单体1区| 吉林大学中日联谊医院揭示天麻素通过调节xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路抑制缺血性卒中后铁死亡

【写在前面】：本期推荐的是由吉林大学中日联谊医院研究团队近期发表于Phytomedicine(IF=6.7）的一篇文章，揭示天麻素通过调节xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3途径以抑制缺血性卒中后的铁死亡。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

背景：缺血性中风是全球死亡和残疾的第二大原因。尽管再灌注对于挽救脑组织至关重要，但它也存在引发继发性损伤的风险，例如铁死亡。天麻素是一种在中药中发现的具有神经保护作用的化合物，可能调节这一过程。然而，其对中风诱导的铁死亡的影响尚不清楚。

研究目的：本研究旨在探究天麻素对缺血后铁死亡的影响，阐明其机制并评估其治疗潜力。

研究方法：我们建立了大鼠大脑中动脉闭塞/再灌注（MCAO/R）模型，并创建了氧糖剥夺/再氧合（OGD/R）损伤的PC12细胞模型。通过普鲁士蓝染色和荧光探针给药天麻素来评估铁死亡。为了研究天麻素对xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路的影响，我们采用了分子对接、免疫荧光、西方印迹和定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）。此外，我们还使用透射电子显微镜和JC-1荧光探针来检查线粒体的完整性和功能。

研究结果：我们的研究表明，天麻素显著减少了MCAO/R大鼠大脑和OGD/R损伤的PC12细胞中的铁积累和脂质过氧化。它抑制了活性氧（ROS）并改善了线粒体膜电位。天麻素增强了xCT/GPX4轴，同时抑制了ACSL4/LPCAT3通路，从而改善了线粒体的结构和功能，主要表现为线粒体膜电位降低、ROS水平减少以及线粒体嵴形成增加。

结论：通过调节xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路，天麻素减轻了缺血性中风中的铁死亡，从而保持了线粒体的结构和功能完整性。本研究为天麻素治疗缺血性中风的治疗潜力提供了新的机制见解，突出了传统中药在现代医疗治疗中的重要性。

（图文摘要）

【前言】

中风是全球第二大死亡和致残原因。据世界卫生组织统计，每年有1500万人中风，给家庭和社会带来了沉重负担。缺血性中风约占所有中风病例的87%，因此迅速恢复脑部血液和氧气流动对于神经元的保存至关重要。脑缺血再灌注是管理缺血性中风的主要临床手段。然而，这种恢复性疗法存在风险，可能会通过线粒体损伤、氧化应激以及由于活性氧（ROS）外流引起的自由基损伤，以及由于过度谷氨酸释放引起的兴奋毒性，导致新的损伤。这些后果会加剧脑损伤，无论是在细胞层面还是组织层面，最终导致不可逆损伤的增加。

缺血性中风的治疗主要涉及在6小时内使用重组组织型纤溶酶原激活剂（rt - PA）或尿激酶进行超早期动脉溶栓以及机械取栓。尽管由于药物和血管内干预措施，缺血性中风的预后结果有了显著改善，但对于随后的继发性神经损伤的治疗选择仍然有限。寻找有效的中风诊断和治疗方法仍然是一个迫切的临床挑战。因此，及时诊断和有效管理缺血性中风以防止疾病进展是至关重要的临床需求。解决有效缺血性中风药物的药效学问题，确定最有可能受益的患者人群，以及改善中风幸存者的预后和生活质量，是迫切的临床优先事项。

缺血性中风的进展是各种机制复杂相互作用的结果，神经元死亡是其中心病理事件。这包括立即和延迟的神经元死亡，通常通过调节形式的细胞死亡发生。调节性神经元细胞死亡被认为是缺血性中风恶化的直接因素。铁死亡是一种最近被识别的调节性细胞死亡形式，其特征是细胞膜的铁依赖性脂质过氧化，由线粒体膜电位（MMP）的耗散引发。这一过程在缺血性中风的发病机制和进展中起着关键作用。在铁死亡过程中，xCT / GPX4轴的破坏导致细胞内半胱氨酸减少和谷氨酸水平增加，从而导致谷胱甘肽（GSH）耗竭。谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）的效力依赖于GSH；活性降低会导致脂质过氧化氢积累，从而引发铁死亡。ACSL4 / LPCAT3通路的破坏会导致脂肪酸代谢异常，扰乱磷脂合成并导致脂质过氧化氢积累，从而促进铁死亡。研究表明，xCT / GPX4和ACSL4 / LPCAT3通路的失调对于缺血性中风中的铁死亡至关重要。

