叶酸通过上调SLC7A11-GSH-GPX4抗氧化通路和增加胱氨酸水平改善衰老中的神经元铁死亡

年龄相关的神经退行性变以氧化应激和铁依赖性细胞死亡为特征，但叶酸调节铁死亡的神经保护机制尚不清楚。本研究系统探讨了叶酸在衰老中抑制铁死亡和减轻神经元损伤的作用，重点关注溶质载体家族7成员11（SLC7A11）-谷胱甘肽（GSH）-谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）抗氧化通路，使用补充叶酸（<0.1、2.0和4.0 mg/kg·diet）22个月的老年大鼠，并以年轻成年大鼠作为对照。评估了脑铁积累和铁死亡相关蛋白（SLC7A11、GPX4、铁蛋白重链1（FTH1））。体外，HT-22海马神经元细胞用叶酸（0、10、20 μmol/L）预处理72小时，再与Erastin（10 μmol/L）诱导的铁死亡联合处理24小时。测定了细胞内Fe2+、脂质过氧化（LPO）、丙二醛（MDA）、活性氧（ROS），以及胱氨酸、GSH和铁死亡相关蛋白水平。使用稳定的sh-SLC7A11敲低和对照（sh-NC）细胞系验证叶酸保护作用对SLC7A11表达的依赖性。老年大鼠补充叶酸剂量依赖性地减少了衰老相关的脑铁积累，并增强了SLC7A11、GPX4和FTH1的表达。在Erastin诱导的HT-22细胞中，叶酸显著减轻了铁死亡特征。机制上，叶酸增加了细胞外胱氨酸摄取和细胞内GSH合成，从而激活SLC7A11-GSH-GPX4抗氧化通路。值得注意的是，分子对接技术表明，与GPX4相比，叶酸稳定了SLC7A11的活性构象。sh-SLC7A11敲低完全消除了叶酸介导的铁死亡保护作用，表现为胱氨酸、GSH和GPX4产生的恢复受阻。本研究创新性地强调了叶酸补充通过上调SLC7A11-GSH-GPX4抗氧化通路抑制铁死亡的关键作用，主要通过增强胱氨酸可用性和SLC7A11表达。这些发现确立了叶酸作为以神经元铁死亡为特征的年龄相关神经退行性疾病的潜在饮食干预措施，为基于叶酸的神经保护提供了临床前证据。