肺动脉高压（pulmonary hypertension，PH）是一组进行性和破坏性的疾病，特征是肺动脉压升高和肺血管阻力增加导致右心室衰竭和过早死亡^{［1, 2］}。PH的病理生理基础为肺血管床的缺失和梗阻性重塑^{［3, 4］}，但其具体发生机制尚未被完全阐明。研究发现肺血管重构受氧化应激、炎症、脂质过氧化等因素影响^{［5, 6］}，其分子生物学特点与铁死亡存在相似之处。此外，对特发性PH患者肺组织的生物信息学分析发现铁死亡途径的激活^{［7, 8］}，提示铁死亡与PH的发病相关。铁死亡是一种铁离子依赖的调节性细胞死亡，主要过程为铁离子催化的脂质过氧化物蓄积引起细胞膜损伤，继而引起细胞死亡。近些年的研究发现铁死亡不仅与心肌梗死、慢性阻塞性肺疾病等心肺疾病相关^{［9, 10］}，还参与PH的发病及进展^{［11, 12, 13, 14］}，有望成为治疗PH的潜在靶点。本文将从铁死亡的多种调控机制及其参与PH的可能途径做一综述。

铁死亡的概念首次于2012年提出，是一种由细胞内微环境中的氧化-抗氧化失衡引发的调节性细胞死亡，可被铁螯合剂和亲脂性抗氧化剂抑制^［15］。铁死亡的形态学特点包括线粒体体积减小、双层膜密度增加、线粒体嵴减少或消失，但细胞膜保持完整，细胞核大小正常，没有染色质浓缩^{［15, 16］}。铁死亡导致的细胞死亡通过脂质过氧化进行，该过程依赖于铁离子、活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）和含有多不饱和脂肪酸链的磷脂。铁死亡的调控机制复杂，越来越多的证据提示铁蓄积和脂质过氧化是铁死亡的主要环节，目前对相关调控机制的研究主要集中在多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFA）及其衍生物代谢、ROS产生、脂质过氧化、铁代谢和胱氨酸/谷氨酸反向转运体（system x_c^-）/谷胱甘肽（glutathione，GSH）/谷胱甘肽过氧化物酶4（enzyme glutathione peroxidase 4，GPX4）通路等方面。

1. PUFA及其衍生物代谢：脂质过氧化是铁死亡的重要环节，其产物可直接损伤细胞膜。PUFA及其衍生物是脂质过氧化的主要底物，因此，PUFA的含量决定了细胞中脂质过氧化的程度，影响铁死亡的进展。在氧化应激条件下，PUFA合成的增加，尤其是花生四烯酸（arachidonic acid，AA）和肾上腺酸（adrenic acid，AdA）^［17］，促进了随后的脂质过氧化。因PUFA从头合成受限，哺乳动物需从血液和淋巴中吸收必需脂肪酸，通过生物合成途径合成各种PUFA。PUFA及其衍生物的产生需要两种关键的PUFA生物合成酶，酰基辅酶A合成酶长链家族成员4（acyl-CoA synthetase long-chain family member 4，ACSL4）和溶血卵磷脂酰基转移酶3（lysophosphatidylcholine acyl-transferase 3，LPCAT3）。ACSL4将游离长链PUFA与辅酶A（coenzyme A，CoA）连接起来形成长链PUFA-CoA酯^［18］，例如ACSL4利用AA和AdA分别合成AA-CoA和AdA-CoA。然后通过LPCAT3将PUFA-CoA掺入膜磷脂中^［19］，譬如将AA-CoA和AdA-CoA插入磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine，PE）形成PE-AA和PE-AdA。敲除小鼠肺上皮细胞LPCAT3基因可增加细胞对RAS选择性致死小分子3（RAS-selective lethal small molecule 3，RSL3）诱导的铁死亡的抵抗性。此外，在肿瘤细胞的诸多研究表明降低ACSL4 或LPCAT3表达可减少细胞中脂质过氧化物底物的积累^［16］，从而抑制铁死亡，进一步证明了PUFA代谢在铁死亡中的重要作用。

