心脏健康危机：铁死亡与心血管疾病的隐秘关联
维持铁稳态对于正常的心脏功能至关重要。铁死亡是一种铁依赖性的调节细胞死亡形式，越来越被认为是介导许多心血管疾病发病机制和进展的重要过程，包括动脉粥样硬化、药物性心力衰竭、心肌缺血再灌注损伤、败血症性心肌病、心律失常和糖尿病性心肌病。铁螯合剂、抗氧化剂、铁死亡抑制剂和基因操作可能通过阻断铁死亡途径来缓解上述心血管疾病。基于铁死亡在各种心血管疾病的发病机制中起关键作用，抑制心脏铁死亡有望成为一种潜在的治疗选择。因此，了解心血管疾病中铁死亡的调节机制可能会改善疾病管理。
1. 心力衰竭中铁死亡引发的焦亡信号的特征
压力超负荷诱导的心肌肥大是心力衰竭(HF)的常见原因，新的证据表明，过量的氧化脂质对心肌细胞有不利影响。然而，在这种病理过程中，心肌细胞脂质毒性的关键调节因子仍然未知。浙江大学医学院实验血液学国家重点实验室Fudi Wang团队发现与假手术小鼠相比，横主动脉收缩(TAC)诱导的HF小鼠的磷脂酰乙醇胺(PE)和Acsl4表达显著增加[1]。此外，心肌细胞中过表达Acsl4会通过铁死亡加剧压力超负荷诱导的心脏功能障碍。在TAC诱导的心力衰竭小鼠中，通过药物抑制和基因敲除Acsl4均可显著降低左心室腔大小并改善心脏功能。在体外培养的新生大鼠心室肌细胞中沉默Acsl4表达足以抑制肥厚刺激诱导的细胞生长。机制上，Acsl4依赖性铁死亡激活了焦亡信号通路(图1)，导致促炎细胞因子IL-1β的产生增加，中和IL-1β改善了TAC后Acsl4转基因小鼠的心脏功能。这些结果表明，ACSL4在压力超负荷诱导的心脏重塑过程中通过铁死亡诱导的焦亡信号在心脏中起着至关重要的作用。
图1 Acsl4诱导铁死亡后焦亡途径被激活
2. 铁死亡介导的炎症促进肺动脉高压
在肺动脉高压(PAH)中，肺动脉内皮细胞表现出促进铁死亡的细胞表型。然而，抑制铁死亡对这些致病机制和肺血管系统细胞景观的影响尚不完全清楚。美国明尼苏达大学利勒黑心脏研究所医学系心血管科Kurt W. Prins团队使用多组学和生理学分析评估了铁死亡抑制如何调节临床前PAH[2]。Ferrostatin-1，一种小分子铁死亡抑制剂，减轻了野百合碱大鼠PAH的严重程度。RNA测序和蛋白质组学分析表明，铁死亡与PAH严重程度有关，ferrostatin-1抑制了补体激活和促炎细胞因子/趋化因子。肺动脉内皮细胞(PAEC)铁死亡相关的分子模式(DAMPs)改变了转录组特征和线粒体形态，促进了肺动脉平滑肌细胞的增殖，并在体外使单核细胞呈现出促炎表型(图2)。因此，这些结果与其他已发表的临床前治疗评估以及人类转录组学、蛋白质组学和生物标志物数据的总结表明，铁死亡可能是抑制不良肺血管重塑的靶向途径。
图2 铁死亡介导的炎症促进肺动脉高压
3. Alox15/15 HpETE通过促进心肌细胞铁死亡加重心肌缺血再灌注损伤
心肌缺血再灌注(I/R)损伤导致心脏功能障碍，导致心肌细胞损失和纤维化。预防细胞死亡对于保护I/R损伤后的心脏功能非常重要。然而，再灌注损伤后各种细胞死亡模式发生的时间点以及心肌细胞铁死亡调节的机制尚不清楚。天津医科大学生理病理学系基础医学研究中心Xu Zhang团队发现I/R损伤早期出现细胞凋亡和坏死，长时间再灌注时细胞死亡以铁死亡为主[3]。代谢组学分析显示，Alox15代谢物在铁死亡心肌细胞中积累。Alox15在小鼠心肌中的特异性敲除减轻了I/R损伤，恢复了心脏功能。15-羟基二十碳四烯酸(15-HpETE)被鉴定为心肌细胞铁死亡的触发因素。机制分析表明，15-HpETE促进了Pgc1α与泛素连接酶环指蛋白34的结合，导致其泛素依赖性降解。ML351是Alox15的特异性抑制剂，可提高Pgc1α的蛋白水平，抑制心肌细胞铁死亡，保护受损心肌，促进心功能恢复(图3)。这些研究结果表明，Alox15/15 HpETE介导的心肌细胞铁死亡在长时间I/R损伤中起着重要作用。
图3 Alox15的药理学抑制可以预防铁死亡并减轻心脏损伤
