《Frontiers in Immunology》：Nrf2/HO-1–dependent inhibition of ferroptosis underlies the antioxidant effects of 5-O-methylvisammioside in colitis
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本研究揭示了天然化合物5-O-甲基维斯阿米苷（MeV）通过激活Nrf2/HO-1信号轴抑制铁死亡（ferroptosis）的新型机制。实验证实MeV能显著改善DSS诱导的结肠炎模型大鼠的疾病活动指数（DAI）、组织病理损伤和肠道屏障功能，其作用与上调GPX4/SLC7A11、下调ACSL4表达、减轻脂质过氧化和铁超载密切相关。体外实验进一步验证MeV通过Nrf2/HO-1依赖性途径直接抑制erastin诱导的铁死亡，为溃疡性结肠炎（UC）的治疗提供了新的候选药物和靶向策略。
背景
铁死亡（ferroptosis）作为一种铁依赖性的调节性细胞死亡形式，在溃疡性结肠炎（UC）的肠上皮损伤和慢性炎症中发挥重要作用。5-O-甲基维斯阿米苷（MeV）是一种从防风草根中提取的色原酮类天然化合物，具有潜在的抗氧化特性，但其在结肠炎中的具体作用机制尚不明确。本研究旨在探讨MeV是否通过激活Nrf2/HO-1轴并抑制铁死亡来缓解结肠炎。
材料与方法
研究采用雄性Sprague-Dawley大鼠建立右旋糖酐硫酸钠（DSS）诱导的急性结肠炎模型，动物随机分为正常对照组、DSS模型组、两个剂量MeV治疗组（3.5 mg/kg/d和7 mg/kg/d）以及美沙拉嗪阳性对照组。通过量化疾病活动指数（DAI）、结肠长度和组织病理学评分，并结合肠上皮屏障标志物（ZO-1、occludin）、氧化应激和铁死亡指标（脂质活性氧、MDA/4-HNE、铁积累、GPX4、ACSL4）以及Nrf2/HO-1通路活化情况（包括Nrf2核转位）进行评估。同时，利用erastin攻击的Caco-2细胞模型验证MeV对铁死亡的直接抑制作用，并通过Nrf2基因敲低实验探讨通路依赖性。
结果
体内实验显示，MeV剂量依赖性地改善UC大鼠的疾病活动度和组织损伤，部分恢复结肠长度。屏障蛋白（ZO-1、occludin）表达得到保留，脂质过氧化和铁超载显著减轻。MeV促进Nrf2核转位，上调HO-1表达，恢复GPX4水平并降低ACSL4，符合铁死亡抑制的特征。体外实验中，MeV有效限制erastin诱导的脂质ROS积累和细胞损伤，而Nrf2沉默则削弱了这些保护效应，证实了Nrf2/HO-1通路的必要性。美沙拉嗪在部分指标上表现出与MeV相当的改善效果。
讨论
本研究首次系统阐明MeV通过调控Nrf2/HO-1通路抑制铁死亡，从而缓解实验性结肠炎的作用机制。铁死亡与氧化应激（OS）之间存在双向调控关系：抗氧化系统崩溃和脂质过氧化物积累触发铁死亡，而铁死亡又释放促氧化物质，传播氧化损伤，形成恶性循环。Nrf2作为关键抗氧化转录因子，通过调控多个铁死亡相关基因（如GPX4、SLC7A11、铁代谢相关基因）的表达，在维持系统氧化还原稳态中发挥核心作用。HO-1作为Nrf2的下游靶基因，通过抑制细胞因子和产生抗炎性一氧化碳（CO）在铁死亡调控中扮演重要角色。MeV干预显著逆转了DSS或erastin引起的Nrf2/HO-1表达下降、GPX4/SLC7A11下调、ACSL4上调、铁超载及线粒体损伤等铁死亡关键事件。
局限性
本研究存在若干局限：首先，结论基于雄性SD大鼠的急性结肠炎模型，未评估疾病慢性化、复发-缓解动态及潜在性别差异；其次，尽管提供了与Nrf2/HO-1通路相关的铁死亡抑制证据，但体内因果推断尚不完整，缺乏遗传或药理学增益/功能缺失实验（如GPX4调控、体内铁死亡抑制剂）；此外，未纳入上皮类器官和免疫-上皮共培养系统进行机制验证，限制了细胞间相互作用的研究；也未进行药代动力学/药效学、代谢或毒理学评估；体外实验主要依赖Caco-2细胞，可能无法完全模拟原代上皮生物学；最后，未分析微生物组组成或黏膜免疫表型。
结论
综上所述，5-O-甲基维斯阿米苷（MeV）通过激活Nrf2/HO-1轴，抑制铁死亡，减轻氧化应激和炎症反应，修复肠道黏膜屏障，从而有效缓解实验性结肠炎。这些发现确立了MeV作为一个靶向铁死亡的候选化合物用于结肠炎治疗的潜力，并为其后续的剂量选择、药代动力学/药效学关系研究、安全性评价以及在慢性、性别平衡模型和人类相关系统中的验证提供了机制框架。
