鐵死亡在眼科疾病中的應(yīng)用研究進(jìn)展△

田渼雯 秦波 劉身文

鐵死亡(ferroptosis)是鐵依賴(lài)的，以細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)活性氧(reactive oxygen species，ROS)堆積為其特征的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡 (regulated cell death,RCD)。目前發(fā)現(xiàn)可以抑制鐵死亡的物質(zhì)有鐵螯合劑、親脂抗氧化劑、多不飽和脂肪酸?；字?(polyunsaturated fatty acids phospholipids,PUFA-PLs) 和脂質(zhì)過(guò)氧化抑制劑,原理是通過(guò)耗盡脂質(zhì)過(guò)氧化的主要底物來(lái)達(dá)到抑制鐵死亡的效果[1-2]。目前鐵死亡已在組織缺血再灌注、神經(jīng)系統(tǒng)、急性腎衰竭、腫瘤方面得到廣泛研究與應(yīng)用。近年來(lái)，研究人員在一些眼科疾病中發(fā)現(xiàn)了鐵死亡的存在。本文對(duì)鐵死亡在眼科疾病中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 鐵死亡概念的發(fā)展

細(xì)胞死亡根據(jù)形態(tài)學(xué)特征為3種:細(xì)胞凋亡、自體吞噬細(xì)胞死亡及壞死。細(xì)胞凋亡和自體吞噬細(xì)胞死亡是受信號(hào)通路調(diào)控的細(xì)胞死亡方式,而壞死被歸類(lèi)為“意外細(xì)胞死亡”,被認(rèn)為是被動(dòng)的、不受信號(hào)通路所調(diào)控[1,3]。而鐵死亡則是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的特殊類(lèi)型基因調(diào)控的細(xì)胞死亡方式——調(diào)節(jié)性細(xì)胞壞死，其特殊之處在于它受信號(hào)通路調(diào)控但不被凋亡和壞死抑制劑所抑制。并且鐵死亡還有著不同于其他死亡方式的形態(tài)學(xué)改變：線粒體萎縮和細(xì)胞膜密度增加[4]。

其實(shí)在很早以前，研究人員已經(jīng)觀察到了鐵死亡的現(xiàn)象，但把它歸為別的死亡類(lèi)型，并有甚者覺(jué)得此種現(xiàn)象毫無(wú)意義[5]。研究者們首先發(fā)現(xiàn)細(xì)胞死亡和代謝的依賴(lài)關(guān)系，在20世紀(jì)70年代初,有報(bào)道稱(chēng)在小鼠肝細(xì)胞壞死過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了谷胱甘肽( glutathione,GSH) 耗盡,并且觀察到加入半胱氨酸或GSH可抑制此種細(xì)胞死亡[6]。在2012 年,Stockwall團(tuán)隊(duì)在HT-1080 纖維肉瘤細(xì)胞模型中,發(fā)現(xiàn)一種特殊的化學(xué)物質(zhì)愛(ài)拉斯汀(erastin)，此種化學(xué)物質(zhì)既可以通過(guò)調(diào)節(jié)線粒體中電壓依賴(lài)性陰離子通道( voltage-dependent anion channel,VDAC) 發(fā)揮抗腫瘤作用，同時(shí)又可以抑制 Na+非依賴(lài)性胱氨酸/谷氨酸逆向轉(zhuǎn)運(yùn)體 (System Xc- )系統(tǒng)中的重要組成亞單元溶質(zhì)載體家族7成員11重組蛋白( SLC7A11) 的功能,減少細(xì)胞內(nèi)GSH合成的原材料,導(dǎo)致依賴(lài)鐵離子的脂質(zhì)活性氧產(chǎn)量增加,誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生鐵死亡[7]。

在隨后的幾年里,幾項(xiàng)研究證實(shí)了細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸含量減少和GSH大量消耗在誘導(dǎo)細(xì)胞死亡中起了關(guān)鍵作用,并證明了親脂性抗氧化劑和鐵螯合劑可以抑制此種死亡方式，這些是鐵死亡的主要特征[8]。因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)ROS主要是細(xì)胞代謝產(chǎn)生，所以細(xì)胞代謝是鐵死亡的關(guān)鍵[9]。直到2012年細(xì)胞死亡命名委員會(huì)建議研究人員基于細(xì)胞死亡的分子學(xué)進(jìn)行分類(lèi)，鐵死亡自此有了自己的名字，并且逐漸引起了研究人員的重視[5]。

