双氢青蒿素通过SIRT1/FOXO1/SLC7A11/GPX4通路抑制铁死亡减轻癫痫小鼠的神经元损伤和癫痫发作

Dihydroartemisinin Alleviates Neuronal Damage and Seizures in Epileptic Mice by Inhibiting Ferroptosis via the SIRT1/FOXO1/SLC7A11/GPX4 Pathway.

作者信息Zhipeng You, Cong Huang, Xiaoying Gao, Zhijie Fan, Fan Wei, Yunmin He, Shiyi Zhao, Jiahang Sun
PMID41718043
发布时间2026-02
DOI10.1002/cns.70798

实验完整度

包含KA诱导小鼠模型、HT22细胞模型、TLE患者脑组织样本三个层级,并通过Western Blot、IF、TEM、分子对接、CHIP-qPCR等进行了功能和机制验证。

主要模型

KA诱导的癫痫小鼠模型 HT22细胞模型(谷氨酸诱导) 颞叶癫痫(TLE)患者脑组织样本

重点核对

DHA给药剂量:20 mg/kg,腹腔注射,每日一次,持续30天 KA诱导剂量:20 mg/kg,腹腔注射 谷氨酸浓度:5 mM处理HT22细胞24小时 EX-527(SIRT1抑制剂)剂量:2 mg/kg(体内),10 μM(体外) Fer-1剂量:3 mg/kg,腹腔注射,每日一次,持续30天

摘要

背景:癫痫是一种常见的神经系统疾病。目前,已有报道称铁死亡与癫痫的发生和发展密切相关。双氢青蒿素(DHA)可以抑制多种疾病中的铁死亡水平。因此,本研究探讨了DHA是否可以通过抑制铁死亡来抑制癫痫发作并发挥神经保护作用。方法:在KA诱导的癫痫小鼠模型中,观察了DHA对癫痫行为、认知功能和海马神经元损伤的影响。利用体内和体外模型,研究了DHA对神经元损伤和铁死亡相关标志物的影响。采用分子对接、Western Blot、免疫荧光和CHIP-qPCR等技术分析了DHA在癫痫中对铁死亡的调控机制。最后,收集了颞叶癫痫(TLE)患者的脑组织样本,以验证铁死亡相关标志物的表达。结果:我们的实验结果表明,DHA减轻了癫痫小鼠的癫痫发作、海马神经元损伤和记忆学习缺陷。此外,DHA通过激活溶质载体家族7成员11(SLC7A11)和谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)的表达,在体内和体外抑制了铁死亡。随后,我们发现DHA激活了小鼠海马中SIRT1的表达,导致叉头盒O1(FOXO1)的乙酰化水平降低,从而增加了SLC7A11的转录活性。最后,我们的发现为铁死亡与TLE之间的关联提供了初步的临床支持。结论:总之,我们的研究结果表明,DHA可能通过SIRT1/FOXO1/SLC7A11/GPX4信号通路抑制铁死亡,从而发挥抗癫痫和神经保护作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
双氢青蒿素(DHA)能否通过抑制铁死亡来减轻癫痫小鼠的癫痫发作和神经元损伤,其潜在机制是什么?
核心机制
DHA通过激活SIRT1表达,降低FOXO1的乙酰化水平,增强FOXO1对SLC7A11的转录活性,进而上调SLC7A11和GPX4表达,抑制铁死亡,发挥抗癫痫和神经保护作用。
主要证据
在KA诱导的小鼠癫痫模型和谷氨酸诱导的HT22细胞模型中,DHA改善了癫痫行为和认知功能,减少了海马神经元损伤,并抑制了铁死亡标志物(如Fe2+、MDA、4HNE、ROS)和增加了GSH、SOD水平;分子对接显示DHA与SIRT1结合;CHIP-qPCR证实FOXO1结合SLC7A11启动子。
研究意义
DHA可能成为治疗癫痫,尤其是药物难治性癫痫的新候选药物。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立KA诱导的癫痫小鼠模型并观察DHA和Fer-1的效果

验证DHA对癫痫行为和认知功能的影响,以及与铁死亡抑制剂Fer-1的比较。

雄性C57BL/6J小鼠腹腔注射KA(20 mg/kg)诱导癫痫持续状态,30分钟后给予DHA(20 mg/kg)或Fer-1(3 mg/kg)处理,每日一次,共30天;对照组注射DMSO。通过视频监测记录自发性癫痫发作的潜伏期和次数,采用Morris水迷宫评估认知功能,Nissl染色观察海马神经元损伤。

2

检测DHA对体内铁死亡标志物和线粒体形态的影响

评估DHA对KA诱导的癫痫小鼠海马中铁死亡相关指标的影响。

Western Blot检测SLC7A11和GPX4蛋白水平;透射电镜观察海马神经元线粒体形态;检测Fe2+含量;试剂盒检测GSH、MDA、4HNE和SOD水平;DHE染色检测ROS水平。