在缺血性中风的临床管理中，针对铁死亡通路的治疗策略主要涉及各种抗氧化剂的给药。依达拉奉是一种突出的自由基清除剂，在这方面被广泛使用。依达拉奉能有效清除ROS，抑制脂质过氧化，并改善脑缺血再灌注后由ROS触发的炎症和氧化应激反应，从而减轻脑水肿和组织损伤。它在急性缺血性中风的临床治疗中应用广泛。通过多次荟萃分析评估了依达拉奉在管理缺血性中风中的临床疗效，结果表明其效果优于传统治疗方法。具体来说，接受依达拉奉治疗的患者显示出显著更好的美国国立卫生研究院中风量表（NIHSS）评分。这些发现表明，依达拉奉治疗缺血性中风的临床效果超过了传统方法。尽管依达拉奉起效迅速且效果显著，但关于标准化治疗方案的共识仍未达成，其临床安全性也需要进一步研究。因此，探索具有高效力、低成本和良好安全性概况的传统中药（TCM）化合物及其活性成分，呈现出一条有前景的临床途径。

天麻是一种传统中药，已在预防神经元死亡和减轻缺血性中风治疗中的炎症损伤方面显示出潜力。然而，需要进一步研究以确认其临床适用性和效果。天麻素（Gas，图1A）是从天麻的干燥块茎中提取的，它能扩张脑血管，增强神经元的缺氧抵抗力，增加脑血流量，并降低脑血管阻力。这些特性为中枢神经系统疾病如缺血性中风、焦虑、抑郁和脑损伤提供了临床益处。

实验研究表明，天麻素能减少神经元氧糖剥夺/再氧合（OGD / R）损伤后的乳酸脱氢酶（LDH）泄漏和脂质过氧化物产生，表明其具有神经保护和药用潜力。具体来说，它已被发现能够恢复Wnt / β - 连环蛋白信号传导以促进神经发生并改善缺血性中风后的大脑恢复。此外，天麻素抑制JAK2 / STAT3和mtDNA / TLR9通路，减少氧化应激、炎症和线粒体功能障碍。这些机制共同促成了其在缺血性中风中的治疗潜力。因此，尽管其作用机制尚不清楚，天麻素已成为缺血性中风的潜在治疗药物。通过xCT / GPX4和ACSL4 / LPCAT3通路调节铁死亡已在各种疾病模型中进行了探索，但将其应用于天麻素的缺血性中风治疗是新颖的。本研究首次展示了天麻素如何通过这些通路减轻铁死亡引起的神经元损伤，使用MCAO / R大鼠模型和OGD / R损伤的PC12细胞模型来关注这一机制。

【结果】

1、天麻素减轻MCAO/R大鼠的脑损伤

思路：为了评估天麻素和依达拉奉对MCAO/R诱导的大鼠脑损伤的治疗效果，我们监测了体重和mNSS来评估整体健康状况和神经功能障碍。通过TTC染色、H&E染色和尼氏染色，我们评估了大鼠脑组织内的梗死区域和病理损伤。

所有组的大鼠体重在第0、1、3、5、7天都被仔细记录。对照组大鼠体重持续增加，而MCAO/R组大鼠在受伤后第1至3天体重出现停滞并略有下降，随后从第4天到第7天略有增加。天麻素（50、100和200 mg/kg）和依达拉奉（1.5 mg/kg）与MCAO/R组相比显著增加了大鼠体重（图1B）。我们在MCAO/R模型建立后的第1、3、7天持续评估mNSS以衡量神经功能缺陷。mNSS评分显示，MCAO/R组大鼠表现出更严重的神经功能障碍。天麻素和依达拉奉治疗显著降低了mNSS评分，并在第3和7天与MCAO/R组相比改善了神经功能缺陷（图1C）。