2 鐵死亡的機(jī)制

鐵死亡主要特征為：(1)GSH耗盡和脂質(zhì)過(guò)氧化；(2)依賴(lài)鐵離子的細(xì)胞內(nèi)ROS積累及鐵離子超載加速細(xì)胞死亡；(3)脂質(zhì)活性氧清除劑[如鐵抑制劑-1(ferrostatin-1，F(xiàn)er-1)]和鐵螯合劑(如去鐵胺)可以抑制此種死亡[10]。鐵死亡過(guò)程受多種信號(hào)通路調(diào)節(jié)，絕大部分上游通路主要是通過(guò)影響谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4 (glutathione peroxidase 4，GPXs4)的活性，誘發(fā)鐵死亡[10]，并且GPXs4還是很多鐵死亡誘導(dǎo)劑的靶點(diǎn)。隨著對(duì)鐵死亡的深入了解，目前又發(fā)現(xiàn)了一些新的調(diào)節(jié)通路。

2.1 胱氨酸/谷氨酸逆向轉(zhuǎn)運(yùn)體途徑System Xc-在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮著重要的抗氧化功能。它可以排出細(xì)胞內(nèi)的谷氨酸(Glu)，并攝取細(xì)胞外的胱氨酸(Cys)，將攝取的Cys還原為半胱氨酸，由此參與GSH合成[11]。GSH 可在GPXs4 的作用下還原ROS和活性氮減少細(xì)胞毒性。因此抑制SystemXC-將導(dǎo)致細(xì)胞氧化損傷甚至死亡。越來(lái)越多的研究證明抑制System Xc- 為鐵死亡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。Dixon等[7]通過(guò)建立海馬腦片培養(yǎng)模型 (organ otypic hippocampal slice culture，OHSC)，推斷出谷氨酸所誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡可能是鐵死亡的一條信號(hào)通路，深入研究后推斷出由System Xc- 介導(dǎo)細(xì)胞吸收胱氨酸的過(guò)程在鐵死亡中發(fā)揮重要作用。抑制System Xc- 會(huì)導(dǎo)致 SLC7A11 轉(zhuǎn)錄代償性的上調(diào)[12]。而在柳氮磺胺吡啶和 erastin 誘導(dǎo)的鐵死亡模型中，發(fā)現(xiàn)了 SLC7A11轉(zhuǎn)錄上調(diào)。加入erastin或細(xì)胞外谷氨酸水平較高時(shí)可以使半胱氨酸減少，從而抑制System Xc-導(dǎo)致GPXs4失活而誘發(fā)鐵死亡[13]。所以經(jīng)典的氧化應(yīng)激途徑可以導(dǎo)致鐵死亡，為以后的研究打開(kāi)了新的大門(mén)。

2.2 鐵代謝途徑鐵對(duì)于人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，因?yàn)轶w內(nèi)鐵離子過(guò)量或失調(diào)與多種疾病的病理進(jìn)展有關(guān)[14]。鐵的堆積可以將鐵死亡與其他氧化應(yīng)激通路相區(qū)別開(kāi)來(lái)，成為誘發(fā)細(xì)胞死亡的獨(dú)特機(jī)制。Fe2+還原氧氣形成超氧自由基，通過(guò)芬頓反應(yīng)引起脂質(zhì)過(guò)氧化，誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡[15]。因此各種引起鐵代謝紊亂的因素都可以潛移默化的影響鐵死亡，人體內(nèi)鐵的儲(chǔ)存利用平衡主要受到鐵蛋白(ferritin)和有關(guān)基因：鐵蛋白輕鏈(ferritin light chain,FTL)及鐵蛋白重鏈1(ferritin heavy chain 1,FTHl)等調(diào)控[16]。研究發(fā)現(xiàn)，抑制鐵反應(yīng)元件結(jié)合蛋白2 (iron response element binding protein 2，IREB2) 可顯著增加 FTL 和 FTH1 的表達(dá)，從而抑制化學(xué)物質(zhì) erastin 誘導(dǎo)的鐵死亡[12]。參與脂質(zhì)過(guò)氧化的鐵來(lái)源于細(xì)胞內(nèi)不穩(wěn)定的鐵池[17]。核受體共激活因子4(nuclear receptor coactivator 4,NCOA4)介導(dǎo)的特異性自噬(稱(chēng)為鐵蛋白自噬)可降解鐵蛋白，進(jìn)而增加細(xì)胞漿不穩(wěn)定的鐵池水平來(lái)誘導(dǎo)鐵死亡[18]。由于NCOA4能識(shí)別和吸收鐵蛋白進(jìn)入自噬體進(jìn)行溶酶體降解，導(dǎo)致游離鐵的釋放,所以敲除或過(guò)表達(dá)NCOA4可分別抑制或誘導(dǎo)鐵死亡。鐵離子合成和加工過(guò)程中，依賴(lài)ACSL4的細(xì)胞磷脂組過(guò)程和三羧酸循環(huán)也被證明可以增加鐵死亡的敏感性。

