèi)分泌調(diào)節(jié)等有重要作用，正常情況下，肝臟內(nèi)存在細(xì)胞死亡與再生的平衡狀態(tài)，外界刺激導(dǎo)致肝臟損傷，殘余正常肝具有強(qiáng)大的再生能力。壞死、凋亡是人們較早認(rèn)識(shí)的細(xì)胞死亡方式，近年來人們探索壞死與凋亡，對(duì)二者更為深入認(rèn)識(shí)的同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)了壞死性凋亡、焦亡、自噬、鐵死亡等多種新的細(xì)胞死亡方式，這些新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞死亡方式在肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展中有重要作用?，F(xiàn)就目前壞死性凋亡、焦亡、自噬、鐵死亡的形態(tài)學(xué)改變、發(fā)生機(jī)制及在肝臟疾病中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 壞死性凋亡

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為壞死是一種不可控的細(xì)胞死亡方式，而凋亡是細(xì)胞內(nèi)程序性死亡的結(jié)果，壞死性凋亡的出現(xiàn)顛覆了這一觀念，2005年Degterev發(fā)現(xiàn)一種介于壞死與凋亡間的細(xì)胞死亡形式——壞死性凋亡，具有壞死形態(tài)學(xué)改變的同時(shí)又可被程序性調(diào)控。壞死性凋亡在形態(tài)學(xué)上與壞死類似，細(xì)胞膜破裂、細(xì)胞器腫脹、線粒體功能異常、膜的破裂導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)大量成分外泄、周圍組織的炎癥反應(yīng)，且不可被Caspase抑制劑抑制,但可被特異性抑制劑Necrostatin-1(Nec-1)抑制。目前對(duì)壞死性凋亡發(fā)生機(jī)制研究較深入的是腫瘤壞死因子(TNF)介導(dǎo)的死亡受體途徑(圖1)。

圖1 壞死性凋亡中TNF介導(dǎo)的死亡受體途徑

細(xì)胞表面存在諸多死亡受體，可與多種配體特異性結(jié)合引起細(xì)胞凋亡，如Fas、腫瘤壞死因子受體1(TNFR1)、DR3、DR4(TRAILR)、DR5、DR6、EDAR、NGFR等，此類受體的共同特征為在其胞質(zhì)區(qū)有一段特殊氨基酸序列-死亡結(jié)構(gòu)域，通過該死亡結(jié)構(gòu)域可激活并特異性結(jié)合相應(yīng)的銜接蛋白，引起相應(yīng)的Caspase活化，導(dǎo)致凋亡發(fā)生[1]。當(dāng)TNF結(jié)合于細(xì)胞膜上TNFR1后，TNFR1的胞內(nèi)Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域(FADD)和腫瘤壞死因子受體相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域(TRADD)募集下游受體交互作用蛋白(RIPK1)、TNFR相關(guān)因子5(TRAF5)、胞內(nèi)凋亡蛋白抑制因子1/2(cIAP1/2)等多種下游分子，形成復(fù)合體Ⅰ，復(fù)合體Ⅰ中的cIAP可通過泛素化作用于RIPK1，促進(jìn)細(xì)胞繁殖，同時(shí)去泛素化酶Cylindromatosis(CYLD)或去泛素化酶A20使復(fù)合體Ⅰ中的RIPK1發(fā)生去泛素化，其結(jié)果導(dǎo)致復(fù)合體Ⅰ裂解，并游離出RIPK1、TRADD。此時(shí)，胞內(nèi)的FADD與游離的RIPK1再次結(jié)合，同時(shí)使無活性的FLIP-Caspase-8二聚體中的Caspase-8游離，生成激活狀態(tài)的Caspase-8并結(jié)合于FADD、RIPK1上，形成復(fù)合體Ⅱa。當(dāng)Caspase-8激活后可級(jí)聯(lián)引起Caspase家族激活，導(dǎo)致凋亡，Caspase-8活性受到抑制時(shí)，RIPK1可磷酸化暴露其RHIM結(jié)構(gòu)域，招募RIPK3，混合連接激酶結(jié)構(gòu)域樣蛋白(MLKL)同時(shí)使其磷酸化，形成RIPK1-RIPK3-MLKL小體，又稱壞死性凋亡小體[2]。MLKL作為壞死性凋亡的執(zhí)行者，可通過MLKL依賴性Ca2+內(nèi)流和磷脂酰絲氨酸(PS)暴露于質(zhì)膜外兩種途徑導(dǎo)致細(xì)胞膜完整性破壞，Ca2+的致死性流入由MLKL作用于胞膜瞬態(tài)受體電位陽離子通道亞族M成員7導(dǎo)致。ESCRT-Ⅲ組件是細(xì)胞膜保持完整性的重要組件，ESCRT-Ⅲ可保持細(xì)胞完整性及正常形態(tài)，磷酸化的MLKL作用于ESCRT-Ⅲ，導(dǎo)致胞膜形成富含PS的囊泡，破壞胞膜完整性，導(dǎo)致壞死性凋亡的發(fā)生[3]。