此外，大鼠在MCAO/R后的梗死体积显著增加。然而，用天麻素（剂量为50、100和200 mg/kg）和依达拉奉（1.5 mg/kg）干预显著减少了MCAO/R后的梗死体积（图1D和G）。H&E染色和尼氏染色显示，在MCAO/R后大脑皮层和海马体出现严重的病理病变、坏死和炎性细胞浸润，神经元损伤普遍存在。与MCAO/R组相比，给予天麻素（50、100和200 mg/kg）和依达拉奉（1.5 mg/kg）在第7天显著减少了大鼠脑组织的梗死区域和病理损伤（图1E、F、H和I）。这些发现表明，天麻素以剂量依赖性方式减轻MCAO/R诱导的脑损伤。本研究使用依达拉奉作为阳性对照。结果表明，依达拉奉显著改善了MCAO/R大鼠的脑损伤，且天麻素（200 mg/kg）的治疗效果与依达拉奉（1.5 mg/kg）相当。

2、天麻素减轻MCAO/R后的铁死亡

铁死亡是一种由铁积累和脂质过氧化引起的调控性细胞死亡，导致线粒体膜电位（MMP）丧失和随后的细胞死亡。目前的研究表明，脑缺血再灌注损伤会触发神经元铁死亡，从而加剧疾病进展。为了阐明天麻素在减轻MCAO/R后大鼠脑损伤中的机制及其与抑制神经元铁死亡的关联，我们使用普鲁士蓝染色和Fe²⁺检测试剂盒来测量大鼠脑组织中的Fe²⁺浓度。我们全面量化了还原型谷胱甘肽（GSH）、丙二醛（MDA）、脂质过氧化物（LPO）和活性氧（ROS），以评估脂质过氧化水平，并使用透射电子显微镜（TEM）检查大鼠脑组织中线粒体的结构变化。在MCAO/R模型中，脑组织内Fe²⁺浓度显著增加。天麻素（100和200 mg/kg）和依达拉奉（1.5 mg/kg）显著降低了MCAO/R后的Fe²⁺水平，而50 mg/kg的天麻素效果不显著（图2A和B）。

脂质过氧化和线粒体功能障碍在铁死亡中至关重要。GSH是一种关键的细胞内抗氧化剂，可减少脂质过氧化物，从而减轻脂质过氧化并抑制铁死亡级联反应。MDA是脂质过氧化的副产品，其积累会破坏细胞膜，导致细胞功能丧失。LPO是氧化应激的标志物，可能会破坏细胞膜的完整性，其积累表明细胞内发生了脂质过氧化。ROS的产生和聚集会加剧脂质过氧化，并直接损害细胞结构和功能，破坏膜的完整性并导致细胞死亡。在经历MCAO/R的大鼠脑组织中，GSH水平显著下降，而MDA、LPO和ROS水平显著上升。天麻素（50、100和200 mg/kg）和依达拉奉（1.5 mg/kg）有效抑制了MCAO/R后的脂质过氧化。50 mg/kg的天麻素并未显著降低ROS水平（图2C–G）。透射电子显微镜观察发现，MCAO/R后神经元线粒体出现形态学改变，包括肿胀、嵴排列紊乱、线粒体膜完整性受损，以及内膜破裂和基质中出现颗粒状或弥散性沉积。天麻素和依达拉奉被观察到减轻了MCAO/R后神经元的这些线粒体形态和结构异常（图2H）。这些发现表明，天麻素以剂量依赖性方式抑制MCAO/R后的铁死亡，改善了脑缺血再灌注损伤的结果。

3、天麻素通过xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路减轻MCAO/R后的铁死亡

为了探索天麻素如何减轻MCAO/R后的铁死亡，我们检查了涉及xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3的代谢通路。使用免疫荧光染色来确定关键铁死亡蛋白GPX4和ACSL4在大鼠脑组织中的定位并量化其表达。通过分子对接分析天麻素与铁死亡相关蛋白xCT、GPX4、ACSL4和LPCAT3的相互作用。使用西方印迹和qRT-PCR测量与xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路相关的蛋白和mRNA表达。

免疫荧光染色显示，MCAO/R后海马区GPX4表达显著下降，而ACSL4表达增加。GPX4/ACSL4的平均荧光强度显著下降。天麻素（50、100和200 mg/kg）和依达拉奉（1.5 mg/kg）均显著增加了MCAO/R后GPX4/ACSL4的平均荧光强度，但50 mg/kg的天麻素对增加GPX4/ACSL4的平均荧光强度效果不显著（图3A-B）。