2.3 脂質(zhì)代謝途徑依賴(lài)鐵的脂質(zhì)過(guò)氧化是鐵死亡過(guò)程中的一重要環(huán)節(jié)，細(xì)胞中發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化的程度由多不飽和脂肪酸的含量和位置決定，所以其間接決定了鐵死亡程度[19]。觸發(fā)鐵死亡最常見(jiàn)的脂質(zhì)屬于含PUFA膜磷脂家族，有毒的脂質(zhì)ROS是由PUFA-PLs產(chǎn)生，它存在于整個(gè)細(xì)胞的膜中，線粒體、溶酶體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)均為脂質(zhì)ROS積累的部位[14,20-21]。對(duì)于脂質(zhì)代謝的研究表明，含有花生四烯酸或其衍生物或腎上腺素的磷脂酰乙醇胺是氧化和促進(jìn)鐵死亡的關(guān)鍵磷脂[23]。2種依賴(lài)鐵的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)分為：(1)涉及芬頓過(guò)程的非酶自由基鏈反應(yīng)，此過(guò)程產(chǎn)生劇毒的羥基和過(guò)氧自由基；(2)酶依賴(lài)過(guò)程包括含鐵的酶，如脂氧合酶[20]。Ng等[15]研究表明，2/15-脂氧合酶介導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化物是GPXs4失活所引起鐵死亡的下游途徑。 而脂質(zhì)過(guò)氧化引起鐵死亡的機(jī)制，以及這種現(xiàn)象在細(xì)胞中發(fā)生的確切位置，都是目前正在積極研究的問(wèn)題。

2.4 p53途徑p53是眾所周知的抑癌基因。有研究證明，p53抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)與其提高鐵死亡敏感性有關(guān)[24]。p53可通過(guò)直接抑制SystemXC-中的SLC7A11或通過(guò)上調(diào)位于p53下游與多胺代謝有關(guān)的SAT1來(lái)誘導(dǎo)鐵死亡[25]。除了可以調(diào)節(jié)以GPXs4為核心的通路，Chu等[26]還發(fā)現(xiàn)p53可以激活一種新的鐵死亡調(diào)節(jié)通路。他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到p53激活鐵死亡過(guò)程中，GPXs4的功能沒(méi)有受到明顯影響。研究數(shù)據(jù)表示p53激活鐵死亡的過(guò)程可能通過(guò)一種不同的途徑起作用。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)失活的花生四烯酸-12-脂加氧酶(ALOX12)基因(位于人類(lèi)17p13.1染色體上，位置非常接近p53位點(diǎn))可抑制p53介導(dǎo)的腫瘤生長(zhǎng)，敲除一個(gè)ALOX12等位基因足以抑制p53介導(dǎo)的鐵死亡和腫瘤加速生長(zhǎng)。進(jìn)而確定了一種ALOX12介導(dǎo)的鐵死亡通路，并且這條通路是p53依賴(lài)性抑制腫瘤生長(zhǎng)的關(guān)鍵[26]。