壞死性凋亡廣泛存在于病毒性肝炎、酒精性肝炎、非酒精性脂肪肝炎、肝癌等多種疾病。Roychowdhury等[4]在酒精性肝炎模型中，使用Caspase抑制劑可抑制乙醇誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，但不能完全抑制RIPK3表達(dá)及肝細(xì)胞變性等細(xì)胞損害，提示酒精性肝炎小鼠模型肝臟和酒精性肝炎患者肝組織活檢標(biāo)本中RIPK3過表達(dá)，進(jìn)一步提示酒精性肝炎中壞死性凋亡的存在。血紅素氧合酶-1(HO-1)是一種氧化應(yīng)激誘導(dǎo)酶，具有抗凋亡和抗感染的作用,常用原卟啉鈷(CoPP)誘導(dǎo)其在肝細(xì)胞中的表達(dá)，CORM-A1是一種CO釋放顆粒，Bakytzhan等[5]在用CoPP和CORM-A1治療酒精性肝炎模型后，發(fā)現(xiàn)HO-1和CO可改善酒精性肝炎的谷草轉(zhuǎn)氨酶升高和炎性細(xì)胞因子表達(dá)，提示壞死性凋亡可能與氧化作用有一定聯(lián)系，但目前其機(jī)制尚不清楚。Sanjoy等[6]通過高脂飲食干預(yù)小鼠模型，發(fā)現(xiàn)高脂飲食可增強(qiáng)RIPK3表達(dá)及MLKL磷酸化，加重RIPK3缺失小鼠的肝細(xì)胞損傷和脂肪變性及肝纖維化，RIPK3缺乏可下調(diào)MLKL磷酸化同時(shí)增強(qiáng)肝細(xì)胞凋亡的發(fā)生，以上結(jié)果提示Caspase-8缺乏使凋亡轉(zhuǎn)化為壞死性凋亡，同時(shí)RIPK3缺乏亦可將壞死性凋亡轉(zhuǎn)化為凋亡，RIPK3在保護(hù)肝細(xì)胞方面發(fā)揮重要作用，這可能與壞死性凋亡結(jié)合內(nèi)環(huán)境中大量炎癥因子，避免炎癥放大，從而減輕損害有關(guān)。對(duì)乙酰氨基酚(APAP)作為一種解熱鎮(zhèn)痛藥物，其常見并發(fā)癥是肝毒性損害，長時(shí)間以來，人們用特異性抑制劑Nec-1減輕APAP繼發(fā)的肝毒性損害，但最近研究發(fā)現(xiàn)，基因敲除RIPK3及MLKL小鼠模型并未起到減輕APAP繼發(fā)的肝毒性損害作用，而基因敲除RIPK1小鼠模型卻有明顯抑制效果，此說明壞死性凋亡可能存在一種不依賴于RIPK3的獨(dú)立信號(hào)機(jī)制，尚待進(jìn)一步發(fā)掘[7]。

