针刺抑制脑出血后铁死亡的研究进展

Research Progress on Acupuncture in Inhibiting Ferroptosis after Intracerebral Hemorrhage

摘要: 脑出血是神经科常见急重症，致残率、复发率较高。患者脑出血后继发脑损伤是当今临床治疗的难点。研究发现铁死亡在脑出血后继发性损伤中发挥着至关重要的作用。铁死亡是一种铁依赖性的非凋亡细胞死亡方式，其特征为细胞内铁诱导的脂质活性氧积累引起氧化应激造成细胞死亡。本文就铁死亡与脑出血后脑损伤的关系以及针刺治疗的研究进展进行了综述，以期为针刺治疗脑出血后继发性损伤的探索提供参考。

Abstract: Intracerebral hemorrhage (ICH) is a common and severe neurological emergency characterized by high rates of disability and recurrence. Secondary brain injury following ICH remains a significant challenge in contemporary clinical treatment. Research has found that ferroptosis plays a crucial role in the secondary injury after ICH. Ferroptosis is an iron-dependent, non-apoptotic form of cell death characterized by the accumulation of iron-induced lipid reactive oxygen species, leading to oxidative stress and subsequent cell death. This article reviews the relationship between ferroptosis and brain injury after ICH, as well as the research progress in acupuncture treatment, aiming to provide references for exploring acupuncture as a therapeutic approach for secondary injury following ICH.

1. 引言

脑出血(Intracerebral hemorrhage, ICH)：原发性非创伤性脑实质内出血，是一种致命性脑血管疾病。占所有脑卒中亚型的10%~30%，但其致残率和死亡率远高于其他类型卒中，死亡率高达50% [1]。脑出血后的损伤可分为原发性脑损伤和继发性脑损伤两个阶段。原发性损伤发生在出血开始后的几分钟到几小时内，主要由血肿的机械压迫和颅内压升高引起，降低血流量和氧代谢，并可能破坏血脑屏障和血脑脊液屏障通透性；而继发性损伤则涉及一系列复杂的病理生理过程，包括血液的细胞毒性、血脑屏障的破坏、红细胞裂解、氧化应激、炎症反应和细胞死亡等[2] [3]。通过最近的研究发现，铁死亡(ferroptosis)作为一种依赖铁的新型程序性细胞死亡模式，在脑出血后继发性脑损伤中发挥着重要作用。脑出血发生后，血肿中的红细胞裂解释放大量血红蛋白，后者降解产生游离铁和血红素[4]，这些代谢产物可通过Fenton反应产生大量活性氧(ROS)，引发脂质过氧化，最终导致铁死亡的发生。研究[5]-[7]表明，铁死亡主要发生在脑出血后的神经元、少突胶质细胞、小胶质细胞、脑微血管内皮细胞和周细胞中，这些细胞的损伤进一步加剧血脑屏障破坏和神经功能缺损。目前，ICH和铁死亡的关系引发了广泛关注，2017年的一项研究表明[8]，铁死亡抑制剂可减少神经元死亡并改善神经功能。