2.5 核轉(zhuǎn)錄因子途徑核轉(zhuǎn)錄因子(transcription factors,NRF2)是抗氧化反應(yīng)中關(guān)鍵的調(diào)節(jié)因子，在保護(hù)肝細(xì)胞性癌細(xì)胞免受鐵死亡方面起核心作用[27]。Sun等[27]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了一條以NRF2為核心的鐵死亡信號(hào)通路。在氧化應(yīng)激條件下，NRF2蛋白降解減少，并啟動(dòng)多步激活途徑，抑制多種癌癥細(xì)胞凋亡并促進(jìn)化療的耐藥性，Sun等[27]研究顯示，在加入鐵死亡誘導(dǎo)劑下，通過(guò)滅活keep-1蛋白，增加p62表達(dá)，進(jìn)而阻止了NRF2降解，并增強(qiáng)了隨后的NRF2核積累。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，p62-Keap1-NRF2通路通過(guò)上調(diào)參與鐵和ROS代謝的多個(gè)基因包括Ⅰ型血紅素氟合酶、FTH1來(lái)抑制鐵死亡，并且在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)抑制NRF2的表達(dá)提高了erastin 和索拉非尼對(duì)于肝癌細(xì)胞的抗癌活性[27]。故抑制p62-Keap1-NRF2途徑可顯著增強(qiáng)肝癌細(xì)胞的抗癌活性。

2.6 鐵死亡的調(diào)節(jié)因子鐵死亡的機(jī)制還處于探索階段，經(jīng)過(guò)近幾年的研究發(fā)現(xiàn)了一些誘發(fā)和抑制鐵死亡的因子。誘發(fā)因子有：(1)長(zhǎng)鏈酰基-CoA合成酶家族成員4(ACSL4)：通過(guò)增加細(xì)胞膜中長(zhǎng)多不飽脂肪酸和ω6脂肪酸的含量來(lái)刺激鐵死亡[22]；(2)半胱氨酰-tRNA合成酶(CARS)：通過(guò)轉(zhuǎn)硫酸化途徑來(lái)刺激鐵死亡[28]；(3)Ⅰ型血紅素氧合酶：是一種血紅素，通過(guò)降解酶釋放鐵來(lái)促進(jìn)鐵的堆積[29]； (4)脂氧合酶(LOX)：通過(guò)催化PUFAs的雙氧反應(yīng)來(lái)刺激鐵死亡[30]；(5)氧化氮代謝產(chǎn)物(NOX)：通過(guò)增加ROS的產(chǎn)量來(lái)刺激鐵死亡[31]；(6)精脒/精胺N1乙?；D(zhuǎn)移酶(SAT1)：通過(guò)增加花生四烯酸的過(guò)氧化反應(yīng)來(lái)刺激鐵死亡[32];(7)膜蛋白轉(zhuǎn)鐵蛋白受體 1(TFR1)：通過(guò)改變鐵的吸收量來(lái)刺激鐵死亡[33]。抑制因子有：(1)鐵蛋白：通過(guò)減少游離的鐵離子來(lái)抑制鐵死亡[31]；(2)熱休克蛋白5 (HSPA5)：通過(guò)抑制 GPX4 降解來(lái)抑制鐵死亡[34]；(3)熱休克蛋白1 (HSPB1)：保護(hù)細(xì)胞免受脂質(zhì)活性氧的影響[31]；(4)線粒體鐵蛋白：增加鐵的儲(chǔ)存來(lái)抑制鐵死亡[35]。

3 鐵死亡在眼科的研究進(jìn)展

目前鐵死亡主要臨床應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腫瘤和缺血再灌注損傷。但最近研究表明，眼科相關(guān)疾病也涉及鐵死亡。以下就其在角膜上皮(RPE)細(xì)胞和視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞、青光眼、糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)、視網(wǎng)膜缺血-再灌注損傷(RIRI)、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(RB)、視網(wǎng)膜色素變性中的最新發(fā)現(xiàn)做簡(jiǎn)要敘述。