云克隆不仅可提供多种心血管系统疾病模型，包括动脉粥样硬化、心肌肥厚、心肌梗死、心律失常、心力衰竭等，涵盖常见心血管系统疾病。还具有多个物种心脏微血管内皮细胞、心肌细胞、心肌成纤维细胞、心包膜成纤维细胞等原代细胞产品和各类心血管系统与铁死亡信号通路常用指标及上述Acsl4、Alox15、Pgc1α等相关产品，可助力广大科研工作者进行铁死亡与心血管系统疾病研究。
相关动物模型
心肌肥厚(CH)小鼠模型• DSI548Mu03
建模方法
1. 小鼠选择：SPF 级生产的小鼠，选择 6-8 周龄健康雄性小鼠为实验对象。
2. 称重麻醉备皮：准确称取小鼠体重（g），行腹腔注射麻醉小鼠，待小鼠充分麻醉倒（约 3-5min）后，用小鼠剃毛器剃除小鼠颈部及胸前毛发（充分暴露手术区）。
3. 倒置小鼠使小鼠头部在手术人员一侧 抬升头部在 30°，颈部中间竖直开口至胸上肋骨起始处，沿肋骨起始处肋中线向下剪开 0.5mm 扩大视野，从颈部气管钝性分离至看见胸腺。轻轻拨开胸腺游离脂肪便可清晰观察到主动脉弓，从主动脉弓底引 7-0 不可吸收缝合线，连同自制缩窄工具（27G）勒紧打死结，抽出缩窄工具。完成 TAC 手术，整个实验过程保持小鼠体温 37℃左右。
4. 缝合：结扎完成后，6-0 缝线完全缝合胸腔前端开口（保证无缝隙、无错位），最后用 5-0 缝线将皮肤切口缝合完整。
5. 术后管理：术后密切关注小鼠状态。待小鼠自然苏醒后，放入干净的饲养笼，填写手术记录卡片，放回饲养室，密切关注小鼠术后状态以及死亡情况并做好相应记录。
心肌梗死(MI)大鼠模型• DSI504Ra02
建模方法：
1. 麻醉大鼠，用小动物剃毛器剃除大鼠胸部及腋下毛发（充分暴露手术区），用碘酒和 75％乙醇术区消毒。
2. 气管插管：麻醉后，夹趾检测无反应即可进行 MI 手术。打开外置光源、显微镜开关，打开呼吸机，设置好各参数（呼吸比 2：1，潮气量 6-8 mL，频率 70 次 /min），将气管插管沿声门插入气管，取下大鼠接上呼吸机，观察大鼠呼吸状况，胸廓起伏与呼吸机频率一致表示插管成功，即可进行 MI 手术。
3. 大鼠采用右侧卧位，用眼科剪在左前肢腋下，用显微剪于三、四肋间打开胸腔充分暴露心脏，显微直镊轻轻夹起少量心包并于左心耳下撕开少许心包，充分暴露左冠状动脉前降支（LAD）或所在区域。
4. 结扎冠状动脉：于显微镜下找到 LAD 走向或可能所在位置 , 持针器持取 5-0 带针缝合线，于左心耳根部下方肺动脉圆锥旁以 5-0 无创缝合线穿过左冠状动脉前降支 ( LAD)，以完全阻断 LAD 血流。
5. 关胸：结扎完成后，5-0 缝线完全缝合胸腔开口（保证无缝隙、无错位）关闭胸腔，由内向外逐层缝合各层肌肉和皮肤。
6. 术后管理：术后密切关注大鼠状态，有无呼吸异常等。待大鼠自然苏醒后将大鼠从呼吸机上取下并取下气管插管，正常饲养。
参考文献
[1]Bi X, Wu X, Chen J, et al. Characterization of ferroptosis-triggered pyroptotic signaling in heart failure. Signal Transduct Target Ther. 2024;9(1):257. (IF=40.8)
[2]Kazmirczak F, Vogel NT, Prisco SZ, et al. Ferroptosis-Mediated Inflammation Promotes Pulmonary Hypertension. Circ Res. 2024;135(11):1067-1083. (IF=16.5)
[3]Cai W, Liu L, Shi X, et al. Alox15/15-HpETE Aggravates Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury by Promoting Cardiomyocyte Ferroptosis. Circulation. 2023;147(19):1444-1460. (IF=35.5)