2.1   铁死亡概述   铁死亡是一种铁依赖性脂质过氧化引起的程序性细胞死亡方式，其主要机制是Fe2+和脂氧合酶催化细胞膜上的不饱和脂肪酸，引起脂质过氧化，损伤细胞结构和功能，导致细胞死亡。铁死亡的发生与铁超载、脂质过氧化、抗氧化体系受损及内质网应激等有关[7]。 2.1.1   铁超载   铁超载是铁死亡发生、发展的关键。正常情况下，细胞外的Fe3+与转铁蛋白形成复合物，之后与细胞膜上的转铁蛋白受体结合进入细胞内，经前列腺六跨膜上皮抗原3还原成Fe2+，在二价金属转运蛋白1介导下，储存在不稳定的铁池或铁蛋白中。此外，细胞内多余的Fe2+可经膜铁转运蛋白1转运到细胞外，以维持细胞内铁稳态[8]。当组织缺血缺氧时，铁代谢失衡，过量的Fe2+聚集在细胞内发生芬顿反应，产生大量的活性氧，破坏细胞结构和功能，从而导致细胞损伤或死亡。活性氧主要来源于线粒体，当活性氧增多，抗氧化功能下降，氧化还原稳态失衡会促进铁死亡的发生[9]。 2.1.2   脂质过氧化   脂质过氧化是铁死亡的主要特征。其中含有多不饱和脂肪酸 (polyunsaturated fatty acid，PUFA)的磷脂酰乙醇胺(PE)为脂质过氧化的主要底物，酰辅酶A合成酶长链家族成员4能催化PUFA，酰基化产生PUFA-CoA，在溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3和PE的作用下酯化成PL-PUFAs，PL-PUFAs在内质网上通过脂氧合酶介导酶促反应，产生脂质氢过氧化物(PL-PUFA-OOH)，其堆积在细胞中，损伤细胞结构和功能，导致细胞铁死亡[10-12]。 2.1.3   抗氧化体系受损   谷胱甘肽、谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4，GPX4)是铁死亡抗氧化系统重要的调节因子。谷胱甘肽是机体主要的抗氧化剂，由谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸合成，其中半胱氨酸是谷胱甘肽合成的限速前体。溶质载体家族7成员11(solute carrier family 7，membrane 11，SLC7A11)是谷氨酸/胱氨酸逆向转运体(cystine/glutamate cystine antiporter，system Xc-)的主要亚基，通过促进胱氨酸向细胞内转入，从而促进谷胱甘肽的合成[13]。GPX4是细胞内重要的抗氧化酶，在谷胱甘肽的作用下将脂质过氧化物还原为脂醇，若谷胱甘肽耗竭，则GPX4活性降低，可诱发铁死亡[14-15]。 2.1.4   线粒体膜损伤   线粒体是细胞内能量储存和供给的细胞器，与信号传导、细胞稳态等密切相关。线粒体膜由外膜和内膜组成。电压依赖性非离子通道是线粒体外膜上的一种调节阴离子的膜蛋白，受微管蛋白的调控，可调控线粒体的代谢和降低线粒体膜电位[16]。缺血缺氧时，可抑制线粒体膜通透性转换孔开放[17]，再灌注期间，电子传递链重新激活产生大量活性氧，膜电位增加，诱发氧化应激反应，进而导致细胞铁死亡[18]。 2.1.5   内质网应激   内质网是维持细胞稳态的重要细胞器之一，主要参与脂质合成、Ca2+稳态、蛋白折叠等。当缺血、缺氧刺激时，会导致内质网蛋白折叠功能受损，引起内质网应激[19]。长时间持续的内质网应激使内质网腔过度氧化，导致H2O2泄漏到细胞质中。细胞内活性氧大量积累，会激活蛋白激酶R样内质网激酶，从而活化下游转录因子4-C/EBP同源蛋白信号通路，在还原型辅酶Ⅱ氧化酶介导下，产生氧化反应，损伤细胞，诱发铁死亡[20]。 2.1.6   其他途径   细胞中的色素P450氧化还原酶可与黄素单核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸结合，直接从还原型辅酶Ⅱ获取电子供给P450酶，导致细胞内PUFAs发生过氧化，诱发铁死亡[21]。此外，肿瘤抑制因子p53在MIRI时表达上调，可抑制SLC7A11表达，降低细胞抗氧化能力，促进细胞铁死亡[22]。铁死亡的主要分子机制见图3。"