3.1 角膜上皮細(xì)胞角膜不斷受到外界自然環(huán)境損害,這些損害產(chǎn)生的氧化應(yīng)激與角膜疾病緊密相關(guān)[36]。研究結(jié)果表明,GPXs4 作為重要的抗氧化酶,將潛在毒性的脂質(zhì)過(guò)氧化轉(zhuǎn)化成為無(wú)毒的脂醇，以維持角膜上皮細(xì)胞的氧化還原穩(wěn)態(tài)和促進(jìn)傷口愈合，并且其還是是鐵死亡脂質(zhì)過(guò)氧化介導(dǎo)通路的中心調(diào)節(jié)劑[25]。當(dāng)GPXs4 表達(dá)降低時(shí)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞氧化應(yīng)激產(chǎn)生細(xì)胞毒性,進(jìn)而引起角膜上皮細(xì)胞的生存能力和傷口愈合能力降低。Sakai等[36]研究了GPXs4對(duì)人角膜上皮細(xì)胞毒性、致死機(jī)制、細(xì)胞活性、創(chuàng)面愈合等影響。實(shí)驗(yàn)首先分為實(shí)驗(yàn)組(5組)：特異性地別敲除siRNA轉(zhuǎn)染人角膜上皮細(xì)胞的氧化氫酶、GPx1、GPXs4、超氧化物歧化酶(SOD)1和SOD2；對(duì)照組為siRNA轉(zhuǎn)染人角膜上皮細(xì)胞。以乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)活性作為細(xì)胞毒性指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)只有敲除GPXs4或SOD1的實(shí)驗(yàn)組LDH活性顯著升高，并且GPXs4組LDH活性明顯高于SOD1組LDH活性。進(jìn)一步用100 mL過(guò)氧化氫處理GPXs4組與對(duì)照組。對(duì)照組LDH活性不受100 mL過(guò)氧化氫的影響，而實(shí)驗(yàn)組LDH明顯升高，說(shuō)明在人角膜上皮細(xì)胞中，GPXs4對(duì)氧化應(yīng)激有重要作用。研究人員進(jìn)一步研究了GPXs4引起人角膜上皮細(xì)胞死亡的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)α-生育酚可防止GPXs4基因敲除引起的細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因子(apoptosis inducing factor,AIF)易位，鐵蛋白-1改善了由于GPXs4基因敲除引起細(xì)胞活力下降和LDH升高的現(xiàn)象。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鐵死亡對(duì)GPXs4缺乏的角膜上皮細(xì)胞的細(xì)胞毒性和細(xì)胞死亡有一定的影響。研究人員研究了GPXs4基因敲除對(duì)角膜上皮細(xì)胞創(chuàng)面愈合系統(tǒng)的影響。出現(xiàn)創(chuàng)面2 d后，在GPXs4si RNA處理的細(xì)胞中觀察到創(chuàng)面愈合明顯延遲，加入a-生育酚后明顯改善了GPXs4基因敲除引起的愈合延遲現(xiàn)象[36]。所以在缺乏GPXs4引起氧化應(yīng)激的角膜上皮細(xì)胞死亡中,鐵死亡發(fā)揮著一定的作用。這些研究表明，抑制鐵死亡可以對(duì)角膜上皮細(xì)胞起保護(hù)作用。

3.2 RPE細(xì)胞年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)是黃斑神經(jīng)退行性疾病,是發(fā)達(dá)國(guó)家老年人出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的視力下降的主要原因[37]。 氧化應(yīng)激和自由基損傷被認(rèn)為是導(dǎo)致RPE細(xì)胞損傷引起AMD進(jìn)展的主要原因，并且晚期AMD也與RPE和Bruch膜中高水平的鐵有關(guān)[38]。GSH是RPE細(xì)胞中最有效的抗氧化劑，在視網(wǎng)膜和RPE中水平較高[39]。而GSH減少會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。Sun等[39]利用AMD體外培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)模型證明GSH減少誘發(fā)RPE死亡的方式包含鐵死亡和自噬，并觀察到鐵死亡抑制劑比細(xì)胞凋亡或壞死性抑制劑更有效地抑制原代 RPE 細(xì)胞的死亡。同一研究進(jìn)一步證明,自噬參與了 GSH減少所誘發(fā)的鐵死亡[40]。Totsuka等[41]進(jìn)一步證明鐵死亡在RPE細(xì)胞死亡中發(fā)揮了重要作用。他們通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)比較了半胱氨酸蛋白水解酶抑制劑、壞死抑制劑和鐵死亡抑制劑對(duì)暴露于500 μmol·L-1叔丁基化過(guò)氧氫(tBH)的ARPE-19活性的影響。結(jié)果顯示，這3種抑制劑都可以在低濃度tBH時(shí)候提高細(xì)胞活力。然而，對(duì)于高濃度的tBH，只有鐵死亡抑制劑才能提高ARPE-19細(xì)胞的活力。原代培養(yǎng)的人胎RPE細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)也得到了同樣的結(jié)果。研究人員進(jìn)一步評(píng)估了暴露于500 μmol·L-1tBH的ARPE-19細(xì)胞的總ROS水平和脂質(zhì)過(guò)氧化水平。探針探測(cè)的總ROS水平在3 h和6 h上調(diào)，但經(jīng)過(guò)鐵死亡抑制劑處理后可以顯著抑制該上調(diào)。同樣，用BODIPY評(píng)估的脂質(zhì)過(guò)氧化程度也與總ROS水平變化一致。監(jiān)測(cè)到GSH 水平明顯下降。并且進(jìn)一步觀察到在tBH處理ARPE-19細(xì)胞后細(xì)胞內(nèi)Fe2+水平增加，但預(yù)先加入Fer-1或DFO后Fe2+無(wú)明顯變化[41]。因此,抑制鐵死亡可能會(huì)成為干性AMD新的靶點(diǎn)[41]。