2.ROS产生：ROS与脂质膜磷脂的PUFA发生反应可诱发脂质过氧化，其产物可破坏DNA和蛋白质，并可激活信号通路而启动细胞死亡。研究发现Erastin诱导的铁死亡与ROS异常增加相关^［15］，且减少ROS产生可抑制铁死亡^［20］。参与铁死亡的ROS有多种来源，其产生依赖于芬顿反应、线粒体或还原型辅酶Ⅱ（NADPH）氧化酶（NADPH oxidase，NOX）家族。芬顿反应为Fe²⁺与H₂O₂反应生成羟基自由基^［21］，该反应可作为调节铁死亡的靶点。去铁胺可阻断芬顿反应减少ROS产生而抑制铁死亡^［15］。在肿瘤治疗相关研究中，基于铁死亡原理构建的纳米颗粒可通过局部增加癌细胞中Fe²⁺和H₂O₂的浓度，加速芬顿反应并促进铁死亡，该作用可被去铁胺拮抗^［22］。此外，线粒体ROS也可诱导铁死亡。Jelinek等^［23］在神经元HT-22细胞中的研究发现铁死亡诱导剂RSL3大幅增加了线粒体ROS水平，而线粒体靶向的ROS清除剂MitoQ可减弱铁死亡。脂多糖可通过核受体共激活因子4增加Fe²⁺向线粒体转运，进而增加线粒体ROS水平并促进铁死亡。NOX家族产生的ROS也被证明可通过脂质过氧化参与Eratin诱导的癌细胞铁死亡，其功能可被结合蛋白进一步增强^{［15，24］}。在所有来源的ROS中，芬顿反应产生的ROS被认为是驱动铁死亡的主要来源^{［22，25］}。Gao等^［25］认为即使线粒体活性降低，其他来源的少量ROS也可能通过芬顿反应迅速放大而引起铁死亡。但各种来源ROS在铁死亡的具体作用尚需更多研究明确。

3.脂质过氧化：脂质过氧化可分为非酶促自氧化和由酶促氧化。在非酶促自氧化过程中，Fe²⁺通过芬顿反应生成羟基自由基启动脂质过氧化过程。目前对脂质过氧化相关酶研究较多的为脂氧合酶（lipoxygenases，LOXs），LOXs可将含有PUFA的磷脂氧化成磷脂氢过氧化物（phospholipid hydroperoxide，PLOOH），如AA/AdA-PE-OOH。LOXs为含有非血红素铁的双加氧酶，在人体内有六种亚型，其中LOX12和LOX15在铁死亡中的作用较为重要。LOX12/15特异性抑制剂PD146176可减少GPX4基因敲除细胞的铁死亡^［26］，LOXs抑制剂可有效抑制Erastin诱导的铁死亡^［27］。此外，在肿瘤细胞中的研究发现P53基因可通过P53/SAT1/LOX15通路参与调节铁死亡影响肿瘤细胞增殖^［28］。这些研究表明LOXs催化的脂质过氧化在铁死亡中发挥着重要作用，但一些研究发现LOXs并非酶促脂质过氧化所必需。抑制所有LOXs同工酶未能阻断RSL3诱导的铁死亡^［29］，且在GPX4基因敲除鼠中的研究表明敲除LOX15基因无法阻止小鼠成纤维细胞的铁死亡^［30］。原因可能为LOXs主要与半胱氨酸饥饿引起的铁死亡有关，而不是与GPX4缺失引起的铁死亡有关。

除LOXs外，最近的研究发现细胞色素P450氧化还原酶（cytochrome P450 enzymes，POR）、环氧酶、NOX也参与酶促脂质过氧化。POR是NADPH电子转移到细胞色素P450（cytochrome P450，CYP）所需的膜结合酶，它与辅助因子结合后介导NADPH向CYP传递电子，催化PUFA的过氧化，参与Erastin、RSL3等诱导的铁死亡^［31］。此外，POR还可能通过从PUFA中去除氢或加快CYP血红素成分中二价铁和三价铁之间的循环，从而直接或间接促进脂质过氧化^［31］。

4.铁代谢：铁代谢在铁死亡过程中扮演着核心角色。铁主要通过ROS生成和脂质过氧化参与铁死亡。一方面，铁可通过芬顿反应直接产生过量的ROS，从而增加氧化损伤^［15］。另一方面，铁与脂质过氧化中的多个环节密切相关。积累的细胞铁，特别是不稳定的Fe²⁺，可通过芬顿反应启动脂质过氧化^［21］；LOXs和POR催化的脂质过氧化也需要铁的参与。此外，PLOOH可以与Fe²⁺、铁离子反应，分别产生自由基PLO^·和PLOO^·，驱动破坏性的过氧化连锁反应^［17］。细胞试验发现铁螯合剂可抑制Erastin诱导的铁死亡^［15］，而铁过量、铁超载可通过增加PLOOH的积累直接诱导铁死亡^［32］。因此，铁稳态的调节对铁死亡至关重要。