2 自噬

自噬是細(xì)胞清除自身錯(cuò)誤蛋白質(zhì)與受損細(xì)胞器的過程，近年來由于Yoshinori Ohsumi在自噬領(lǐng)域的重大貢獻(xiàn)使其成為目前研究較多的細(xì)胞死亡機(jī)制。目前主要有兩種分類方法，根據(jù)降解的底物分為選擇性自噬與非選擇性自噬，根據(jù)底物進(jìn)入溶酶體的方式分為大自噬、小自噬、分子伴侶介導(dǎo)的自噬。大自噬的主要過程是自噬體形成后，包裹細(xì)胞質(zhì)中受損的線粒體，細(xì)胞器及細(xì)胞內(nèi)病原體，包裹后通過膜融合的方式與溶酶體結(jié)合，形成自噬溶酶體并降解包裹內(nèi)容物，并再次利用。小自噬即胞質(zhì)中的上述物質(zhì)直接與溶酶體表面結(jié)合、凹陷，進(jìn)入溶酶體內(nèi)被降解的過程。分子伴侶介導(dǎo)的自噬是胞質(zhì)中的分子伴侶與底物結(jié)合形成復(fù)合體，結(jié)合并轉(zhuǎn)位至溶酶體內(nèi)部，從而最終降解底物。自噬信號(hào)機(jī)制及種類繁多，且近年來不斷完善，在此僅介紹人體中大自噬的基本發(fā)生機(jī)制。大自噬的發(fā)生機(jī)制主要包括歐米茄體的形成、自噬體的延伸、自噬溶酶體的形成、溶酶體的降解再利用四個(gè)基本過程(圖2)。

圖2 大自噬體的形成機(jī)制

2.1 自噬的開始 傳統(tǒng)觀念認(rèn)為自噬發(fā)生的場所為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，近年來發(fā)現(xiàn)線粒體與自噬發(fā)生明顯相關(guān)，研究組最近發(fā)現(xiàn)自噬體實(shí)際上很有可能起始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體的交接處，并將該處交界的膜結(jié)構(gòu)命名為線粒體相關(guān)膜(MAM)。雷帕霉素靶蛋白C1(mTORC1)可在感受到外界饑餓，氧化應(yīng)激等刺激下，與unc-51樣自噬激酶1(ULK1)復(fù)合體相互作用。機(jī)體能量充足的情況下，mTORC1處于高度活化的狀態(tài)，可使ULK1復(fù)合體磷酸化，抑制自噬的發(fā)生，當(dāng)機(jī)體能量缺乏時(shí)，ULK1復(fù)合體去磷酸化，誘導(dǎo)自噬發(fā)生[8]。ULK1復(fù)合體激活后可在自噬相關(guān)蛋白(ATG)的幫助下，定位于MAM，但其具體參與歐米茄體的形成機(jī)制尚不清楚。Ⅲ型磷脂酰肌醇激酶(PI3K)復(fù)合體可結(jié)合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體的膜組分，并將脂分子中的磷脂酰肌醇(PI)轉(zhuǎn)化成磷酸磷脂酰肌醇3(PI3P)[9]，饑餓條件下，定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體上的蛋白DFCP1可通過FYVE結(jié)構(gòu)域結(jié)合PI3P，DFCP1被誘導(dǎo)后集聚成類似于“Ω”的結(jié)構(gòu)，因此被稱為歐米茄體。

2.2 自噬體的延伸 胞質(zhì)中存在兩個(gè)泛素化系統(tǒng)，ATG12-ATG5-ATG16復(fù)合物與微管相關(guān)蛋白質(zhì)輕鏈3(LC3)-磷脂酰乙醇胺(PE)復(fù)合物[10]，二者分別由ATG7、ATG10和ATG4、ATG7、ATG3介導(dǎo)形成，作用于歐米茄體，促進(jìn)延伸，生成自噬體，其中LC3-Ⅱ是自噬體生成的生物學(xué)標(biāo)志。

2.3 自噬溶酶體的形成 自噬體形成后包裹錯(cuò)誤蛋白質(zhì)，損傷線粒體等底物，再與溶酶體發(fā)生融合形成自噬溶酶體，這是自噬體成熟的標(biāo)志，此過程中膜的融合是自噬體成熟的主要事件。該事件主要由突觸相關(guān)蛋白SNAP29、突觸融合蛋白STX17、突觸囊泡相關(guān)膜蛋白VAMP8參與形成，自噬體上STX17通過胞質(zhì)中的SNAP29作用于溶酶體上的VAMP8，從而導(dǎo)致膜的融合，最終形成自噬溶酶體。