Danon病(DD病)是一種單基因X-連鎖疾病，DD病患者的視力可能從年輕時(shí)開(kāi)始下降。研究發(fā)現(xiàn)，DD病患者的視網(wǎng)膜上都有RPE排列紊亂這一特點(diǎn)[25]。并且有研究發(fā)現(xiàn)溶酶體膜關(guān)聯(lián)2蛋白(LAMP 2)糖蛋白384 Arg基因突變可能是導(dǎo)致DD病患者視力下降的原因，此突變不僅會(huì)誘發(fā)視錐、視桿細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)不良[25]，而且會(huì)損傷RPE細(xì)胞之間的緊密連接[42]。鐵死亡可能是LAMP 2缺乏和ROS暴露的重要細(xì)胞死亡機(jī)制之一。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞凋亡抑制劑或壞死抑制素-1并不能阻止ROS引起LAMP 2-kd細(xì)胞在人RPE-19細(xì)胞中的死亡，但鐵螯合劑(desferrioxamine mesylate,DFO)可以阻止此種細(xì)胞死亡[43]。同理，與DFO作用相似的鐵死亡抑制劑——快速反應(yīng)鐵螯合劑2,2-聯(lián)吡啶類(lèi)，可同時(shí)保護(hù)LAMP 2-kd細(xì)胞在原代胎視網(wǎng)膜色素上皮和人RPE-19細(xì)胞中不受磷酸三丁酯(thp)誘導(dǎo)引起細(xì)胞死亡[43]。并且此種鐵螯合劑的效果與已發(fā)表的ROS誘導(dǎo)的鐵死亡研究結(jié)果一致[41]。而LAMP2基因突變細(xì)胞對(duì)于鐵死亡的高敏感性進(jìn)一步支持了鐵死亡誘導(dǎo)劑的敏感性增加的這一現(xiàn)象[44]。研究發(fā)現(xiàn)，LAMP 2基因缺失的ARPE-19細(xì)胞漿中半胱氨酸水平下降，由于半胱氨酸是GSH的前體，LAMP 2基因缺失細(xì)胞GSH降低。此外，半胱氨酸和谷氨酰胺預(yù)處理24 h可顯著降低thp-誘導(dǎo)的LAMP 2-kd細(xì)胞死亡[44]。這些研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了在DD病患者視網(wǎng)膜中，由于LAMP2基因缺失可通過(guò)半胱氨酸的還原作用引起ROS誘導(dǎo)的RPE鐵死亡,可以通過(guò)補(bǔ)充鐵螯合劑和半胱氨酸來(lái)保護(hù)DD病患者的視網(wǎng)膜。