2. 铁死亡在脑出血后神经损伤中的分子机制

2.1. 游离铁释放与代谢紊乱

铁在人体代谢中发挥着重要的生理作用，如作为组成血红蛋白的一部分参与氧运输、储存于肌红蛋白中，在需要时释放氧气、参与线粒体电子传递链、蛋白质的合成、细胞呼吸等[9]。在生理条件下，铁稳态受到严格的控制，如铁反应元件/铁调节蛋白(IRE/IRP)系统可以双向调节铁代谢，以维持铁供应的同时防止铁过载引起的不良反应[10]，铁失调会导致大脑功能受损。在ICH后，血肿中的红细胞开始裂解，释放出大量血红蛋白，后者进一步降解为血红素和游离铁。铁沉积诱导的氧化反应如果超过细胞的抗氧化能力，可能会触发氧化应激信号，直接对蛋白质、核酸和脂质造成影响，从而导致脑细胞损伤或死亡。研究显示，每克血肿大约可释放0.5~1.0 mg的铁离子，这一浓度远超脑组织的正常铁含量(0.05~0.1 mg/g)。游离铁特别是三价铁(Fe³⁺)在脑出血后铁死亡中起着重要作用。2025年，Balk等的研究发现[11]，暴露在三价铁的脑周细胞比暴露在二价铁时更容易表现出铁死亡特征，包括线粒体嵴断裂、膜密度增高和脂质过氧化物积累。该研究首次证明，当暴露于三价铁时，人脑周细胞会发生铁死亡，并可能导致血脑屏障功能障碍、血管连续性破坏和血管收缩增加。小胶质细胞是大脑的常驻免疫细胞，在ICH后迅速激活并释放炎症介质，例如肿瘤坏死因子-α (TNF-α)和白细胞介素1β (IL-1β)。虽然M2型极化小胶质细胞支持细胞碎片的清除并可能限制铁的积累，但ICH后的快速铁沉积会促进持续的M1极化，从而加重神经功能损害[12]。在这过程中，活化的小胶质细胞会释放趋化因子，将血源性巨噬细胞招募到出血区域。活化的吞噬细胞会吞噬沉积的血肿、受损和坏死的组织；但过度活跃的小胶质细胞会对周围组织造成损害，血红素加氧酶1 (HO-1)在ICH后的小胶质细胞中高表达，这种酶会将血红蛋白分解为胆绿素、一氧化碳、Fe²⁺。而小胶质细胞中的铁泵蛋白，目前唯一已知的铁外排膜蛋白，会将Fe²⁺向细胞外运输，并且通过转铁蛋白受体系统在神经元中积累，过度激活的小胶质细胞和浸润白细胞之间的相互作用进一步加剧了ICH后神经炎症。因此，脑出血后机体Fe²⁺含量增加、细胞内外铁代谢平衡紊乱，产生过量的游离铁而导致铁死亡发生。此外，脑出血后血脑屏障的破坏也影响了脑组织与循环系统之间的铁交换，进一步加剧了铁代谢紊乱。

2.2. 脂质过氧化与抗氧化系统失衡

脂质是细胞膜中维持细胞结构和控制细胞功能的基本成分。脂质过氧化是铁死亡过程中的核心环节。脂质过氧化是指由细胞膜、脂蛋白、线粒体和其他结构的不饱和脂质部分被破坏而引起的氧化损伤过程。脂质过氧化的发生主要是因为磷脂膜上含有易受过氧化作用影响的碳原子的脂质，如多不饱和脂肪酸(PUFA)导致ROS和脂质氢过氧化物(Lipidhydroperoxide, L-OOH)的积累，而脂质氢过氧化物的积累则会导致细胞内铁死亡的发生[13]。脑出血后，游离铁通过Fenton反应产生大量ROS，攻击细胞膜上的多不饱和脂肪酸(PUFAs)，引发脂质过氧化链式反应。2025年的一项研究[14]表明，脑出血后脂质过氧化标志物丙二醛(MDA)和4-羟基壬烯醛(4-HNE)水平显著升高，且与神经功能缺损程度呈正相关。目前，在人类和小鼠脑出血后均可观察到脂质氢过氧化物的增加[15]。细胞膜上的多不饱和脂肪酸(PUFA)被大量消耗，引发广泛的脂质过氧化，这直接破坏了细胞膜的稳定性；其次，在此过程中产生的毒性脂质过氧化物会攻击并使其蛋白质等功能分子失活，这两方面共同直接驱动了铁死亡。

脑内主要的抗氧化防御系统主要由溶质载体家族7成员11 (solute carrier family 7 member 11, SLC7A11)－谷胱甘肽过氧化物4 (glutathione peroxidase 4, GPX4)系统组成[16]。其中，谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4)和还原型谷胱甘肽(GSH)是硒依赖性内源性抗氧化酶。胱氨酸/谷氨酸转运蛋白(system Xc-)是人体重要的抗氧化系统，由溶质载体家族3成员2 (SLC3A2)和溶质载体家族7成员11 (SLC7A11)组成[17]。SLC3A2和SLC7A11可以以1:1的比例将细胞内谷氨酸转运到细胞外胱氨酸。转移到细胞内隔室的胱氨酸经过还原反应产生半胱氨酸，半胱氨酸随后与谷氨酸和甘氨酸结合产生还原谷胱甘肽(GSH)。谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4)在GSH的辅助下，去除PUFA的过氧化[18]，并将有毒的脂质氢过氧化物(L-OOH)转化为无毒的氢氧化物(L-OH)，从而抑制细胞铁死亡的发生[19]。脑出血后，system Xc-活性受到抑制，导致胱氨酸摄取减少，谷胱甘肽合成不足，GPX4活性降低，从而削弱了细胞的抗氧化能力，为细胞发生铁死亡创造了物质基础。除此之外，在过去的几年里，已经发现了3种独立于system Xc-/GSH/GPX4 的抑制铁死亡的通路。铁死亡抑制蛋白1 (ferroptosis suppressor protein 1, FSP1)/辅酶Q10 (CoQ10)、二氢乳清酸脱氢酶(dihydroorotate dehydrogenases, DHODH)、GTP环化水解酶1 (GTP cyclohydrolase 1, Gch1)/四氢生物蝶呤(tetrahydrobiopterin, BH4)均可对铁死亡中脂质过氧化物积累过程进行调节[20]。这些发现为脑出血后铁死亡的调控提供了新的视角。

