丙烯醛体内外诱导神经元铁死亡的初步研究

彭伟嘉; 朱泽宇; 杨扬; 侯加卫; 皮荣标

doi:10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).2021.0503

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丙烯醛体内外诱导神经元铁死亡的初步研究

老年性痴呆专题 | 更新时间：2024-02-19

- 丙烯醛体内外诱导神经元铁死亡的初步研究
- Acrolein-induced Neuronal Ferroptosis in Vitro and in Vivo： A Preliminary Study
- 中山大学学报（医学科学版） 2021年42卷第5期页码：659-666
- 作者机构：
  
  1.中山大学药学院药理与毒理教研室，广东广州 510006
  2.中山大学医学院药理教研室，广东深圳 518107
- 作者简介：
  
  彭伟嘉，硕士研究生，研究方向：阿尔兹海默病的发病机制及其药物开发，E-mail：pengwj7@mail2.sysu.edu.cn
  朱泽宇，并列第一作者
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(81671264);广东省科技计划项目(2013B051000038)
- DOI：10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).2021.0503
  中图分类号： R964
- 纸质出版日期：2021-09-20，
  
  收稿日期：2021-05-08，
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彭伟嘉,朱泽宇,杨扬等.丙烯醛体内外诱导神经元铁死亡的初步研究[J].中山大学学报（医学科学版）,2021,42(05):659-666.

PENG Wei-jia,ZHU Ze-yu,YANG Yang,et al.Acrolein-induced Neuronal Ferroptosis in Vitro and in Vivo： A Preliminary Study[J].Journal of Sun Yat-sen University(Medical Sciences),2021,42(05):659-666.
彭伟嘉,朱泽宇,杨扬等.丙烯醛体内外诱导神经元铁死亡的初步研究[J].中山大学学报（医学科学版）,2021,42(05):659-666. DOI： 10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).2021.0503.

PENG Wei-jia,ZHU Ze-yu,YANG Yang,et al.Acrolein-induced Neuronal Ferroptosis in Vitro and in Vivo： A Preliminary Study[J].Journal of Sun Yat-sen University(Medical Sciences),2021,42(05):659-666. DOI： 10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).2021.0503.

摘要

目的

探究丙烯醛是否能够诱发体内外发生铁死亡现象。

方法

体外：给予小鼠海马神经元细胞系HT22细胞丙烯醛进行造模，采用铁死亡抑制剂铁抑素-1（Fer-1）与去铁胺（DFO）进行保护。MTT法检测细胞存活率；自由基探针二氢乙啶（DHE）与亚铁探针FerroOrange检测细胞内自由基与亚铁离子含量；透射电镜观察正常与模型组的线粒体超微形态与结构；Western blot法检测铁死亡相关蛋白表达的情况。体内：雄性C57BL/6小鼠，7~8周龄每日给予3 mg/kg的丙烯醛分别进行造模1、2、4周，并对海马区域进行Western blot法检测铁死亡相关蛋白表达的情况。

结果

丙烯醛显著降低HT22细胞的存活率，并诱导线粒体皱缩和嵴数目减少。同时丙烯醛可显著增加细胞内自由基与亚铁离子。此外，在细胞水平丙烯醛促进环氧化酶2（COX-2）、铁蛋白重链1（FTH1）表达上升，谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）表达减少；在动物水平丙烯醛促进COX-2表达上升，GPX4、FTH1表达减少。

结论

丙烯醛可在体内外诱导神经元发生铁死亡现象，提示铁死亡抑制剂可以用来缓解与丙烯醛有关的中枢神经系统疾病，如阿尔兹海默病。

Abstract

Objective

To explore whether acrolein can induce ferroptosis in vitro and in vivo.

Methods

HT22 cells were treated with acrolein and then incubated with ferroptosis inhibitor ferrostatin-1 （Fer-1） and deferoxamine （DFO）. MTT assay was used to detect the cell survival rate. Dihydroethidium （DHE） and FerroOrange probes were used to detect the contents of free radicals and ferrous ions in cells. A transmission electron microscope observed the structure of mitochondria in standard and acrolein groups. Western blot was used to detect the levels of ferroptosis-related proteins GPX4， COX-2， and FTH1 in vitro. In vivo， male C57BL/6 mice were given 3 mg/kg acrolein every day at the age of 7-8 weeks for 1， 2， and 4 weeks， and the levels of ferroptosis-related proteins GPX4， COX-2， and FTH1 in the hippocampus was detected by western blot.

Results

Acrolein significantly reduced the survival rate of HT22 cells and induced mitochondrial shrinkage， and decreased the number of cristae. Meanwhile， acrolein could remarkably increase intracellular free radical and ferrous ions. In addition， acrolein promoted the increase in the expression of Cyclooxygenase-2 （COX-2） and Ferritin Heavy Chain 1 （FTH1） at the cellular level and decreased the expression of Glutathione peroxidase 4 （GPX4）. At the animal level， acrolein promoted the increase of COX-2 expression and decreased the expressions of GPX4 and FTH1.

Conclusion

Acrolein induced neuronal ferroptosis in vitro and in vivo， suggesting ferroptosis inhibitors could attenuate acrolein-associated diseases in CNS， such as Alzheimer's disease.

关键词

丙烯醛铁死亡脂质过氧化铁稳态阿尔兹海默病

Keywords

Acroleinferroptosislipid peroxidationiron homeostasisAlzheimer's disease

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