3

建立谷氨酸诱导的HT22细胞损伤模型并验证DHA和Fer-1的作用

在体外验证DHA对神经元损伤和铁死亡的影响。

使用5 mM谷氨酸处理HT22细胞24小时模拟癫痫体外模型,同时给予DHA(10 μM)或Fer-1(5 μM)处理。检测细胞活力(CCK-8)、SLC7A11和GPX4蛋白水平、Fe2+含量、GSH、MDA、4HNE和SOD水平以及ROS水平。

4

验证DHA通过激活SIRT1发挥抗癫痫和抗铁死亡作用

确认SIRT1作为DHA作用靶点,参与抑制铁死亡和减轻癫痫发作。

Western Blot和免疫荧光检测SIRT1表达;分子对接预测DHA与SIRT1结合。使用SIRT1抑制剂EX-527(体内2 mg/kg,体外10 μM)阻断SIRT1活性,评估对DHA效应的影响,包括癫痫行为、神经元损伤、铁死亡标志物、SLC7A11和GPX4表达。

5

探究DHA通过SIRT1去乙酰化FOXO1促进SLC7A11转录的机制

阐明SIRT1调控SLC7A11转录的具体分子机制。

qRT-PCR检测SLC7A11 mRNA水平;利用数据库预测SLC7A11转录因子和SIRT1互作蛋白;Western Blot检测FOXO1和乙酰化FOXO1水平,以及FOXO1核转位;CHIP-qPCR验证FOXO1与SLC7A11启动子结合。

6

验证TLE患者脑组织中铁死亡标志物的变化

为铁死亡与TLE的关联提供临床证据。

收集TLE患者手术脑组织,以TBI患者为对照,Western Blot检测SLC7A11和GPX4蛋白表达,检测Fe2+、GSH、MDA和SOD水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
海人酸Sigma420318
Ferrostatin-1MCEHY-100579
EX-527MCEHY-15452
HT22细胞Procell Life Science & Technology Co. Ltd.--
DMEM培养基SigmaD6429
胎牛血清----
谷氨酸SigmaG8415
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
胞浆胞核蛋白提取试剂盒Thermofisher78835
DAPISolarbioC0065
CCK-8试剂盒BeyotimeC0037
亚铁离子含量检测试剂盒SolarbioBC5415
4HNE酶联免疫吸附测定试剂盒Zhen Ke Biological Technology Co. Ltd.--
脂质过氧化MDA检测试剂盒BeyotimeS0131S
超氧化物歧化酶活性检测试剂盒SolarbioBC5165
二氢乙啶BeyotimeS0063
Trizol试剂Invitrogen15596026CN
逆转录试剂盒TransGen BiotechAT311
Top Green qPCR SuperMix试剂盒TransGen BiotechAQ601
超声染色质免疫沉淀试剂盒AbclonalRK20258
DNA纯化试剂盒AbclonalRK30100
GraphPad Prism 8.0----
荧光显微镜Nikon--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
小鼠品系(雄性C57BL/6J,8周龄,20-30g);诱导药物KA剂量(20 mg/kg,腹腔注射);DHA剂量(20 mg/kg,腹腔注射,每日一次,30天);Fer-1剂量(3 mg/kg,腹腔注射);对照组溶剂(DMSO);给药时间(注射KA前30分钟给予DHA或Fer-1);KA后2小时给予地西泮(10 mg/kg)终止发作。
阅读提示:Methods 2.2 Animals; 2.3 In Vivo Experiments
细胞模型建立
HT22细胞系来源;培养基(DMEM含10%胎牛血清);谷氨酸浓度(5 mM);DHA浓度(10 μM);Fer-1浓度(5 μM);EX-527浓度(10 μM);处理时间(24小时);细胞培养条件(37°C,5% CO2)。
阅读提示:Methods 2.5 Cell Culture and Drugs
铁死亡指标检测
检测方法:Western Blot检测SLC7A11和GPX4;TEM观察线粒体形态;Fe2+含量测定试剂盒;GSH和GSSG检测试剂盒;MDA检测试剂盒;SOD活性检测试剂盒;4HNE ELISA试剂盒;DHE染色检测ROS(浓度10 μM,孵育30分钟)。
阅读提示:Methods 2.6-2.15; Figure legends 2-3,5-6
机制验证
SIRT1抑制剂EX-527剂量(体内2 mg/kg,体外10 μM);分子对接;CHIP-qPCR(FOXO1抗体,SLC7A11启动子引物序列);数据库预测。
阅读提示:Methods 2.17-2.18; Results 3.4-3.7; Figure 7
临床样本验证
TLE和TBI患者脑组织样本数(每组n=5);年龄和性别匹配;检测指标(SLC7A11、GPX4蛋白,Fe2+,GSH,MDA,SOD)。
阅读提示:Methods 2.1 Human Tissues; Results 3.8; Table S3, S4