3.3 DRDR是工作年齡人群致盲的首要病因[45]。神經(jīng)元凋亡和反應(yīng)性膠質(zhì)變性最近被認(rèn)為是DR的早期改變，但目前還沒(méi)有找到神經(jīng)變性確切的原因[46]。由于人腦和眼的神經(jīng)與血管有著同一起源，已有研究發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默病特征性病理改變Tau 相關(guān)蛋白的異常高度磷酸化所引起神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡及退行性改變?cè)贒R的發(fā)生發(fā)展過(guò)程發(fā)揮關(guān)鍵作用[47]。一項(xiàng)研究表明,tau 的過(guò)度表達(dá)和過(guò)度磷酸化誘導(dǎo)了神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生鐵死亡[48]。另有研究發(fā)現(xiàn)，阿爾茨海默病成年小鼠模型中，GPXs4 減少可以導(dǎo)致海馬神經(jīng)元與星形膠質(zhì)細(xì)胞減少[49]，而GPXs4 減少所引起的細(xì)胞死亡是鐵死亡的特征。并且越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激與DR的發(fā)病及病程進(jìn)展有關(guān)[50]。最近的研究進(jìn)一步證明，光感受器氧化應(yīng)激和功能障礙可能發(fā)生在糖尿病患者早期血管組織病理學(xué)之前[51]。視網(wǎng)膜是一個(gè)耗氧量高的組織，當(dāng)它處于高糖狀態(tài)時(shí)，還原性GSH等抗氧化劑被大量消耗，比其他器官更容易受到損傷[50]。NRF2分子是體內(nèi)重要的抗氧化應(yīng)激物質(zhì)，目前很多研究發(fā)現(xiàn)，激活NRF2通路可以保護(hù)糖尿病患者的視網(wǎng)膜組織[52-54]。多項(xiàng)關(guān)于肝癌細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，抑制NRF2分子表達(dá)可以增加肝癌細(xì)胞中的化學(xué)物質(zhì)erastin和索拉非尼的抗癌活性，即抑制NRF2會(huì)誘發(fā)鐵死亡而消滅肝癌細(xì)胞[55]。所以鐵死亡可能成為研究DR的新方向。

3.4 RIRIRIRI是臨床上多種視網(wǎng)膜血管性疾病所造成的共同的病理?yè)p傷過(guò)程，當(dāng)缺血的視網(wǎng)膜恢復(fù)供血后再灌注在一定程度上加劇了細(xì)胞的死亡，對(duì)視網(wǎng)膜功能造成極大的破壞，可引起視網(wǎng)膜神經(jīng)元損傷以及視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡[56]。目前對(duì)于受損的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞及萎縮的視神經(jīng)，治療效果并不理想。因此，找到新的治療靶點(diǎn)具有重要臨床意義[57]。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)抑制鐵死亡能有效減輕腦、心臟、肝臟和腎臟缺血性損傷[33,58]，證明鐵死亡參與了人體重要器官的缺血性損傷。而視網(wǎng)膜血管神經(jīng)與腦部血管神經(jīng)有著相同的胚胎起源，并且在2個(gè)器官之間已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多相同的發(fā)病機(jī)制，故推測(cè)鐵死亡在視網(wǎng)膜RIRI也發(fā)揮著重要作用。并且有研究證實(shí)RIRI的炎癥反應(yīng)可增強(qiáng)血管的滲透性并參與視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的死亡。最近有研究發(fā)現(xiàn)鐵死亡過(guò)程多伴有炎癥表現(xiàn)[59]。鐵死亡中存在的某些炎癥介質(zhì)在RIRI的炎癥反應(yīng)中也可以發(fā)現(xiàn)，這些證據(jù)更加支持了我們的假設(shè)，但目前尚無(wú)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。

3.5 青光眼青光眼是一種主要以視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGC)進(jìn)行性丟失為病理基礎(chǔ)的特征性視神經(jīng)損害和視野缺損的致盲疾病。越來(lái)越多的證據(jù)表明，鐵死亡促進(jìn)了RGC的死亡。眾所周知，刺激谷氨酸受體[N-甲基-D-天冬氨酸受體， (NMDA)]可通過(guò)激活GTP結(jié)合蛋白Dexras1誘導(dǎo)細(xì)胞攝取鐵，進(jìn)而激活二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)體1(DMT1)[25]。選擇性鐵螯合劑可大幅降低NMDA的毒性，而小鼠中Dexras1的缺失也可減輕NMDA誘導(dǎo)的RGC死亡[25],此結(jié)果表明，Dexras1在鐵代謝和鐵死亡過(guò)程中起至關(guān)重要的作用。其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了谷氨酸受體在RGC死亡中可能會(huì)起到作用。Sakamoto等[60]發(fā)現(xiàn)，玻璃體內(nèi)注射N(xiāo)MDA可導(dǎo)致RGC中Fe2+堆積，并且注射7 d后細(xì)胞數(shù)量減少，同時(shí)加入鐵螯合劑可防止NMDA引起的視網(wǎng)膜損傷，減少Fe2+堆積和脂質(zhì)過(guò)氧化。有研究表明，青光眼患者血清中鐵離子水平較健康人明顯增高。目前也有觀點(diǎn)認(rèn)為鐵離子是原發(fā)性開(kāi)角型青光眼的危險(xiǎn)因素[62]，這些證據(jù)支持了我們的推測(cè)。但鐵死亡與青光眼確切的聯(lián)系還需要實(shí)驗(yàn)去證實(shí)。