铁代谢的基本过程为肠道吸收或红细胞降解形成的Fe²⁺被铜蓝蛋白氧化为铁离子，与细胞膜上的转铁蛋白（transferrin，TF）形成复合物，复合物与TF受体1（TF receptor 1，TFR1）结合后通过内吞进入细胞内形成内体。铁离子在内体中被还原成Fe²⁺，Fe²⁺通过二价金属离子转运体1穿过内体膜进入细胞质后被储存在不稳定的铁池和铁蛋白中；而过量的Fe²⁺可被铁转运蛋白转运出细胞同时伴随着被氧化为Fe^3+［33］。内部铁的循环严格控制着细胞内的铁平衡。参与铁稳态的各种基因或蛋白质被证明可以调节铁死亡。Fang等^［34］发现心肌细胞中铁蛋白重链的缺失会增加ROS的产生，导致心脏损伤并增加对铁超载相关的铁死亡的易感性。TF基因敲除鼠予高铁饮食后对铁超载诱导的铁死亡敏感性增加^［35］；而沉默编码TFR1的基因可以抑制Erastin诱导的铁死亡^［36］；铁调素调节蛋白缺乏的小鼠都具有严重的铁超载和细胞铁死亡增加^［37］。其他影响铁代谢的蛋白也可调节细胞对铁死亡的敏感性，例如铁蓄积和摄取的负向调控因子HSPB1蛋白，其磷酸化可通过减少铁介导的ROS的产生抑制铁死亡^［20］。

5.system x_c^-/GSH/GPX4通路：system x_c^-/GSH/GPX4通路是调控铁死亡的关键通路之一。system x_c^-为细胞膜上的氨基酸转运体，由两个蛋白质亚基SLC7A11和SLC3A2组成，可将胱氨酸转运至细胞内。细胞内的胱氨酸易被还原成半胱氨酸，在谷氨酸-半胱氨酸连接酶等酶的催化下合成GSH^［38］。GSH是细胞内主要的抗氧化剂之一，可在GPX的作用下减少ROS生成。此外，在GSH的辅助下，GPX4可催化特定脂质氢过氧化物还原为脂质醇^［39］，减少脂质氢过氧化物蓄积；进一步的研究发现GPX4的激活抑制了AA和NF-κB途径的激活，从而降低了细胞中的ROS水平，并抑制铁死亡^［40］。system x_c^-/GSH/GPX4通路在抑制脂质过氧化反应介导的铁死亡中起着关键作用^［15］，阻断该通路可增强细胞抗铁死亡的能力。铁死亡诱导剂Erastin等药物可通过抑制SLC7A11功能导致GSH耗竭和GPX4失活，从而促进铁死亡^［15］；调控SLC7A11表达的基因同样被证明影响肿瘤细胞的铁死亡^［41］。GSH生物合成抑制剂可抑制γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性，减少GSH合成同时提高细胞内脂质ROS水平而诱发铁死亡^［42］。RSL3与GPX4结合后直接使其失活，促进ROS积累和铁死亡的发生^［40］。近些年的研究发现越来越多的小分子可通过system x_c^-/GSH/GPX4通路调节细胞抗铁死亡的能力，例如化合物ML210^［43］，成为了疾病治疗的潜在靶点。

Zhang和Liu^［8］对动脉性肺动脉高压（pulmonary artery hypertension，PAH）患者肺组织的基因分析发现8个铁死亡相关基因，有趣的是，其中包括4个驱动基因（IDH1、DPP4、HIF1A和ACSL4）和3个抑制基因（SLC7A11、HIF1A和PLIN2），表明铁死亡的促进和抑制在PH发展中共存。同样，动物和细胞试验也发现铁死亡的促进和抑制可通过不同机制参与肺血管内皮细胞（endothelial cells，ECs）功能障碍、肺动脉平滑肌细胞（pulmonary artery smooth muscle cells，PASMCs）增殖和右心室肥厚等过程。

1.ECs功能障碍：缺氧、炎症、剪应力等因素可损伤肺血管ECs，尤其是肺动脉ECs（pulmonary artery ECs，PAECs），导致血管收缩因子分泌增加、舒张因子分泌减少，是PH发病过程中重要环节。电离辐射可通过增加PIEZO1 表达激活Ca²⁺/钙蛋白酶信号通路，从而促进血管内皮钙黏蛋白的裂解增加肺微血管ECs的铁死亡^［44］。在野百合碱（monocrotaline，MCT）诱导PH大鼠的研究中，Xie等^［11］发现PAECs活性减弱同时伴脂质过氧化、线粒体损伤、铁死亡相关蛋白等铁死亡标志物水平增加，铁死亡抑制剂铁抑素-1可下调上述标志物水平同时减弱MCT诱导的肺血管重构的进展。此外，体外研究表明铁死亡的PAECs可通过HMGB1/TLR4/NLRP3炎症小体信号通路调节PH的进展^［11］，提示铁死亡与PAECs功能障碍相关，但需更多体内实验验证。而另一项研究发现低氧状态下PAECs中的SLC7A11表达增加^［12］，在肿瘤细胞中SLC7A11上调可激活system x_c^-/GSH/GPX4通路抑制铁死亡^［41］，但SLC7A11上调是否影响PAECs对铁死亡的敏感性尚需进一步探讨。上述研究提示抑制铁死亡可能减少ECs功能障碍所致肺血管重塑，可作为PH治疗潜在靶点。