2.3. 与铁死亡相关的转录因子

2.3.1. Nrf2

一种被称为核因子E2相关因子2 (nuclear factor erythroid-2-related factor 2, Nrf2)的转录因子，通过与抗氧化反应元件(anti-oxidative response element, ARE)结合来调节多个基因的表达，尤其是参与GSH生成相关的关键酶的表达，从而控制谷胱甘肽的产生，进而抑制铁死亡[21]。Nrf2靶向GPX4和SLC7A11基因；因此，Nrf2的激活能够通过直接增强这些基因的转录来保护细胞免受脂质过氧化的影响。此外，Nrf2活化可以减少细胞对铁的摄入量，改善铁的储存，并抑制ROS的产生[22]。一项研究表明，藏红花苷能够通过Nrf2的核易位下调铁浓度，并上调GPX4和SLC7A11的表达，从而减少由ICH引起的铁死亡[23]。因此，Nrf2/ARE-GPX4通路对于控制铁死亡至关重要。HO-1上调显著影响血红素代谢，并调节与铁代谢相关的蛋白质，包括FPN和铁蛋白轻链/重链(FTL/FTH1) [24] [25]。铁抑制素-1 (Ferrostatin-1, Fer-1)已被发现能够通过减少ROS并激活Nrf2/HO-1信号通路来减少血管紧张素II (AngII)诱导的炎症和铁死亡[26]。显然，针对抑制ROS的研究是减少神经元铁死亡的关键方向。Nrf2的研究为未来预防ICH后铁死亡的研究提供了一条有用的途径。

2.3.2. p53

p53是一种重要的肿瘤抑制基因[27]。顾伟课题组在2015年首次将p53与铁死亡联系起来。该小组利用四环素诱导的p53启动子和ROS诱导的细胞应激反应，证明p53能够通过抑制SLC7A11的表达来抑制GSH的生成[28]，从而导致GPX4将L-OOH转化为L-OH的能力降低，进而促进细胞中铁死亡的发生。相关研究表明[29] [30]，脑出血后p53的表达水平会显著升高。此外，p53可以通过上调转铁蛋白受体1 (TFR1)并与二肽基肽酶4 (Dioeptidyl peptidase IV, DPP4)结合来诱导铁死亡。另一方面，p53依赖性的p21 (CDKN1A)转录[31]，以及p53依赖性的DPP4核聚集，可以通过维持氧化还原平衡来抑制铁死亡。并且已有研究表明[32]，p53-p21通路可以通过促进GSH合成来抑制脂质过氧化。尽管对p21增加GSH含量的相关机制的研究仍不清楚，但它仍然为我们研究脑出血与铁死亡之间的关系提供了潜在的靶点。值得关注的是，2021年顾伟课题组的研究发现[33]，p53以不依赖GPX4方式介导铁死亡。他们首先在ACSL4/GPX4双基因敲除(ACSL4-/-/GPX4-/-)的人骨肉瘤细胞系U2OS中发现：p53水平不受ACSL4和GPX4的影响，同时p53介导的p21转录激活或SLC7A11的抑制也基本没有变化。针对p53对铁死亡进程中的调节作用仍需更多的研究进行证实。

此外，转录因子如ATF4和STAT3也参与铁死亡的调控。ATF4是氧化稳态和细胞存活的关键调节因子[34]。ATF4在血肿周围脑组织神经元中的表达在48 h内显著增加，并在72 h达到峰值。ATF4作为蛋白激酶R样ERkinase (PERK)通路的下游因子，参与脑出血后的内质网应激和自噬。Stat3作为一种经典的转录因子，响应细胞刺激，调节多种基因的表达，并在多种生物过程中发挥着至关重要的作用。EGFR/STAT3通路被报道参与了脑损伤后星形胶质细胞的活化、增殖过程，降低该通路信号转导能够抑制星形胶质细胞活化，进而减轻脑出血后继发性脑损伤[35]。脑出血后，这些转录因子的活性和表达变化直接影响铁死亡的敏感性。