3.6 RBRB是一種多發(fā)于嬰幼兒的眼部惡性腫瘤，具有一定的致死和致盲性。由于該病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前尚無(wú)有效的治療方法。其中p53基因突變和RB1基因缺失在DB發(fā)病機(jī)制中扮演重要角色，且2個(gè)基因已經(jīng)被證實(shí)參與鐵死亡的過(guò)程。眾所周知，RB1基因在肝癌發(fā)揮重要作用，并且最近研究已經(jīng)證明晚期肝癌患者唯一的一線藥物索拉非尼可誘發(fā)肝細(xì)胞癌發(fā)生鐵死亡，并且通過(guò)下調(diào)RB蛋白可顯著提高肝癌胞對(duì)鐵死亡的敏感性，更有利于索拉非尼發(fā)揮抗癌作用[63]。目前有學(xué)者認(rèn)為在不同的生物學(xué)條件下，鐵死亡是一種天然的腫瘤抑制機(jī)制，這種腫瘤抑制可能代表這種獨(dú)特的細(xì)胞死亡方式的真實(shí)生理作用[9]。通過(guò)這些間接證據(jù)，推測(cè)鐵死亡可以成為研究視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的新的方向。

3.7 視網(wǎng)膜色素變性視網(wǎng)膜色素變性是由于視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞大量死亡。越來(lái)越多的研究表明鐵死亡參與了視網(wǎng)膜色素變性的病理過(guò)程[25]。用鐵螯合劑(去鐵胺)處理小鼠視網(wǎng)膜色素變性模型可觀察到，伴隨著視網(wǎng)膜鐵蛋白和脂質(zhì)過(guò)氧化水平的降低,鐵參與的氧化應(yīng)激反應(yīng)和光感受器變性也隨之減輕[64]。在強(qiáng)熒光照射下，與對(duì)照組大鼠相比，使用去鐵胺可減少視網(wǎng)膜光損傷，更好地保存光感受器細(xì)胞核[65]。此外，在小鼠視網(wǎng)膜色素變性模型中，鐵螯合藥物可保護(hù)部分視錐細(xì)胞，并顯著改善視覺(jué)功能[66]。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果間接支持視網(wǎng)膜色素變性的發(fā)病機(jī)制中涉及光感受器細(xì)胞的鐵死亡。更重要的證據(jù)則是某些抗氧化酶活性的增加可以保護(hù)光感受器免受氧化損傷[25]。正如前文所述，GPXs4是一種抗氧化酶，在是鐵死亡過(guò)程中重要的調(diào)節(jié)因素。已有研究表明，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因小鼠光感受器GPXs4表達(dá)可以保護(hù)視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和功能[67]。 SOD1是視網(wǎng)膜抗氧化系統(tǒng)的另一個(gè)重要組成部分，轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)過(guò)表達(dá)SOD1可保護(hù)視網(wǎng)膜免受?chē)?yán)重氧化損傷[25]。在視網(wǎng)膜色素變性的小鼠模型中，SOD1缺乏癥通過(guò)引起SOD1與GPXs4表達(dá)減弱導(dǎo)致視網(wǎng)膜氧化損傷增加和視錐細(xì)胞功能加速喪失[68]。所以鐵死亡可以成為研究視網(wǎng)膜色素變性新的方向。

4 展望

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究人員投身到鐵死亡的研究中，使得鐵死亡在各個(gè)方面的研究均取得了很大進(jìn)步。鐵死亡是個(gè)非常復(fù)雜的細(xì)胞死亡方式，雖然已發(fā)現(xiàn)鐵死亡在眼科疾病中發(fā)揮重要作用，但就目前的研究成果來(lái)看，關(guān)于鐵死亡在眼科疾病中發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)的確切機(jī)制尚缺乏臨床研究支持。相信在不久的將來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)鐵死亡機(jī)制研究的不斷深入，其能為眼科疾病提供更有價(jià)值的治療方法。