從鐵死亡角度試析潰瘍性結腸炎濕熱病機*

林武，李重，黃雪云，吳春城，吳娜

1.江西中醫藥大學，江西 南昌 330004； 2.江西省中西醫結合醫院，江西 南昌 330006；3.江西中醫藥大學附屬醫院，江西 南昌 330006

潰瘍性結腸炎是一種慢性非特異性腸道炎癥，主要累及結腸和直腸，多反復發作，臨床主要表現為腹痛、腹瀉、里急后重、黏液膿血便等，因其治愈難度大、復發率高、較高癌變率等特點，被世界衛生組織列為現代社會最難治療疾病之一。目前，我國潰瘍性結腸炎發病率呈上升趨勢。既往研究主要集中在免疫反應、腸道菌群失調、遺傳易感性等方面，但潰瘍性結腸炎的發病機制至今尚未明確[1-2]。

鐵死亡是一種不同于細胞凋亡、壞死、自噬、焦亡等的一種新型細胞死亡模式，以鐵依賴性脂質過氧化和脂質活性氧堆積為特點[3]。中醫認為，潰瘍性結腸炎的發病與濕熱關系密切，而中醫理論的“濕熱”與西醫的“鐵死亡”存在著諸多相似之處，基于此，本文試從中醫“濕熱”與西醫“鐵死亡”的關系探討潰瘍性結腸炎的發病機制。

1 濕熱是潰瘍性結腸炎的主要病機

濕為陰邪，易傷陽氣，阻遏氣機，導致臟腑氣機升降失常，潰瘍性結腸炎患者濕阻中焦脾胃，脾胃氣機升降失常，納運失司，患者可出現腹痛，排便有聲；濕性重濁，濕滯大腸，患者常出現大便里急后重、便膿血黏液；濕性黏滯，阻遏氣機，氣機不暢則濕邪不化，膠著難解，導致潰瘍性結腸炎患者病程長、反復發作，纏綿難愈；濕性趨下，易襲陰位，正所謂“傷于濕者，下先受之”，故潰瘍性結腸炎多由濕邪所致[10]。熱為陽邪，“陽勝則熱”，故潰瘍性結腸炎患者會出現肛門灼熱不適，小便短赤；火熱與心相通，熱入營血，易擾心神，輕者會出現心神不寧、煩躁失眠，有研究發現，潰瘍性結腸炎可導致患者出現不同程度的焦慮、抑郁，約50%患者會出現精神心理異常[11]。熱邪易生風動血、傷津耗氣，“熱毒侵入腸中肌膚，久至腐爛，亦猶湯火傷人肌膚至潰爛也……腸中脂膜腐敗，由腐敗而至潰爛，是以純下血水雜以脂膜，即所謂腸潰瘍”。熱邪蘊結于腸道，侵犯血脈、灼傷脈絡、腐蝕血肉、迫血妄行，患者會出現便血、膿血[12]。濕為陰邪，熱為陽邪，濕熱之邪兼具陰陽二性，濕熱侵犯人體，相互膠結難解，故認為“大抵痢之病根，皆由濕蒸熱壅，以致氣血凝滯，漸至腸胃之病”。由此可見，濕熱是潰瘍性結腸炎的主要病機。