2.4 溶酶體的降解再利用 自噬溶酶體形成后，通過水解酶將錯(cuò)誤的蛋白質(zhì)、核糖體等分解為氨基酸，并通過自噬溶酶體的透性膜轉(zhuǎn)運(yùn)至胞質(zhì)，以供機(jī)體再利用。

自噬的發(fā)生機(jī)制較為復(fù)雜，涉及大量其他調(diào)節(jié)信號(hào)通路。目前自噬在肝臟腫瘤，酒精性肝炎，脂肪性肝炎，藥物性肝炎等領(lǐng)域均有較大發(fā)展。Rubicon是一種自噬發(fā)生機(jī)制中Beclin1相結(jié)合的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，Tanaka等[11]在試驗(yàn)中證實(shí)Rubicon在非酒精性脂肪性肝炎中過表達(dá)，而Rubicon基因敲除后的小鼠肝脂肪變性，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)損害及自噬增加，此說明自噬可能參與了胞內(nèi)脂滴的消除，自噬抑制在非酒精性脂肪性肝炎中起重要作用。Yongjun Tian通過HBV轉(zhuǎn)染Atg5基因缺陷型小鼠，證實(shí)HBV DNA復(fù)制對(duì)自噬的依賴性。目前就其可能機(jī)制提出兩種假說：①HBV通過一種HBV管理蛋白HBx與PI3K復(fù)合體結(jié)合；②HBV病毒表面蛋白SHB與LC3特異性結(jié)合。目前就兩種可能機(jī)制尚無明確定論。自噬的主要作用是清除細(xì)胞體內(nèi)氨基酸及脂肪酸，這種降解機(jī)制被認(rèn)為支持癌癥的生存和增殖。但研究表明自噬可支持非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生[12]，自噬的缺失亦可導(dǎo)致胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)的發(fā)生。此說明自噬在腫瘤發(fā)生中扮演雙重作用，研究[13]發(fā)現(xiàn)，在小鼠肝癌前體細(xì)胞中，p62(一種慢性肝病的標(biāo)志蛋白)的積累通過激活mTORC1和NRF2來驅(qū)動(dòng)HCC腫瘤發(fā)生。此意味著自噬在肝癌發(fā)生中其促進(jìn)作用大于抑制作用，目前自噬的研究較多，越來越多的機(jī)制被闡明并用于肝臟疾病。

3 焦亡(Pyroptosis)

人們?cè)谔剿骷?xì)胞死亡的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)一種Caspase-1特異性依賴的細(xì)胞程序性死亡，2001年，Brennan和Cookson將這種獨(dú)特的程序性細(xì)胞死亡方式命名為焦亡(Pyroptosis)。其主要形態(tài)學(xué)改變與壞死及壞死性凋亡相似，表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)腫脹，細(xì)胞核固縮，染色質(zhì)DNA斷裂，焦亡不完全同于壞死及壞死性凋亡，在腫脹過程中，壞死及壞死性凋亡細(xì)胞腫脹過程中可保持細(xì)胞形態(tài)均勻增大，焦亡細(xì)胞在此過程中腫脹程度較前兩種死亡方式明顯減小，同時(shí)產(chǎn)生突出于細(xì)胞表面的多個(gè)膜泡樣突起，最終導(dǎo)致細(xì)胞膜受力不均破裂[14]。目前焦亡的發(fā)生機(jī)制主要集中于經(jīng)典途徑與非經(jīng)典途徑兩種方式(圖3)。

