《Neurochemical Research》:Modulating miRNA-367-3p Expression by Kaempferol Alleviates Experimental Autoimmune Encephalomyelitis: Targeting Fpn1-Dependent Ferroptosis and cAMP/CREB/CNTF Signaling
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本研究针对多发性硬化(MS)中铁死亡和髓鞘损伤的机制,探讨了天然黄酮类化合物山柰酚(KAM)的治疗潜力。通过构建MOG35-55诱导的EAE小鼠模型,研究发现KAM可通过上调miRNA-367-3p表达,促进铁转运蛋白Fpn1依赖的铁外排,恢复Slc7A11/GSH/GPX4轴功能,抑制神经元铁死亡;同时激活cAMP/CREB/CNTF信号通路,促进少突胶质细胞存活与髓鞘再生。结果表明,KAM能显著改善EAE小鼠神经功能缺损、减轻炎症浸润和氧化损伤,为MS提供了多靶点治疗新策略。
多发性硬化(Multiple Sclerosis, MS)是一种以中枢神经系统脱髓鞘和轴突损伤为特征的自身免疫性疾病,目前尚无根治手段。近年来,铁死亡(ferroptosis)——一种铁依赖性的脂质过氧化驱动的新型细胞死亡方式——被发现在MS病变中扮演关键角色。脑内铁沉积、谷胱甘肽代谢紊乱和抗氧化酶GPX4活性下降,共同加剧少突胶质细胞死亡和髓鞘破坏。与此同时,神经营养因子信号通路如cAMP/CREB/CNTF的失调也影响髓鞘修复。因此,寻找能够同时靶向铁死亡和促进髓鞘再生的药物成为MS治疗的重要方向。
在这项发表于《Neurochemical Research》的研究中,作者团队首次系统评估了天然黄酮类化合物山柰酚(Kaempferol, KAM)在实验性自身免疫性脑脊髓炎(Experimental Autoimmune Encephalomyelitis, EAE)——MS的经典动物模型——中的神经保护作用及其分子机制。
研究人员采用雌性C57BL/6小鼠,通过髓鞘少突胶质细胞糖蛋白多肽(MOG35-55)免疫诱导EAE模型,并从免疫后第10天起每日腹腔注射KAM(50 mg/kg)持续6周。实验分为正常对照组、KAM单独处理组、EAE模型组和EAE+KAM治疗组。通过神经功能评分、组织病理学(H&E染色)、透射电镜观察超微结构、免疫组化检测髓鞘碱性蛋白(Myelin Basic Protein, MBP),以及分子生物学技术(包括qPCR、ELISA等)全面评估KAM对疾病表型、铁死亡相关指标、炎症因子和信号通路的影响。
主要技术方法概述
研究使用MOG35-55肽段免疫雌性C57BL/6小鼠建立EAE模型;通过ELISA检测组织中Fe2+、MDA、GSH、SLC7A11、GPX4、IL-17、CCL-19、cAMP、p-CREB等指标;qPCR分析SLC40A1(Fpn1编码基因)、CNTF和miR-367-3p的表达;H&E染色和免疫组化(MBP)评估炎症浸润与髓鞘完整性;透射电镜观察轴突髓鞘超微结构。
KAM减轻EAE小鼠神经功能缺损
如表3所示,EAE模型组小鼠在免疫后第2周出现严重神经功能评分峰值(3.9±0.21),并在第6周出现复发(3.6±0.31)。而KAM治疗显著降低峰值评分(2.8±0.26),加速缓解,并在第6周基本抑制复发(0.65±0.24),说明KAM有效延缓了疾病进展(图1)。
KAM改善脑和脊髓组织病理学变化
H&E染色显示,EAE组大脑皮层和脊髓白质区出现大量炎症细胞浸润及髓鞘脱失(图2b–c、图3b–c),KAM治疗显著减少炎症细胞数量并恢复髓鞘结构(图2d–e、图3d–e)。透射电镜进一步证实KAM能修复髓鞘板的分离和线粒体嵴破坏(图4b–d、图5b–d)。
KAM抑制铁死亡与氧化损伤
EAE小鼠脑和脊髓组织中Fe2+和MDA水平显著升高,而SLC7A11、GSH、GPX4水平下降,表明铁死亡激活。KAM治疗逆转上述变化(图6–7),并上调铁输出蛋白Fpn1的编码基因SLC40A1表达(图6C),提示其通过促进铁外排和增强抗氧化防御抑制铁死亡。
KAM抑制神经炎症并激活cAMP/CREB/CNTF通路
EAE模型中促炎因子IL-17和趋化因子CCL-19显著升高,KAM有效降低其水平(图8)。同时,KAM提升cAMP和p-CREB蛋白含量,并上调CNTF基因表达(图9),表明其通过激活cAMP/CREB/CNTF轴促进髓鞘再生。免疫组化显示KAM治疗组MBP表达明显恢复(图11–12),证实髓鞘修复增强。
KAM上调miR-367-3p表达
miR-367-3p在EAE模型中表达下调,KAM治疗后其水平显著回升(图10)。该miRNA可能通过抑制EZH2(增强子zeste同源物2)间接促进SLC7A11转录,进而增强GPX4活性和抗铁死亡能力。
结论与意义
本研究首次揭示KAM通过多重机制缓解EAE:
- 1.
上调miR-367-3p,抑制Fpn1介导的铁超载,恢复Slc7A11/GSH/GPX4轴功能,抵抗神经元铁死亡;
- 2.
激活cAMP/CREB/CNTF通路,促进少突胶质细胞成熟与髓鞘再生;
- 3.
降低IL-17、CCL-19等炎症因子,减轻免疫细胞浸润。
这些发现不仅阐明了KAM作为天然化合物的多靶点神经保护潜力,也为MS的病理机制提供了新的视角——铁死亡与神经营养信号交叉对话在疾病进展中的关键作用。此外,miR-367-3p被提出为潜在治疗靶点,为开发基于非编码RNA的MS干预策略奠定基础。