中科院1区TOP: 北大药学院屠鹏飞团队揭示延胡索醇提物靶向铁死亡神经保护脑缺血再灌注损伤

【写在前面】：本期推荐的是由北京大学药学院天然与仿生药物国家重点实验室等研究团队合作近期发表于Phytomedicine(IF8.3）的一篇文章，揭示延胡索乙醇提取物通过靶向ALOX15抑制铁死亡，对脑缺血再灌注损伤具有神经保护作用。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

Ethanol extract of Corydalis decumbens exerts neuroprotective effects against cerebral ischemia-reperfusion injury by targeting ALOX15 to suppress ferroptosis

背景

缺血性卒中的治疗因脑缺血再灌注（I/R）损伤而变得复杂，对药物研发构成了实质性障碍。临床上，延胡索是一种传统的中草药，常用于治疗缺血性中风。先前的研究表明，其乙醇提取物在减轻脑I/R损伤方面具有显著的治疗作用。然而，延胡索提取物（CDE）治疗作用及其生物活性成分的分子机制仍不完全清楚。

目的

本研究旨在阐明CDE缓解脑I/R损伤的潜在机制和生物活性成分。

方法

通过多种药理学指标评估CDE对脑I/R损伤的药理活性。本研究利用整合的蛋白质组学和代谢组学方法，结合体外和体内分子生物学实验，阐明CDE对脑I/R损伤的治疗机制。此外，我们使用分子对接和体外酶活性检测方法来寻找CDE作用于靶标的活性物质。

结果

研究结果表明，CDE通过降低神经功能评分、减少梗死体积和增加脑血流量（CBF）来改善脑I/R损伤。多组学联合分析研究表明，CDE可能通过调节ALOX15介导的铁下垂来减轻脑I/R损伤的影响。利用OGD/R细胞模型，我们验证了CDE对铁下垂相关标志物的调节作用。随后的ALOX15体外敲除或体内敲除实验证实，在ALOX15耗竭后，CDE对脑I/R损伤的治疗效果显著降低，铁下垂相关指标没有观察到改善。最后，通过分子对接、体外酶活性检测和细胞实验，我们发现CDE的主要成分马戈氟林和科鲁米丁通过抑制ALOX15发挥神经保护作用。

结论

我们的研究表明，CDE及其生物活性化合物magnoflorine和corlumidine对脑缺血再灌注损伤的神经保护作用是通过调节ALOX15驱动的铁下垂来介导的，这为它们在缺血性卒中治疗中的临床应用奠定了基础，并为缺血性卒中临床治疗的发展提供了新的视角。

图文摘要

【前言】

在全球范围内，中风是死亡率和长期残疾的主要原因，包括缺血性和出血性两种类型。缺血性变异是大多数中风发生的原因，其特征是发病率高、致死率高、功能障碍增加。缺血性卒中的主要干预措施包括溶栓和机械血栓切除术，旨在重建脑灌注。矛盾的是，这些再通策略可能会引发脑I/R损伤。这种复杂的现象涉及多因素的发病机制，其特征是相互关联的病理生理级联。关键的病理生理机制包括氧化应激失调、炎症级联、兴奋性毒性损伤和凋亡细胞死亡。这些过程对神经元和神经胶质细胞造成广泛破坏，导致血脑屏障受损，最终导致持久的神经功能缺损和不利的患者预后。尽管在阐明脑I/R损伤的病理生理学方面取得了相当大的进展，但有效的治疗干预仍然难以实现。因此，发现新的分子靶点并设计能够进行精确干预的靶向疗法迫在眉睫。

基于中医药数千年的临床经验资源，人们对中医药治疗中风和脑I/R损伤的潜力越来越感兴趣。延胡索是罂粟科的一种著名药用植物，在临床上被广泛用于治疗急性缺血性中风、中风后偏瘫、血瘀和风湿性关节炎等疾病，详见《中国药典》（2020）。临床上，延胡索片主要用于治疗缺血性中风。此外，先前的药理学研究表明，延胡索的原片具有广泛的神经保护作用，包括抗氧化、抗凋亡、抗血栓形成和脑I/R损伤。尽管如此，延胡索对脑I/R损伤的治疗机制仍未完全阐明。我们观察到CDE可以抑制ALOX15的异常表达，减轻脑I/R损伤期间的铁死亡。

在我们的研究中，我们采用多组学和分子生物学技术阐明了ALOX15与脑I/R损伤之间的显著关联，以及CDE靶向ALOX15的机制。这些发现为脑卒中再灌注损伤的临床治疗提供了新的视角、潜在的靶点和候选药物。

【结果部分】

1.CDE 的总离子色谱图（TIC）。

2.通过药理学指标评估 CDE 对 MCAO/R模型大鼠的治疗效果。

3.CDE 治疗调控了 MCAO /肾损伤模型大鼠的代谢物谱。

4.CDE 治疗调控了 MCAO /R模型大鼠的蛋白质表达。

5.差异代谢物与差异表达蛋白的共表达分析（MCAO /R vs. MCAO /R+ CDE）。

6.CDE 抑制 MCAO/R大鼠铁死亡。

7.CDE 抑制体外 OGD 后的铁死亡。

8.CDE 对 OGD /辐射诱导的siAlox15转染SH-SY5Y和PC12细胞中铁死亡的治疗作用减弱。

9.CDE 降低了ALOX15基因敲除（KO）小鼠模型的治疗能力。

10.CDE 生物活性成分可抑制ALOX15。

【结论与讨论】

总之，我们的研究证实了CDE对脑I/R损伤的治疗作用和相关机制。综合代谢组学蛋白质组学鉴定ALOX15是一个关键的调控节点，与铁蛋白沉积症在功能上有关。体内和体外研究表明，CDE通过抑制ALOX15驱动的铁死亡途径减轻神经元损伤。本研究确定了脑I/R损伤的关键靶点，并发现了中药中可以抑制ALOX15的活性成分。

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