圖3 焦亡發(fā)生的經(jīng)典途徑與非經(jīng)典途徑

3.1 經(jīng)典焦亡途徑 細(xì)胞在應(yīng)對(duì)外界刺激時(shí)可通過模式識(shí)別受體(PRR)識(shí)別病原體相關(guān)分子模式(PAMP)與損傷相關(guān)分子模式(DAMP)。細(xì)菌、病毒、真菌等微生物的細(xì)胞壁成分及分泌物等均屬于PAMP，來自機(jī)體外，當(dāng)機(jī)體細(xì)胞受到外界刺激產(chǎn)生的某些可被PRR識(shí)別的有關(guān)成分被稱為DAMP，由機(jī)體產(chǎn)生。PRR種類繁多，在焦亡發(fā)生中研究較為深入的有NLRP1b、NLRP3、NLRC4和AIM2四種炎癥小體，其共同特點(diǎn)為在受到外界刺激激活后均可募集天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶-1前體(pro-Caspase-1)，使其裂解形成有活性的Caspase-1。Caspase-1的作用主要體現(xiàn)在以下方面：①使Gasdermin D裂解為氮端(N-)與碳端(C-)，Gasdermin D是Gasdermin蛋白家族中的一員，該蛋白家族目前功能除了與焦亡相關(guān)，其他功能尚未完全明確，但因其蛋白均含有Gasdermin結(jié)構(gòu)域，故此命名。N-GSDMD具有成孔性及親脂性，激活后可聚集于細(xì)胞膜表面形成非選擇性通道，導(dǎo)致細(xì)胞滲透壓失衡，同時(shí)可促進(jìn)IL-18及IL-1β釋放于細(xì)胞質(zhì)，引起炎癥反應(yīng)。C-GSDMD的作用表現(xiàn)GSDMD未裂解時(shí)與N-GSDMD結(jié)合，抑制其細(xì)胞毒性，同時(shí)促進(jìn)N-GSDMD水溶性，抑制其向細(xì)胞膜的聚集。②促進(jìn)IL-18及IL-1β的成熟，IL-1β可上調(diào)體溫調(diào)節(jié)中樞引起發(fā)熱，屬于內(nèi)生致熱源，同時(shí)趨化白細(xì)胞產(chǎn)生更多的炎癥因子，放大炎癥反應(yīng)。IL-18主要是促進(jìn)T細(xì)胞及巨噬細(xì)胞活化，促進(jìn)炎癥反應(yīng)[15]。

3.2 非經(jīng)典焦亡途徑 不同于經(jīng)典焦亡途徑，細(xì)胞質(zhì)中存在一類可直接識(shí)別革蘭陰性菌脂多糖(LPS)，而不依靠模式識(shí)別方式的天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶，其主要包括Caspase-4,5,11，其中Caspase-11主要存在于小鼠中，Caspase-4,5存在于人類。以上三種酶具有相似的三種功能：①裂解GSDMD介導(dǎo)細(xì)胞膜破裂，裂解方式及作用上文已闡述；②Caspase-4,5,11均不能直接加工IL-18、IL-1β前體，但在NLRP3介導(dǎo)的焦亡中可誘導(dǎo)低水平的IL-1β釋放，目前其具體機(jī)制尚不清楚，可能與間接促進(jìn)經(jīng)典焦亡途徑有關(guān)；③激活胞膜上的泛鏈接蛋白1,釋放ATP,激活胞膜上的嘌呤P2X7受體，形成通道，最終介導(dǎo)焦亡發(fā)生[15，16]。