分子对接结果显示，天麻素与xCT、GPX4、ACSL4和LPCAT3具有较强的结合亲和力，自由能分数分别为–7.20±0.20 kcal/mol、–7.30±0.70 kcal/mol、–7.80±0.60 kcal/mol和–9.10±0.50 kcal/mol。天麻素与xCT形成氢键，具体为与ALA-247形成1.9 Å的键和与ARG-396形成3.5 Å的键。天麻素还与关键蛋白的特定氨基酸残基形成氢键：与GPX4的GLU-77形成2.5 Å的键，与ACSL4的GLY-467形成1.8 Å的键，与LPCAT3的THR-331形成2.6 Å的键（图3C）。为了验证对接结果，计算了预测结合位姿与已知配体位置之间的均方根偏差（RMSD）值。天麻素与xCT、GPX4、ACSL4和LPCAT3的对接RMSD值分别为0.390、0.389、0.389和0.390，表明结合亲和力良好且对接结果准确。西方印迹和qRT-PCR结果显示，MCAO/R后xCT和GPX4的蛋白和mRNA水平显著下降，而ACSL4和LPCAT3水平显著上升，暗示xCT/GPX4通路被抑制而ACSL4/LPCAT3通路被激活。

天麻素（100和200 mg/kg）和依达拉奉（1.5 mg/kg）显著增强了MCAO/R后的xCT/GPX4通路并抑制了ACSL4/LPCAT3通路，从而阻止了铁死亡的进展。50 mg/kg的天麻素对xCT蛋白表达无显著影响，也未抑制LPCAT3蛋白表达。这些发现表明，天麻素与xCT、GPX4、ACSL4和LPCAT3相互作用，以剂量依赖性方式激活xCT/GPX4通路并抑制ACSL4/LPCAT3通路，从而减轻MCAO/R后大鼠的铁死亡损伤。

4、天麻素减轻体外神经元OGD/R后的线粒体结构和功能损伤

为了评估天麻素对体外缺血性中风的影响，PC12细胞经天麻素处理后暴露于OGD/R。CCK-8实验显示，0、1、2、4、8和16 μM的天麻素对正常PC12细胞的活性无显著影响。然而，在32和64 μM时，天麻素显著降低了细胞活性（图4A）。OGD/R处理显著降低了PC12细胞的活性，这一情况部分被天麻素（4、8、16和32 μM）逆转（图4B）。因此，考虑到细胞毒性和有效性，后续的体外实验使用4、8和16 μM的天麻素对OGD/R后的PC12细胞进行干预，发现天麻素以剂量依赖性方式减轻神经元OGD/R损伤（图4D）。

线粒体被称为细胞的“动力工厂”，对神经元的正常功能至关重要。线粒体结构和功能的变化与神经退行性疾病的发展和进展有关，包括缺血性中风。纠正线粒体稳态失衡及其随后的神经病理变化可能是缺血性中风的潜在治疗靶点。增强线粒体的结构和功能有助于修复缺血性中风引起的神经损伤。

为了确定天麻素对神经元OGD/R诱导的损伤的保护作用是否涉及线粒体结构和功能的改变，我们评估了线粒体膜电位（MMP）和超微结构。使用JC-1荧光探针测量MMP，通过红绿荧光强度比评估线粒体去极化。OGD/R处理显著降低了MMP。然而，这一下降部分被8和16 μM的天麻素以及100 μM的依达拉奉逆转（图4C和E）。然而，4 μM的天麻素对MMP的降低无显著影响。我们对线粒体超微结构的评估显示，OGD/R处理的PC12细胞导致线粒体体积减小、双层膜更密集、嵴减少以及外线粒体膜破裂。如预期的那样，天麻素和依达拉奉可以挽救这些OGD/R处理后的线粒体损伤特征（图4F）。这些发现表明，天麻素以剂量依赖性方式减轻OGD/R后体外神经元的线粒体结构和功能损伤。