2.2   铁死亡相关信号通路    2.2.1   SLC7A11/GPX4信号通路   SLC7A11/GPX4是细胞内抗氧化体系的重要组成部分[23]。GPX4是一种谷胱甘肽依赖性酶，在还原型谷胱甘肽作用下，可清除细胞内有毒脂质过氧化物及活性氧，保护细胞。当谷胱甘肽缺乏时，可导致GPX4活性降低、膜脂过氧化、活性氧堆积，诱发铁死亡[24]。SLC7A11是System Xc-的主要亚基，下调System Xc-表达，可导致细胞内胱氨酸水平下降，进而导致谷胱甘肽耗竭，诱发氧化损伤及铁死亡。 2.2.2   Nrf2/HO-1信号通路   核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2 related factor 2，Nrf2)是一种亮氨酸拉链转录激活因子，可激活血红素加氧酶1 (heme oxygenase-1，HO-1)和铁蛋白重链1转录[25]。氧化应激时，Nrf2通过激活下游HO-1表达，从而促进谷胱甘肽、GPX4表达，发挥抗氧化作用[26]。此外，Nrf2激活时可上调铁蛋白重链1、膜铁转运蛋白1及SLC7A11，以促进Fe2+的排出或储存，从而抑制铁死亡。 2.2.3   二氢乳酸脱氢酶/辅酶Q10(CoQ10)信号通路   二氢乳酸脱氢酶是一种位于线粒体嵴的黄素依赖酶。COQ10在细胞内以氧化型COQ10和还原型COQ10H2两种形式存在[27]。二氢乳酸脱氢酶可将线粒体内膜中的氧化型COQ10还原成COQ10H2，以抑制线粒体内活性氧的产生并促进活性氧的清除[28]。 2.2.4   COX-2/PGE2信号通路   环氧合酶(cyclooxgenase，COX)又称为前列腺素合成酶，可作为一种限速酶催化花生四烯酸形成前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)[29]。PGE2是一种在炎症、细胞凋亡、增殖等多种生理病理过程中起重要作用的脂质活性物质，通过与EP1、EP2、EP3及EP4不同受体结合，产生不同的生理效应[30]。COX-2是一种铁死亡标志基因，其升高是铁死亡发生的标志[31]，PGE2可通过降低Fe2+、脂质过氧化及谷胱甘肽氧化等，从而抑制铁死亡[32]。 此外，抑制铁死亡的相关信号通路还包括Janus激酶2/信号传导与转录激活子3信号通路[33]、单磷酸腺苷活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK)信号通路[34]、蛋白激酶R样内质网激酶/激活转录因子4/C/EBP同源蛋白信号通路等[35]。铁死亡相关信号通路，见图4。 2.3   铁死亡与MIRI   铁死亡是心肌细胞死亡的一种重要方式，是MIRI发生发展的关键。研究发现，在心肌缺血再灌注模型小鼠中，结扎左前降冠状动脉30 min后，小鼠心肌细胞可见大量的铁蛋白沿瘢痕区积累[36]，给予铁螯合剂可减轻MIRI大鼠心肌损伤症状[37]。另有研究表明，长时间心肌缺血后，在冠状动脉血流附近发现较高浓度的铁[38]。此外，临床研究发现，在慢性冠心病和ST段抬高型心肌梗死患者中，再灌注前对患者应用铁螯合剂去铁胺，可显著减轻心肌氧化损伤，改善心肌功能[39]。由此可见，铁死亡与MIRI密切相关，通过合理干预铁死亡，可保护心肌组织，减轻再灌注损伤。 心肌缺血后，会产生大量的活性氧和自由基，诱发心肌细胞坏死和铁死亡。活性氧产生机制如下：①心肌"