2.PASMCs增殖：PASMCs的增殖和死亡失衡为肺血管重塑的主要原因之一，基础研究发现在PASMCs中缺氧通过脂质过氧化产物促进ROS产生和PASMCs增殖^{［5, 6］}。铁螯合剂可抑制内皮素、血小板衍生生长因子诱导的PASMCs增殖，体内试验进一步表明铁螯合剂可减少低氧暴露下大鼠的肺血管重塑^［45］。Xin等^［46］在缺氧PASMCs中的研究表明GPX4通过自噬依赖的铁死亡促进PH发展，该途径可被WTAP和N⁶-甲基腺苷调控。但Hu等^［12］的实验发现低氧状态下PASMCs中的SLC7A11表达增加，敲除SLC7A11基因或使用SLC7A11抑制剂可促进铁死亡同时抑制PASMCs增殖。此外，Erastin诱导的铁死亡可逆转低氧引起的PASMCs增殖^［12］。目前关于铁死亡对PASMCs的作用尚有争议，相关证据较少，未来仍需要更多试验明确。

3.右心室肥厚：肺动脉压力升高增加右心室后负荷，早期导致右心室肥厚、右心收缩力增加；随着肺动脉压力进行性增加，右心室后负荷持续升高，失代偿期性右心室肥厚导致右心衰进展，是PH患者主要的死亡原因^［4］。对MCT诱导PH大鼠的右室心肌进行代谢组分析发现铁死亡与失代偿右心肥厚相关，铁稳态、GSH代谢和脂质过氧化失调可能导致右心室失代偿^［4］。PAECs在铁死亡后释放的HMGB1可激活NLRP3炎症小体，Al-Qazazi等^［13］发现右心室巨噬细胞内NLRP3炎症小体通路的激活可促进右室肥厚和右心衰。此外，铁死亡抑制剂被证明可降低PAH大鼠的右室收缩压、减少右室肥厚以及改善三尖瓣环收缩期位移^［11］；Vogel 等^［47］同时发现抑制铁死亡可恢复右室-肺动脉耦联。根据以上证据，我们推测抑制铁死亡有可能减慢PH患者右心功能的恶化，这可成为未来进一步探索的方向。

4.其他：铁死亡不仅直接影响肺动脉和右心室，还与左心疾病、肺部疾病等PH危险因素相关。基础实验发现铁死亡是心肌缺血/再灌注损伤中细胞死亡的主要方式，缺氧可下调GPX4和上调血红素加氧酶-1，从而通过内质网中的铁超载触发心肌细胞的铁死亡^［9］。在慢性阻塞性肺疾病发病过程中，炎性巨噬细胞可通过LOX5介导的白三烯B4释放诱导Ⅱ型肺泡上皮细胞中ACSL4的表达增加，增加了细胞对铁死亡的易感性^［10］。此外，临床研究发现对于铁缺乏但无明显贫血的PAH患者，补铁12周后没有显著的临床获益^［48］。血清铁水平的增加是否引起细胞内铁超载、增加铁死亡进而影响PH，这一问题仍需体内的研究来解答。

PH是由多种病因引起的临床和病理生理综合征，该病预后较差，目前的治疗方案虽一定程度上降低了死亡率，但治疗效果有限。因此，明确PH发病机制、寻找新的治疗靶点十分重要。近年来铁死亡成为疾病机制的研究热点，铁死亡与PH的关系也日益受到关注。研究表明铁死亡的促进和抑制在PH发展中共存，抑制铁死亡一方面减缓了ECs功能障碍和右心室肥厚，另一方面却促进了PASMCs增殖，提示铁死亡在PH发病过程中调控机制复杂。既往的研究多在MCT诱导PH大鼠中进行，且研究较少，需利用细胞试验和不同类型的PH模型进行更深入的研究。此外，基于铁死亡不同通路对PH的调控方向存在差异，铁死亡有望成为PH精准治疗的靶点，选择性铁死亡诱导剂或抑制剂可成为PH治疗的新思路，这也是未来努力的方向。