2 鐵死亡參與潰瘍性結腸炎的發生發展

2012年，有學者研究發現，小分子化合物Erastin可通過抑制胱氨酸/谷氨酸逆向轉運體(the cystine/glutamate antiporter system，System xc-)減少半胱氨酸依賴的谷胱甘肽(glutathione，GSH)合成，從而導致一種不同于細胞凋亡、壞死、自噬、焦亡等的新型細胞死亡模式，并將其命名為鐵死亡[13]。與其他程序性細胞死亡模式相比，鐵死亡在形態學特征、生物化學指標及遺傳學等方面均存在明顯不同，其形態特征主要表現為細胞核膜完整、線粒體萎縮、線粒體膜密度增加及線粒體嵴縮小或消失；生物化學方面，表現為鐵離子水平升高、細胞內合成GSH原料減少、谷胱甘肽過氧化物酶4(glutathione peroxidase 4，GPX4)活性降低、活性氧增多、脂質代謝產物的堆積等；遺傳學方面，其具體作用機制尚不明確，研究認為其與鐵代謝、氧化應激、脂質代謝異常等關系密切[14-17]。目前，已知鐵死亡涉及腫瘤、神經退行性疾病、缺血再灌注損傷等疾病，就其與潰瘍性結腸炎之間的聯系，早在2000年曾有研究報道指出，使用鐵螯合劑可以緩解潰瘍性結腸炎患者的臨床癥狀，改善患者內鏡下表現，而對潰瘍性結腸炎患者及潰瘍性結腸炎小鼠使用鐵補充劑則會加重潰瘍性結腸炎癥狀[18-22]。最新的多項研究亦證實，鐵死亡與潰瘍性結腸炎之前存在著密切聯系[23-26]。

鐵死亡是一種依賴于細胞內鐵和脂質活性氧積累而導致的細胞程序性死亡。在潰瘍性結腸炎小鼠結腸組織及血液中，鐵離子含量顯著升高。活性氧是生理氧代謝過程中產生的最常見的活性小分子。一般情況下，低等至中等濃度的活性氧參與蛋白磷酸化、細胞免疫、細胞分化等一系列生理過程，對病原體起防御作用。但當機體積聚大量活性氧時會導致炎癥反應的發生，引起脂質和蛋白質變性，產生細胞毒效應，并最終對機體造成不可逆的損傷。研究發現，潰瘍性結腸炎患者腸道長期炎癥與過量的活性氧產生有關，活性氧的過量積累是潰瘍性結腸炎發生的中心環節[27-31]。GSH、GPX4是體內抗氧化系統中的重要成員，其中GPX4的氧化還原反應需與GSH協同進行。GSH在空腸和結腸上皮細胞中含量較高，可與谷胱甘肽還原酶、谷胱甘肽S-轉移酶等在腸黏膜中形成保護屏障，消除有害過氧化物，防止腸黏膜受損，在潰瘍性結腸炎患者中的表達水平降低[32-34]。GSH降低可導致GPX4活性降低，而當GSH耗盡時，GPX4失活，可誘發鐵死亡[35]。System xc-由胱氨酸/谷氨酸逆向轉運蛋白溶質載體家族7成員11(solute carrier family 7 member 11，SLC7A11)和溶質載體家族3成員2組成，正常情況下，System xc-可將胞外的胱氨酸轉運至細胞內，參與GSH的合成，幫助機體清除多余的活性氧[36-37]。腫瘤蛋白53(tumor protein 53，P53)參與調控細胞的生長、凋亡及DNA的修復，研究發現P53突變后可抑制SLC7A11轉錄，從而阻斷System xc-，介導細胞發生鐵死亡，而在潰瘍性結腸炎相關癌癥中，其常作為一種生物學診斷標志物[38-40]。核因子E2相關因子2(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2) 是機體防御氧化應激損傷的重要基因之一，可調節眾多抗氧化基因、磷酸化酶類以及鐵儲存蛋白ferritin的表達，影響GSH合成的重要分子SLC7A11、谷氨酸半胱氨酸連接酶催化亞基也是Nrf2的靶基因，可抑制鐵死亡[41-42]。在潰瘍性結腸炎患者及動物模型中，Nrf2表達常降低，且葡聚糖硫酸鈉(dextran sodium sulfate，DSS)誘導的結腸炎模型與Nrf2野生型小鼠相比，Nrf2基因敲除小鼠更易表現出潰瘍性結腸炎的組織學特征[43-44]。此外，最新多項研究證實，與正常結腸組織相比，潰瘍性結腸炎患者及小鼠結腸組織中的GPX4、長鏈脂酰輔酶A合成酶4(long-chain acyl-CoA synthetase 4，ACSL4)、鐵蛋白重鏈(ferritin heavy chain 1，FTH1)、活性氧等鐵死亡特征性指標發生顯著改變，運用鐵死亡抑制劑后，潰瘍性結腸炎小鼠的體質量、結腸長度等明顯改善。以上研究結果表明，鐵死亡參與潰瘍性結腸炎的發生發展[23-26]。