缺血、缺氧时，内源性抗氧化系统酶活性降低，线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅲ减少，电子传递链受损，电子泄露，使活性氧大量堆积[40]；②缺血、缺氧刺激时，内质网未折叠或错误折叠的蛋白质过度积累，破坏内质网Ca2+稳态，导致钙超载，引起活性氧急剧增加[41]；③缺血时，产生的自由基作用于细胞膜上，生成白三烯、趋化因子等，吸引大量中性粒细胞聚集并激活，再灌注后，激活的中性粒细胞耗氧量显著增加，产生大量自由基，即氧爆发[42]；④缺血刺激时，交感-肾上腺髓质系统被激活，释放大量儿茶酚胺，儿茶酚胺自身氧化，产生具有细胞毒性的氧自由基；⑤缺血、缺氧时，ATP代谢障碍，产生大量次黄嘌呤，再灌注后，次黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶的催化下，产生大量活性氧[43]。抑制活性氧产生，可减轻MIRI损伤，在MIRI大鼠模型中，抑制酰基辅酶A合成酶长链家族4表达，可增强抗氧化能力，进而抑制心肌细胞铁死亡[44]。 2.4   中药单体调控铁死亡抗MIRI研究进展   近年来，大量的细胞及动物实验研究发现，中药单体有效成分可通过调控铁死亡相关信号通路和靶点，减少铁沉积、抗氧化损伤、改善线粒体功能等抗MIRI，保护心肌细胞，主要包括黄酮类、多酚类、生物碱、皂苷类、多糖等。中药单体调控铁死亡抗心肌缺血再灌注损伤过程时间轴见图5。"

2.4.1   黄酮类化合物   葛根素(Puerarin)是葛根的主要活性成分之一，具有抗炎、调节免疫、抗氧化、清除自由基的作用[45]。DING等[46]研究发现，葛根素100 mg/kg预处理，可减轻缺血/再灌注小鼠心肌梗死面积，降低血清肌酸激酶同工酶、乳酸脱氢酶、髓过氧化物酶活性，结合体外H9C2细胞糖氧剥夺/复氧模型实验显示，葛根素可抑制H9C2细胞内活性氧、丙二醛和4-羟壬二酸酯产生，降低谷胱甘肽、ATP水平，上调GPX4表达，减少Fe2+沉积，抑制环加氧酶2表达，提示葛根素通过抑制铁死亡减轻心肌再灌注损伤。 黄芩苷(Baicalin)是从黄芩根部提取的一种黄酮类化合物，具有抗炎、抗氧化、调节免疫等作用[47]。FAN等[48]研究发现，给予心肌缺血/再灌注模型大鼠灌胃黄芩苷100，200 mg/kg，连续灌胃6 d，可减少心肌梗死面积及心肌病理损伤，改善ST段提高，其机制为降低心肌组织中Fe2+、活性氧、丙二醛含量，增加超氧化物歧化酶含量及GPX4表达，减少酰基辅酶A合成酶长链家族4、转铁蛋白受体1、核受体共激活因子4表达。 丹参素是从丹参中提取的一种黄酮类化合物，具有抗炎、抗氧化、改善循环等药理作用[49]。ZHANG等[50]研究发现，丹参素可增强谷胱甘肽过氧化物酶及超氧化物歧化酶活性，降低二价金属转运蛋白1、转铁蛋白及L型钙通道α1C亚基表达，从而减轻氧化应激损伤，减少铁积聚，抑制铁死亡。 牡荆素是从山楂、金莲花等植物中提取的一种黄酮类化合物，具有抗炎、清除自由基、改善循环等多种药理作用[51]。XUE等[52]研究发现，牡荆素可减轻MIRI大鼠心肌梗死面积，改善其心功能，减少线粒体损伤。同时，体外H9C2细胞缺氧/复氧研究证实，牡荆素可降低细胞内活性氧水平，提高线粒体活性及膜电位，增加线粒体融合蛋白2表达，减少动力相关蛋白1募集，从而改善线粒体功能，减少再灌注损伤。 2.4.2   多酚类化合物   白藜芦醇是虎杖、决明子的主要活性成分，具有抗炎、抗氧化、抗癌等作用[53]。LI等[54]的体外实验研究发现，白藜芦醇10 μmol/L可降低糖氧剥夺/复氧 H9C2细胞内Fe2+、丙二醛水平，增强超氧化物歧化酶活性，促进GPX4、铁蛋白重链1表达，抑制铁死亡，保护细胞。 白皮杉醇是从大黄中提取的一种多酚类化合物，具有抗炎、抗氧化、调节免疫、抗癌等多种药理作用[55]。赵天昊[56]研究发现，白皮杉醇可激活Nrf2通路，增强糖氧剥夺/复氧 AC16细胞活力，抑制过氧化产物及活性氧产生，减少细胞内Fe2+沉积，从而调控心肌细胞铁代谢，减轻缺血/再灌注损伤。 槲皮素是一种常见的黄酮类化合物，具有抗炎、抗氧化、抗自由基等作用[57]。宣学习等[58]研究发现，槲皮素25，50 mg/kg可减轻MIRI大鼠心肌梗死面积，减少心肌细胞凋亡，改善心肌组织病理损伤，减少心肌组织活性氧、丙二醛水平，下调磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶、磷酸化结节性脑硬化复合物表达，增加超氧化物歧化酶含量及磷酸化雷帕霉素靶蛋白表达，提示槲皮素通过抑制AMPK/TSC2/mTOR通路抗氧化应激，保护心肌细胞。 