焦亡是一種與炎癥反應(yīng)相關(guān)細(xì)胞死亡方式，與肝癌、病毒性肝炎、酒精性肝炎、寄生蟲感染甚至中暑后繼發(fā)的肝損害有密切聯(lián)系。2017年Khanova等[17]通過RT-PCR、免疫印跡法、免疫組化、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)對(duì)酒精性肝炎小鼠模型及患者進(jìn)行了焦亡相關(guān)關(guān)鍵因子的測定，并證實(shí)了Caspase-4,11介導(dǎo)的非經(jīng)典焦亡途徑存在于酒精性肝炎中。Beier等[18]證實(shí)GSDMD-/-小鼠在蛋氨酸-膽堿缺乏飲食喂養(yǎng)后未發(fā)生脂肪性肝炎與肝纖維化，可能是由于GSDMD在非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)中能促進(jìn)肝臟脂肪生成、炎癥及焦亡，由此推測GSDMD的激活是非酒精脂肪性肝炎(NASH)與NAFLD重要的過渡點(diǎn)及潛在的治療靶點(diǎn)。Kofahi等[19]在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)HCV感染肝細(xì)胞中的Caspase-1水平明顯升高，在Caspase-1特異性抑制劑Z-WEHD-FMK處理后可避免50%以上的HCV感染肝細(xì)胞死亡，該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了焦亡是丙型病毒性肝炎繼發(fā)細(xì)胞死亡的一種重要形式。在肝癌方面，Chu等[20]通過體外細(xì)胞試驗(yàn)證實(shí)了肝細(xì)胞肝癌(HCC)細(xì)胞中Caspase-1呈低表達(dá)狀態(tài)，黃連素可通過上調(diào)Caspase-1蛋白表達(dá)抑制癌細(xì)胞的生存能力和遷移能力，Caspase-1特異性抑制劑Ac-YVAD-CMK可抑制黃連素的治療效果，說明HCC的發(fā)生發(fā)展與焦亡的下調(diào)有關(guān)，此可能為臨床HCC的治療方式提供新方向。肝損傷是夏天中暑后最常見的并發(fā)癥，亦是中暑最常見的致死原因，Geng等[21]在中暑的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)Caspase-1高表達(dá)及NLRP3炎癥小體，IL-1β的激活，細(xì)胞焦亡的形態(tài)學(xué)改變，該焦亡過程呈現(xiàn)高遷移率族蛋白1(HMGB1)依賴性，且NLRP3、Caspase-1、HMGB1三者的抑制劑均可抑制中暑繼發(fā)的肝損害，但中暑以外的其他疾病引起肝損害是否依賴HMGB1尚無報(bào)道。焦亡在肝細(xì)胞損害發(fā)生發(fā)展中有重要作用，既可引起細(xì)胞釋放炎癥因子，增強(qiáng)免疫功能，抑制癌細(xì)胞增生，又可能因過度放大炎癥反應(yīng)引起機(jī)體損害，對(duì)焦亡涉及肝臟多種類型病變，進(jìn)一步研究肝臟疾病的治療大有裨益。

4 鐵死亡

鐵死亡是一種不同于凋亡、壞死、焦亡、自噬的全新細(xì)胞死亡方式，主要以鐵穩(wěn)態(tài)失衡、活性氧(ROS)產(chǎn)生為主要特點(diǎn)，且可被鐵螯合劑Erastin抑制，故此，Dixon等將該死亡方式命名為“鐵死亡”。其形態(tài)學(xué)改變主要是線粒體體積縮小，雙層膜密度增加，線粒體嵴減少或消失。目前對(duì)鐵死亡的研究還相對(duì)較少，其發(fā)生機(jī)制的研究主要集中于鐵穩(wěn)態(tài)失衡及谷胱甘肽過氧化物酶4(GPX4)活性下降兩方面。

鐵死亡的中心環(huán)節(jié)為Fenton反應(yīng)，在該反應(yīng)中Fe2+離子將H2O2和脂質(zhì)過氧化物轉(zhuǎn)化為ROS，自身被氧化為Fe3+，而GPX4在還原型谷胱甘肽(GSH)輔助下將H2O2和脂質(zhì)過氧化物分別轉(zhuǎn)化為H2O和相應(yīng)的醇。鐵死亡過程中ROS的主要作用是生物膜氧化損傷。膜脂富含多不飽和脂肪酸(PUFAs),PUFAs與ROS有較高的親和性。因此,鐵代謝產(chǎn)生的ROS可使生物膜氧化損傷,引起細(xì)胞死亡。