3 濕熱與鐵死亡

“濕熱”屬中醫學范疇，“鐵死亡”屬西醫學范疇，雖然兩者源于不同的醫學體系，但在諸多方面有著相關性。濕、熱(火)屬六氣，是正常的自然界氣候，《素問·五運行大論》所載“濕以潤之”“火以溫之”及《素問·寶命全形論》所載“人以天地之氣生，四時之法成”，表明正常的氣候變化是萬物生長化收藏的條件[45-46]。當出現六氣太過或不及、非其時而有其氣等變化時，六氣則變為六淫，導致疾病的發生。鐵死亡同樣具有雙面性，在某些疾病中發生鐵死亡(如腫瘤)，可清除病理狀態細胞(癌細胞)，相當于濕、熱之氣，有助于機體恢復/維持正常生理狀態；在某些疾病中發生鐵死亡(如潰瘍性結腸炎)，則相當于濕、熱之邪，會誘導或加重疾病的進程[47]。濕熱證是中醫臨床常見證型之一，濕為陰邪，熱為陽邪，濕熱為同時具備陰陽二性之邪，膠柱鼓瑟，膠結為患，可熏上、下注、旁達、著落，蘊結體內，致病廣泛。濕與熱合，如油入面，纏綿難愈，涉及中醫臟腑、經絡等7 個系統的43種疾病，是腫瘤、心血管、消化系統等疾病的常見病機[48-51]。鐵死亡的調控機制極為復雜，涉及多種途徑，目前尚未明確，認為與腫瘤、心腦血管疾病、神經退行性疾病、呼吸系統等臨床疾病密切相關，似濕熱之邪的致病特點。

3.1 濕熱與鐵代謝的關系鐵死亡的特點為鐵離子的大量堆積及脂質過氧化，其發生機制主要涉及鐵代謝、脂質代謝、氨基酸代謝三大途徑。鐵是人體所必需的元素，鐵的過量聚集則引發鐵死亡，人體內的鐵代謝受到嚴密的監控。鐵的吸收主要在小腸，鐵蛋白的存儲離不開肝、脾等臟，鐵代謝的“閥門”鐵調素由肝臟分泌。從中醫學角度來看，鐵代謝離不開“脾胃之運化”，而濕熱證病變之中心多在脾胃。現代醫學研究發現，脂肪肝與鐵代謝有著顯著的相關性，脂肪肝的病程進展(濕熱之邪的加重：肝郁脾虛-痰濁內阻-濕熱內蘊)普遍存在鐵超載現象[52]。對60例慢性腎衰竭濕熱證患者進行研究發現，與單純使用西藥相比，采用西醫結合中醫清熱利濕之法進行治療，可明顯改善患者鐵調素、血清鐵、總鐵結合力、轉鐵蛋白飽和度、可溶性轉鐵蛋白受體及鐵蛋白水平等鐵代謝相關指標[53]。乳鐵蛋白可通過鐵轉蛋白受體，介導鐵攝取，促進鐵死亡。研究發現，炎癥性腸病患者中乳鐵蛋白較正常人含量顯著增加(P<0.01)，活動期潰瘍性結腸炎患者中乳鐵蛋白含量較緩解期潰瘍性結腸炎患者顯著增多(P<0.05)，使用清熱祛濕方劑可有效降低乳鐵蛋白水平[54]。中藥黃芩具有清熱燥濕之功效，尤善清肺、胃、膽及大腸之濕熱，其主要成分黃芩素在人體內可直接螯合鐵離子，減少人體鐵離子的沉積，抑制芬頓反應，具有顯著的抗鐵死亡活性，在調節機體的鐵穩態中發揮重要作用。黃芩素可抑制鐵累積，降低脂質過氧化水平，對鐵死亡的抑制作用優于鐵死亡抑制Ferrostatin-1，是一種天然的鐵死亡抑制劑[55-57]。