2.4.3   生物碱类   川芎嗪是从川芎根部提取的一种生物碱，具有清除自由基、抗炎、抗氧化、抗凋亡等作用[59]。QIAN等[60]研究发现，川芎嗪预处理缺血/再灌注小鼠，可减少小鼠心肌梗死面积及细胞凋亡率，减少活性氧生成，抑制脂质过氧化，降低心肌细胞Fe2+含量，减轻Ca2+超载，从而抑制铁死亡，保护心肌组织。 石蒜碱是从石蒜鳞茎中提取的一种生物碱，具有抗肿瘤、抗炎、抗病毒、抗心肌纤维化等生物活性[61]。研究发现，石蒜碱0.014，0.028 g/L预处理缺氧/复氧H9C2细胞，可增强H9C2心肌细胞活力及超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性，减少细胞凋亡，降低丙二醛、乳酸脱氢酶、活性氧产生，促进缺口受体1、Split多毛增强子1、发状分裂相关增强子5表达，从而减轻H9C2细胞损伤[62]。 2.4.4   皂苷类   黄芪甲苷Ⅳ是黄芪的主要活性成分之一，具有抗炎、抗氧化、调节免疫、改善心功能等作用[63]。JIANG等[64]研究发现，黄芪甲苷Ⅳ可减少缺血/再灌注大鼠心肌梗死面积，改善心功能，能通过激活Keap1/Nrf2/HO-1通路，减少糖氧剥夺/复氧 H9C2细胞内丙二醛、活性氧生成，降低Fe2+水平，从而抑制铁死亡、保护细胞。 红景天苷是红景天的主要活性成分，具有抗氧化、抗炎、改善心功能、调节免疫等多种作用[65]。王明燕等[66]研究发现，红景天苷可抑制p38丝裂原蛋白激酶通路，提高脂多糖诱导的H9C2心肌细胞活力，增加细胞内超氧化物歧化酶含量及细胞周期素D1表达，降低丙二醛含量，下调磷酸化-p38丝裂原蛋白激酶、半胱氨酸蛋白酶1表达，从而减轻氧化损伤。 2.4.5   萜类   二氢丹参酮Ⅰ是从丹参根部提取的一种亲脂性二萜类化合物，具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗凝等作用[67]。JIANG等[68]研究发现，二氢丹参酮Ⅰ预处理心肌缺血/再灌注大鼠可改善其心功能，减小梗死面积，激活抗氧化酶，促进活性氧清除，上调Nrf2表达，从而抗氧化应激，减轻心肌再灌注损伤。  黄柏酮是从白鲜皮中提取的一种柠檬苦素类三萜化合物，具有抗炎、抗氧化、调节血糖等作用[69]。范志能等[70]研究发现，黄柏酮6，1.5 mg/kg可激活Nrf2通路，减轻MIRI大鼠心肌损伤，降低心肌组织中Fe2+、活性氧含量，上调GPX4、溶质载体家族7成员11表达，从而抑制心肌细胞铁死亡。 2.4.6   醌类   芦荟苷是芦荟的主要活性成分之一，具有抗氧化、抗菌、降血糖、抗癌等作用[71]。王哲[72]研究发现，芦荟苷50 μmol/L可增加心肌缺氧复氧损伤模型细胞活力及存活率，其机制为增加超氧化物歧化酶活性，减少活性氧、丙二醛生成，上调Nrf2、HO-1表达，此外，给予si-Nrf2后，可部分逆转芦荟苷的保护作用，证实了芦荟苷通过介导Nrf2/HO-1通路发挥抗氧化应激和抗铁死亡的作用。 2.4.7   多糖类   天麻多糖是天麻的主要活性成分，具有抗氧化、调节免疫、保护心肌等作用[73]。CHEN等[74]研究发现，天麻多糖500 μg/mL预处理，可激活Nrf2/HO-1通路，上调细胞内GPX4表达，降低活性氧、丙二醛及Fe2+含量，从而抑制铁死亡，减轻再灌注损伤。 海藻多糖(seaweed polysaccharide)是海藻的主要活性成分，具有抗氧化、抗病毒、调节免疫等药理活性[75]。张联标等[76]的体外研究发现，海藻多糖呈剂量依赖性抑制Nrf2/GPX4/HO-1通路，减少H2O2诱导的H9C2心肌细胞损伤及凋亡，提高细胞内谷胱甘肽水平，促进GPX4表达，降低Fe2+、活性氧、丙二醛、4-羟壬二酸酯水平，抑制铁死亡，保护H9C2细胞。 由上可知，黄酮类、多酚类、皂苷类等中药单体有效成分，可通过调控铁死亡相关信号通路及蛋白表达，减轻铁过载、减少活性氧生成、调节脂质过氧化，减少心肌梗死面积，改善心功能，保护心肌细胞。上述中药单体有效成分及调控机制见表1。"