3. 针刺抑制脑出血后铁死亡研究现状

针灸是中医的核心疗法之一，因其在脑出血中的神经保护作用而越来越受到认可，针刺已被证明可以抑制ICH诱导后大鼠模型神经元的铁死亡。

3.1. 调节铁代谢与减轻脂质过氧化

Kong等[36]研究发现，针刺疗法可促进GPX4的表达，从而抑制肿瘤周围区域的铁含量增加，降低ROS及MDA的积累，表明针刺可减轻大鼠脑出血后血肿周围区域神经元的铁死亡，进而促进神经功能恢复。Li等[37]在研究中发现，针刺通过调节铁代谢来抑制神经元铁死亡，特别是通过调节DMT1/FPN1比率来减少铁的积累。它还降低了神经元中的脂质含量并抑制了脂质过氧化，而脂质过氧化正是铁死亡的关键过程。还有研究表明，实验过程中观察到针刺后脑出血大鼠脑组织中铁死亡相关的线粒体形态损伤有所减轻，同时，细胞内MDA含量明显减少，可见，针刺能够在神经细胞铁死亡脂质过氧化方面发挥积极作用，从而抑制铁死亡的发生[38]。此外，醒脑开窍针刺法也被发现能提高GPX4活性和谷胱甘肽(GSH)水平，同时降低MDA含量，从而抑制铁死亡[39]。

3.2. 调控关键信号通路

针刺能调控多条信号通路，其中P62/Keap1/Nrf2通路是当前研究较为深入的。Li等[40]在研究中发现，针灸可以通过触发抗氧化途径p62/Keap1/Nrf2，并引起FTH1和GPX4上调，降低游离铁含量，从而减轻ICH后细胞铁死亡引起的脂质过氧化损伤。戴等[41]通过实验观察针刺治疗对脑出血大鼠神经功能状态的影响，并基于p62/Keap1/NRF2信号通路研究针刺对脑出血后脑组织铁死亡的调控作用。研究发现，针刺可改善急性脑出血大鼠神经肌肉损伤神经功能，通过降低MDA、升高System Xc-、GSH、GPX4蛋白表达水平抑制脑出血大鼠神经细胞铁死亡，在脑出血治疗中发挥保护作用。许等[42]在研究中发现，头穴透刺可促进脑出血大鼠脑组织Nrf2、CD36蛋白及mRNA表达，降低脑组织血红蛋白及一氧化氮水平，改善血肿周围微血管血流状态，对脑出血后的血肿清除有促进作用。另外，有研究表明[43]，百会透曲鬓可通过调控EGFR/STAT3通路减轻脑出血大鼠神经功能损伤，在脑出血治疗中发挥脑保护作用。

3.3. 改善线粒体结构与功能

线粒体与铁死亡关系紧密，铁死亡的形态学特征是线粒体膜密度增加，线粒体体积萎缩、线粒体嵴减少或消失[44]。因此研究针刺治疗脑出血后线粒体的变化显得尤为重要。韩等[45]在研究中发现，针刺治疗能够改善脑出血后大鼠血肿周围组织线粒体的损伤程度、保护线粒体结构功能，改善脑组织损伤和缺血缺氧状态，具有保护神经细胞的作用。邹等[46]通过实验证明，针刺治疗可使脑出血大鼠神经细胞肿胀减轻，线粒体结构破坏较轻，突触结构相对较清晰。戴[41]等在实验中也得到了相似的结论。

除了手法针刺外，电针(EA)在ICH模型中也显示出对神经的保护作用。有研究表明，EA可以抑制细胞死亡，增强血管生成，降低血脑屏障通透性，调节线粒体自噬[47] [48]。然而，关于EA在调节铁死亡中的作用，大多数现有研究都集中在缺血性中风或缺血再灌注损伤上，在出血性中风中的作用的研究仍然有限。

4. 讨论与展望

近年来，针刺抑制脑出血后铁死亡的研究取得了不少进展，但仍有一些方面值得深入探索：首先目前研究多集中在P62/Keap1/Nrf2通路，是否存在其他如p53、SAT1、GPX4合成与降解等相关通路参与针刺的调节有待探讨。其次目前大多数的研究均为动物实验研究，且多局限于对铁死亡通路中单一靶点的探索，临床参考意义有限。而且绝大多数动物实验无法体现针刺的量效研究和辨证论治的中医思维。此外，针刺对脑出血的保护作用是多途径的(如抑制炎症、减轻水肿、调节自噬、促进血管新生等)。这些效应如何与抑制铁死亡协同作用，是一个整体性的研究方向，而目前的研究仍过于片面单一。因此，未来的研究有必要遵循中医治疗原则，结合现代科学技术，通过多中心、大规模的随机对照试验，来系统性地揭示针刺治疗脑出血的作用机制，为针刺治疗脑出血提供新的思路与策略。

NOTES

^*通讯作者。