《Journal of Endocrinology》：Leonurine alleviates lung ischemia–reperfusion injury through suppression of ferroptosis via RORα in male mice
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本研究针对肺缺血再灌注损伤（LIRI）临床治疗策略匮乏的难题，揭示了天然产物益母草碱（LEO）通过靶向核受体RORα，激活Nrf2/GPX4抗氧化通路，从而抑制铁死亡（ferroptosis）的新型保护机制。研究人员综合运用生物信息学分析、基因敲除动物模型及分子动力学模拟等技术，证实LEO能显著改善LIRI小鼠的肺组织病理损伤、氧化应激及存活率。该发现不仅阐明了LEO的作用靶点与信号通路，也为开发以RORα为靶点的LIRI治疗药物提供了理论依据。
当血液供应在长时间中断后重新恢复，肺部组织反而会遭受更严重的损伤，这一现象被称为肺缺血再灌注损伤（LIRI）。它是肺移植、心脏外科手术以及严重肺栓塞治疗后常见的严重并发症，常常导致原发性移植物功能障碍和急性呼吸窘迫综合征，显著增加患者死亡风险。尽管其临床意义重大，但LIRI背后复杂的分子机制尚未被完全阐明，临床上仍缺乏高效特异的治疗手段。
近年来，一种铁依赖性的新型程序性细胞死亡方式——铁死亡（ferroptosis）引起了研究人员的广泛关注。它与传统的细胞凋亡、坏死不同，其特征是细胞内脂质过氧化物的大量累积，以及抗氧化系统（如谷胱甘肽（GSH）/谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）轴）的崩溃。肺泡上皮细胞（AEC）作为维持肺功能的关键细胞，其对铁死亡的敏感性可能在LIRI的发病机制中扮演核心角色。然而，铁死亡在LIRI中的具体调控机制仍有待揭示。
与此同时，传统中药蕴含的活性成分为寻找新的治疗药物提供了宝贵资源。益母草碱（Leonurine, LEO）是从益母草中提取的一种生物碱，已知具有抗炎、抗氧化等多种药理活性。然而，LEO是否能够缓解LIRI，特别是其作用是否与调控铁死亡有关，此前尚不明确。
为了解决这些问题，研究人员在《Journal of Endocrinology》上发表了一项研究，深入探讨了LEO在LIRI中的保护作用及机制。为了回答这些科学问题，研究团队设计并实施了一系列严谨的实验。
本研究主要应用了以下几项关键技术方法：通过建立小鼠左肺门夹闭的体内LIRI模型和肺上皮MLE-12细胞的缺氧/复氧（HR）体外模型模拟疾病过程；利用生物信息学方法（包括GEO数据库差异表达基因分析、KEGG富集分析和基因集富集分析（GSEA））筛选关键通路；采用组织病理学评分（H&E染色）、肺湿重/干重（W/D）比、支气管肺泡灌洗液（BALF）蛋白含量测定、乳酸脱氢酶（LDH）释放、髓过氧化物酶（MPO）活性及二氢乙啶（DHE）染色评估肺损伤和氧化应激；通过免疫印迹（Western blot）、免疫荧光、实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测关键蛋白及基因表达；使用BODIPY 581/591 C11和FeRhoNox-1探针分别检测细胞脂质过氧化和亚铁离子（Fe2+）水平；利用RORα基因敲除（KO）小鼠和短发夹RNA（shRNA）敲低技术验证靶点依赖性；并通过分子对接和分子动力学（MD）模拟预测LEO与RORα蛋白的直接相互作用。
效果评估：LEO对LIRI的保护作用
研究人员首先在小鼠模型中证实了LEO的治疗潜力。预处理LEO能显著改善LIRI引起的肺组织病理损伤，减轻肺水肿（表现为降低肺W/D比值和BALF蛋白浓度），减少超氧化物积累（DHE染色减弱）和中性粒细胞浸润（MPO活性下降），并降低组织损伤标志物LDH的释放，最终提高了小鼠的生存率。这些结果明确表明，LEO能有效缓解LIRI。
机制探索：LIRI与铁死亡的关联及LEO的干预
为了探寻LEO发挥作用的内在机制，研究团队对公共数据库（GSE127003）中的人肺移植样本数据进行了生物信息学分析。结果发现，铁死亡通路在LIRI样本中显著富集。体内实验进一步证实，使用铁死亡抑制剂去铁胺（Defer）能够模拟LEO的保护效果，减轻LIRI，这提示铁死亡是LIRI的关键致病环节。随后，研究发现在LIRI小鼠和HR处理的MLE-12细胞中，铁死亡正调控标志物4-羟基壬烯醛（4-HNE）和前列腺素内过氧化物合酶2（PTGS2）的表达升高，而关键抗铁死亡蛋白GPX4及其上游调控因子核因子E2相关因子2（Nrf2）的表达下降。LEO处理则能逆转这些变化，抑制铁死亡的发生。
深度机制：RORα/Nrf2/GPX4通路的枢纽作用
研究进一步深入，发现转录因子视黄酸受体相关孤儿受体α（RORα）的表达在LIRI/HR条件下下调，而LEO能使其恢复。在细胞实验中，敲低RORα会消除LEO对抗脂质过氧化和铁蓄积的保护作用。更重要的是，在RORα-KO小鼠中，LEO无法再发挥其对LIRI的保护效应，也无法抑制肺组织中铁死亡标志物的表达。这些结果强有力地证明，LEO的抗铁死亡作用依赖于RORα。分子对接和动力学模拟显示，LEO与RORα蛋白具有较好的结合亲和力和稳定的相互作用模式，提示LEO可能直接作用于RORα。
综上所述，本研究首次揭示益母草碱（LEO）能够有效减轻肺缺血再灌注损伤，其保护机制是通过直接或间接激活RORα，进而上调Nrf2和GPX4的表达，从而抑制铁死亡这一关键病理过程。讨论部分指出，该研究不仅明确了LEO的作用靶点和信号通路，将传统中药活性成分与现代细胞死亡新机制联系起来，而且为临床防治LIRI提供了新的潜在治疗策略和药物候选靶点。研究首次将RORα/Nrf2/GPX4轴确立为LIRI中调控铁死亡的关键通路，深化了对LIRI发病机制的理解。然而，作者也指出研究的局限性，如LEO与RORα相互作用的精确分子机制有待结构生物学进一步证实，以及未来需要在更接近人类的模型或临床样本中进行验证。这项研究为开发靶向RORα治疗LIRI及其他铁死亡相关疾病的新药奠定了重要的理论基础。