3.2 濕熱與脂質代謝的關系濕邪易困脾土，阻遏氣機，而脾胃是人體氣機升降之樞紐，脾主運化水谷精微，脾胃功能失調，運化無力，日久水谷堆積而成膏脂。梁葉鶯[58]以健康成人為對照組，對68例非酒精性脂肪性肝病濕熱蘊結型患者進行研究發現，濕熱蘊結型患者普遍存在腹型肥胖，血清中的膽固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白顯著升高，丙二醛、白細胞三烯B4、8-異前列腺素F2α等脂質過氧化損傷代謝產物亦明顯升高，推測濕熱蘊結型脂肪肝患者體內存在脂質過氧化損傷。殷婷婷等[59]采用指紋圖譜研究發現，與強直性脊柱炎其他中醫證型相比，濕熱證患者體內以甘油磷脂酰膽堿類、三酰甘油類為主的脂類代謝物發生明顯改變，與健康對照組相比，痛風性關節炎及強直性脊柱炎濕熱證患者體內溶血甘油磷脂酰膽堿類明顯下降，認為風濕性疾病濕熱證實質與脂質代謝密切相關。此外，亦有諸多動物實驗表明，濕熱證與脂質代謝相關[60-62]。

3.3 濕熱與能量代謝的關系脾胃為“后天之本”“氣血生化之源”，脾開竅于口，主憂思。現代人飲食偏于滋膩，運動較少，飲酒過多，思慮過度，導致脾胃受損，水谷精微物質運輸障礙，阻礙了物質間的能量轉化，釀生濕熱，故濕熱證多以脾胃為病變中心[63-64]。線粒體是廣泛存在于多數真核生物細胞中的細胞器，細胞90%以上腺苷三磷酸由線粒體產生，是細胞內的“能量工廠”。發生于線粒體的三羧酸循環是糖、脂、氨基酸三大營養物質的共同代謝樞紐和最終通路，有學者認為，線粒體相當于“后天之本”脾，提出“脾-線粒體”學說，認為線粒體的損傷在一定程度上能夠反映人體內“濕”邪的嚴重程度[65-66]。鐵死亡在形態學上則表現為線粒體改變。綜上所述，中醫“濕熱”與西醫“鐵死亡”之間存在著一定的聯系。

4 總結

潰瘍性結腸炎因病程長、治療難度大、難以根治、易反復、可癌變等特點，被世界衛生組織列為現代難治病之一。中藥治療潰瘍性結腸炎有千余年歷史，臨床療效確切，可多靶點、多途徑綜合干預，具有不良反應小、療效穩定等獨特優勢[67]。

潰瘍性結腸炎的發病機制尚未明確，目前普遍認為腸上皮細胞的死亡是潰瘍性結腸炎發生發展的關鍵，鐵死亡是最近研究發現的一種新型程序性細胞死亡方式，其本質是鐵離子依賴的脂質過氧化產物超量蓄積引起的以線粒體改變為主的氧化損傷。上文已闡述了鐵死亡與濕熱之間的聯系，濕熱證是潰瘍性結腸炎的主要證型，研究證實黃芩湯、香連丸等濕熱內蘊中藥方劑對潰瘍性結腸炎小鼠結腸有顯著的抗氧化作用[68-69]。課題組前期研究表明，中醫“濕熱”方劑黃芩湯治療潰瘍性結腸炎小鼠效果顯著，具有抗氧化應激作用，同時可影響鐵死亡相關指標表達(環氧酶2、ACSL4、GPX4、FTH1、P53)，推測黃芩湯作用于潰瘍性結腸炎的機制與抑制鐵死亡相關[70-71]。基于此，筆者認為，清熱利濕之法將會對潰瘍性結腸炎鐵死亡產生影響。后期將進一步通過建立動物、細胞實驗模型，并加入黃芩湯進行干預，以期從鐵死亡的角度進一步豐富中醫“濕熱”的科學內涵。