5、天麻素通过xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路减轻OGD/R后的铁死亡

线粒体在神经元铁死亡中的作用已被广泛研究，其特征是线粒体形态的改变。我们通过体外实验检查了天麻素是否通过xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路减轻OGD/R后的铁死亡。FerroOrange是一种用于检测细胞内Fe²⁺的荧光探针。与Fe²⁺结合会显著增加荧光，从而能够检测和定量细胞内的铁离子。它可以检测神经元中的Fe²⁺积累，这是铁死亡的关键特征。

OGD/R处理显著提高了PC12细胞中的Fe²⁺水平，这一情况部分被天麻素（4、8和16 μM）和依达拉奉（100 μM）逆转（图5A和C）。OGD/R处理后，PC12细胞表现出ROS、MDA和LPO水平升高以及GSH水平下降。天麻素（8和16 μM）和依达拉奉（100 μM）部分逆转了OGD/R诱导的ROS、MDA和LPO水平升高以及GSH水平下降。然而，4 μM的天麻素对MDA的增加或GSH的下降无显著影响（图5B和D–G）。

WB和qRT-PCR分析显示，OGD/R导致xCT和GPX4蛋白和mRNA水平显著下降，而ACSL4和LPCAT3蛋白和mRNA水平显著上升，表明xCT/GPX4通路被抑制而ACSL4/LPCAT3通路被激活。天麻素和依达拉奉显著增强了MCAO/R后的xCT/GPX4通路并抑制了ACSL4/LPCAT3通路，从而阻止了铁死亡的进展。4 μM的天麻素对xCT和GPX4蛋白表达无显著影响，也未抑制LPCAT3蛋白表达。这些发现表明，天麻素以剂量依赖性方式激活xCT/GPX4通路，抑制ACSL4/LPCAT3通路，从而减轻OGD/R后PC12细胞的铁死亡损伤。我们的研究结果表明，天麻素通过xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路减轻OGD/R后的铁死亡。

缺血性中风以高死亡率和致残率为主要特征，机械取栓和药物溶栓是恢复脑血流、挽救缺血脑组织的主要治疗方法。然而，再灌注和再氧合可能会加剧脑组织损伤。缺血性中风治疗的主要挑战是迅速开通阻塞的血管，以挽救缺血半暗带。静脉注射重组组织型纤溶酶原激活剂（rt-PA）溶栓是唯一被证明有效的早期再灌注疗法。近年来，血管内治疗技术取得了显著进展，尤其是对于大血管闭塞性急性缺血性中风患者，机械取栓显示出明确的益处。静脉溶栓，主要使用阿替普酶，已成功用于治疗由大血管闭塞引起的缺血性中风超过25年。系统性再灌注治疗是缺血性中风管理的关键研究领域，重点是开发更有效、更安全的溶栓药物，以及减少静脉溶栓后血管再闭塞的风险。然而，静脉溶栓和血管再灌注的狭窄治疗时间窗以及再灌注损伤的风险限制了这些干预措施的临床疗效和安全性。开发安全有效的缺血性中风药物疗法仍然是一个亟待解决的重大临床挑战。

中药以其多组分、多靶点、多途径的特性而闻名，是开发低毒性药物和识别治疗靶点的宝贵资源。它也是精准医疗的关键方法，以及拓展缺血性中风新的临床诊断和治疗策略的重要途径。天麻素是传统中药方剂化痰通络汤的关键活性成分，用于治疗缺血性中风。研究表明，天麻素激活Akt/Nrf2信号通路，导致丙二醛（MDA）水平降低以及肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素1β（IL-1β）表达减少。它还逆转了由MCAO诱导的裂解型Caspase 3和Bax表达增加以及Bcl-2表达减少的情况，从而减少MCAO小鼠的神经元凋亡和神经行为缺陷。本研究使用大鼠MCAO/R和OGD/R损伤的PC12细胞，以依达拉奉作为阳性对照。天麻素以剂量依赖性方式减轻MCAO/R大鼠的脑损伤和PC12细胞的OGD/R损伤。高剂量的天麻素（200 mg/kg或16 μM）与依达拉奉（1.5 mg/kg或100 μM）在恢复脑缺血再灌注后的神经功能和减少神经元损伤方面同样有效。在体内，天麻素显著降低了MCAO/R大鼠第3天和第7天的mNSS，减少了梗死体积，减轻了病理损伤，增加了神经元数量，并改善了缺血性中风后的神经功能缺陷。在体外，4、8和16 μM的天麻素部分恢复了OGD/R诱导损伤后的PC12细胞活性，而32 μM则降低了正常PC12细胞的活性。因此，后续的机制研究使用4、8和16 μM的天麻素进行干预。天麻素以剂量依赖性方式减轻OGD/R引起的神经元损伤，表明其作为缺血性中风治疗药物的潜力。