機(jī)體內(nèi)的循環(huán)鐵主要與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合，以Fe3+存在，F(xiàn)e3+通過膜蛋白轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1(TFR1)進(jìn)入細(xì)胞,并存在于內(nèi)體中。在內(nèi)體中,Fe3+被鐵氧化還原酶(STEAP3)還原為Fe2+。最后,Fe2+轉(zhuǎn)運(yùn)體1(DMT1)介導(dǎo)Fe2+從內(nèi)體中釋放到細(xì)胞質(zhì)中的動(dòng)態(tài)鐵庫中。過量的鐵儲(chǔ)存在鐵蛋白中,鐵儲(chǔ)蛋白復(fù)合體由鐵蛋白輕鏈(FTL)和鐵蛋白重鏈(FTH1)組成。鐵輸出由膜蛋白鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(SLC11A3)介導(dǎo)[22]。該機(jī)制形成了細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鐵離子相對(duì)穩(wěn)定，鐵穩(wěn)態(tài)失衡后鐵載量過大，這是鐵死亡形成的重要因素。GPX4可競爭性抑制ROS的產(chǎn)生，當(dāng)其活性受到抑制時(shí)，變相的敏化了鐵死亡的發(fā)生。細(xì)胞表面存在名為systemXC-異二聚體，該二聚體由SLC7A11和SLC3A2組成，其主要作用為促進(jìn)胱氨酸的吸收，排出谷氨酸，從而促進(jìn)谷胱甘肽的合成，而谷胱甘肽是GPX4必需的輔助因子，當(dāng)其合成受阻，導(dǎo)致GPX4活性降低，細(xì)胞抗氧化能力降低，ROS堆積，從而促進(jìn)鐵死亡的發(fā)生[23]。

目前鐵死亡在肝臟方面疾病的應(yīng)用主要在肝細(xì)胞肝癌(HCC)及藥物性肝損傷兩方面，索拉菲尼是目前惟一能提高晚期HCC患者生存率的口服藥物，其主要機(jī)制為誘導(dǎo)HCC細(xì)胞凋亡、自噬等方式死亡，但最近Sun等[24]證明索拉菲尼和Erastin均能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生鐵死亡達(dá)到抗腫瘤療效，該研究證實(shí)HCC細(xì)胞存在p62-Keap1-NRF2通路，通過p62調(diào)節(jié)Keap1降解,進(jìn)而激活NRF2轉(zhuǎn)入核內(nèi),上調(diào)鐵和ROS代謝相關(guān)基因從而發(fā)揮抵抗鐵死亡的作用。索拉菲尼可抑制NRF2活性，使HCC細(xì)胞對(duì)鐵死亡更敏感，達(dá)到抗腫瘤效果。對(duì)乙酰氨基酚(APAP)引起的藥物性肝損傷，APAP一方面破壞細(xì)胞內(nèi)溶酶體,將Fe2+釋放入胞質(zhì)中,導(dǎo)致氧化應(yīng)激。溶酶體的降解導(dǎo)致大量自由鐵釋放進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),從而敏化鐵死亡[25]。另一方面，APAP與肝臟中蛋白質(zhì)或非蛋白質(zhì)的巰基結(jié)合,在毒性劑量時(shí),細(xì)胞質(zhì)和線粒體中含巰基的GSH嚴(yán)重耗竭,降低GPX4活性，導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡。另外Carlson等[26]通過小鼠證實(shí)維生素E喂養(yǎng)GPX4缺乏小鼠模型可延緩小鼠生存時(shí)間，其機(jī)制可能與維生素E抑制有害的脂質(zhì)氧化反應(yīng)有關(guān)。目前鐵死亡作為一種新的細(xì)胞死亡方式，其發(fā)生發(fā)展機(jī)制涉及腫瘤、細(xì)胞變性等多個(gè)方面，可為臨床治療提供新的靶點(diǎn)及方法，但目前在肝臟方面的研究還相對(duì)減少，有待進(jìn)一步深入研究。

綜上所述，隨著對(duì)細(xì)胞死亡認(rèn)識(shí)的不斷加深，肝臟疾病中存在多種細(xì)胞死亡方式，其參與疾病的發(fā)病、炎癥免疫等，亦涉及多種藥物引起肝細(xì)胞損害及抗腫瘤效應(yīng)，但目前具體機(jī)制尚不明確。進(jìn)一步探究細(xì)胞死亡在肝臟細(xì)胞中的運(yùn)行機(jī)制可為預(yù)防肝病發(fā)生，尋找新的治療靶點(diǎn)，減輕肝臟損害等提供新的思路。