脑缺血再灌注损伤会引发一系列病理反应，如离子失衡、细胞膜通透性变化和能量代谢紊乱，导致调控性细胞死亡。铁死亡是一种以铁代谢失调和脂质过氧化物积累为特征的调控性细胞死亡方式，对脑缺血再灌注损伤阶段产生显著影响，并影响细胞的稳态、增殖和分化。针对脑缺血再灌注损伤期间神经元的铁死亡已成为一种有前景的治疗策略。升高的Fe²⁺水平，以增强的铁摄取和减少的铁排出为标志，增加了细胞对氧化损伤和铁死亡的易感性。在铁死亡引发的脂质过氧化过程中，xCT（由SLC7A11基因编码）作为胱氨酸-谷氨酸反向转运蛋白的亚单位，促进胱氨酸——谷胱甘肽（GSH）的关键前体——进入细胞。谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）利用GSH作为还原剂来中和脂质过氧化物，从而保护神经元免受脂质过氧化损伤。抑制xCT和GPX4会减少胱氨酸摄取，导致GSH和辅酶Q10（CoQ10）水平下降，从而降低细胞的抗氧化能力并触发神经元铁死亡。脂质过氧化引发铁死亡，特别是在多不饱和脂肪酸（PUFAs）中，由于它们不稳定的碳-碳双键。自由PUFAs通过ACSL4酯化激活，并通过LPCAT3转移到膜磷脂中，通过LOXs氧化成有毒的脂质过氧化物。在PUFA相关磷脂中，花生四烯酸和肾上腺酸磷脂酰乙醇胺（PEs）是脂质过氧化的主要底物，PUFAs的积累与铁死亡的严重程度相关。铁积累可以通过抑制xCT/GPX4通路和激活ACSL4/LPCAT3通路来诱导PUFAs的脂质过氧化，并促进细胞铁死亡。

在正常的生理条件下，线粒体中自由基的产生与清除之间保持平衡，维持动态平衡。然而，在缺血等应激条件下，过量的活性氧（ROS）会破坏这种氧化还原平衡，导致线粒体膜的脂质过氧化、结构损伤、线粒体功能障碍和氧化应激损伤。MDA和GSH是机体抗氧化防御系统的关键组成部分，通过中和ROS来减轻氧化应激。线粒体膜电位（MMP）是由三羧酸循环向电子传递链传递能量，然后通过电子传递链将质子从线粒体基质泵到外膜而产生的跨膜电位差。MMP的降低是线粒体氧化应激损伤的早期指标。铁死亡会引发线粒体的各种形态和功能变化。脂质过氧化物的积累在形态上减少了线粒体体积，使嵴变得模糊或碎片化，并可能导致外膜破裂。铁催化的脂质过氧化反应增加了ROS的产生并降低了MMP。

脑缺血再灌注损伤会引发导致铁死亡的级联反应。铁死亡的特征是亚铁离子浓度增加，导致脂质过氧化和线粒体改变，包括体积减小、嵴紊乱、外膜破裂、ROS产生增加和MMP降低。xCT/GPX4信号通路对于抗氧化防御至关重要，而ACSL4和LPCAT3通路则促进脂质过氧化和铁死亡。调节信号通路，特别是抑制铁死亡的关键步骤，已成为脑缺血再灌注损伤的一种新的治疗方式。然而，没有证据支持天麻素在抑制铁死亡以改善缺血性中风神经元完整性中的作用。天麻素治疗缺血性中风的治疗机制尚不清楚。探索天麻素对抗缺血再灌注损伤诱导的铁死亡的潜力具有重要的创新价值。

本研究旨在确定天麻素是否减轻缺血再灌注损伤引起的铁死亡，并探索相关机制。使用普鲁士蓝染色、Fe²⁺、GSH、MDA和LPO检测试剂盒以及ROS荧光探针，我们量化了天麻素处理后大鼠MCAO/R和PC12细胞OGD/R损伤中的脂质过氧化和铁积累。分子对接、免疫荧光染色、WB和qRT-PCR用于检测xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路中铁死亡相关蛋白和mRNA的表达。我们的研究结果表明，天麻素降低了MCAO/R大鼠脑组织和OGD/R PC12细胞中的Fe²⁺水平，减少了GSH积累，并增加了细胞内脂质ROS、MDA和LPO水平。天麻素以剂量依赖性方式激活xCT/GPX4通路并抑制ACSL4/LPCAT3通路，减轻了大鼠MCAO/R和PC12细胞OGD/R中的铁死亡。线粒体结构和功能的改变，如体积减小、膜密度增加、数量减少和膜电位降低，是铁死亡的关键特征。本研究涉及在显微镜下观察PC12细胞形态，使用JC-1荧光探针检测PC12细胞的线粒体膜电位，并通过透射电子显微镜检查大鼠脑组织和PC12细胞的超微结构。我们的研究表明，OGD/R处理降低了神经元的MMP，导致线粒体结构损伤，体积减小，双层膜密度增加，嵴减少，以及线粒体外膜破裂。天麻素以剂量依赖性方式部分逆转了MMP的降低，并减轻了线粒体结构损伤。我们的研究结果表明，天麻素减轻了铁积累和脂质过氧化，通过xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路抑制铁死亡，并改善了线粒体的结构和功能，为缺血性中风治疗提供了新的机制见解。

我们的研究结果表明，天麻素减少了铁积累和脂质过氧化，通过xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路抑制铁死亡，并改善了线粒体功能，为缺血性中风治疗提供了新的见解。天麻素激活xCT/GPX4通路以促进GSH产生并减少脂质过氧化物，同时抑制ACSL4/LPCAT3通路以防止铁死亡。这些结果表明，天麻素通过针对多条通路具有神经保护和中风恢复的潜力，使其成为一种有前景的治疗选择。未来的研究应该评估其在各种剂量下的安全性和有效性，以实现更个性化的治疗。通过调节铁死亡和氧化应激通路，天麻素为中风后神经保护提供了新方法，将传统中药与现代中风治疗联系起来。除了我们关于天麻素调节xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路的发现外，最近的研究还表明，天麻素还通过JAK2/STAT3信号通路减轻脑缺血再灌注损伤，通过减轻氧化应激、线粒体损伤和炎症反应来发挥作用。具体来说，天麻素抑制了在中风诱导的炎症中起重要作用的mtDNA/TLR9轴，进一步突出了其作为神经保护剂的潜力。这补充了我们的发现，并表明天麻素可能通过多个汇聚通路发挥其保护作用，包括与线粒体功能和炎症相关的通路。

总之，本研究提出了使用天麻素治疗缺血性中风的新视角。研究天麻素如何减轻缺血再灌注损伤诱导的铁死亡揭示了基于传统中药的新治疗途径。通过同时上调xCT/GPX4通路、下调ACSL4/LPCAT3通路以及改善线粒体结构和功能，这种策略显示出治疗缺血性中风的巨大潜力。本研究首次确定了天麻素在缺血性中风中对xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3通路的双重调节作用，提供了重要的治疗潜力。通过针对氧化应激和铁死亡，天麻素为缺血性中风治疗提供了有前景的方法，为改善患者预后提供了坚实的理论基础。

在本研究中，尽管天麻素在临床前模型中显示出神经保护作用，但我们承认缺乏关于剂量分组的临床研究。未来的临床试验对于确定中风治疗的最佳天麻素剂量以及确认其在人类中的安全性和有效性至关重要。

【结论】

本研究揭示了天麻素治疗缺血性中风的新机制和潜在治疗益处。天麻素通过调节xCT/GPX4和ACSL4/LPCAT3信号通路，减少铁积累和脂质过氧化，改善线粒体结构和功能，从而抑制铁死亡并减少神经元损伤。这些发现为缺血性中风的治疗策略提供了新的见解，并突出了传统中药在现代医疗治疗中的重要作用。这项研究推进了我们对天麻素药理作用的理解。它为探索铁死亡作为缺血性中风治疗靶点提供了坚实的理论基础，展示了天麻素在临床实践中改善患者预后的巨大潜力。

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