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【目的】脊髓损伤(Spinal cord injury,SCI)发病率高,死亡率高,致残率高,目前临床上尚无有效药物。细胞死亡是SCI继发性损伤重要机制。目前发现凋亡、坏死及自噬等死亡通路,均发挥不同程度的作用,铁死亡(Ferroptosis)是近年来发现的一种由铁依赖的脂质氧化损伤引起的细胞死亡模式。去铁胺(Deferoxamine,DFO)是一种临床上治疗铁过载疾病的药物,也是一种铁死亡抑制剂,前期研究证明其可用于修复大鼠SCI,但是具体机制待进一步阐明,本课题旨在证明铁死亡在SCI中的作用,并探索DFO能否通过抑制铁死亡修复SCI,为SCI病理机制提供新的理论并进一步探究DFO修复SCI的机制。【方法】体内实验:实验采用8周龄体重240克左右雌性Wistar大鼠,建立脊髓胸10节段脊髓损伤大鼠模型,随机分为3组:假手术(Sham)组、对照(SCI)组和实验(DFO)组。其中Sham组只进行椎板切除,而不进行打击损伤,其中DFO组打击损伤后采用DFO(100mg/kg)腹腔注射,而SCI组则打击损伤后采用同等剂量的生理盐水腹腔注射。通过透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)观察脊髓损伤后线粒体变化;通过脊髓损伤节段总铁离子检测观察DFO对铁离子浓度的降低作用;通过谷胱甘肽(Glutathione,GSH)检测试剂盒及Western blot检测各组种铁死亡相关标志物GSH、谷胱甘肽过氧化物酶4(Glutathione peroxidase 4,GPX4)、胱氨酸谷氨酸逆转运体轻链蛋白(Cystine/glutamate antiporter system light chain,xCT)的变化情况;通过RT-PCR检测各组中6个铁死亡特异性线粒体基因cs、ttc35、rpl8、atp5g3、acsf2、ireb2的表达情况;通过神经元核心抗原(Neuronal nuclear antigen,NeuN)免疫荧光观察DFO对神经元的保护作用;通过BBB行为学评分观察DFO对脊髓损伤大鼠运动功能的恢复作用。体外实验:实验采用孕16天的C57小鼠,分离、提取及培养大脑皮层神经元,将细胞培养至5天后进行处理。实验主要分为两部分,第一部分为建立erastin诱导的神经元铁死亡模型,分为PBS组、DMSO组及不同浓度erastin处理组:通过MTT检测处理后细胞活性的变化;通过NeuN及β-III-Tubulin免疫荧光观察细胞存活数量及轴突长度变化;通过检测细胞活性氧(Reactive oxygen species,ROS)水平观察脂质过氧化反应的情况;通过Western blot检测铁死亡蛋白标志物xCT、GPX4的变化情况。第二部分观察DFO能否通过抑制erastin诱导的铁死亡保护神经元,分为PBS组、DMSO组、erastin组、erastin+坏死性凋亡抑制剂(Necrostatin-1)组、erastin+凋亡抑制剂(Z-DEVD-FMK)组、erastin+DFO组:观察内容同第一部分。【结果】体内部分:电镜观察发现,损伤的脊髓与Sham组相比具有溶血、线粒体皱缩及线粒体嵴减少等现象;SCI组大鼠脊髓组织总铁离子含量与Sham组相比显著升高(P<0.001),而DFO治疗后显著下降(P<0.001);SCI组大鼠脊髓组织铁死亡负调控因子GPX4及xCT表达与Sham组相比显著降低(P<0.05),DFO治疗可使GPX4、xCT及GSH表达显著升高(P<0.001);RT-PCR结果显示SCI后铁死亡特异性线粒体基因cs、ttc35、rpl8、atp5g3的mRNA表达与Sham组相比无上升趋势,acsf2以及ireb2的mRNA水平显著升高(P<0.05),并在DFO治疗后显著下降(P<0.05);NeuN免疫荧光观察发现与Sham组相比损伤的脊髓组织神经元数量减少,DFO治疗使神经元数量升高;行为学评分结果显示DFO治疗显著改善了大鼠后肢运动功能。体外部分:当erastin处理大脑皮层神经元的浓度为50uM、时间为48h时,与DMSO组相比,观察到细胞活性显著下降(P<0.001),细胞数量减少、轴突长度缩短,ROS水平显著升高(P<0.001),xCT与GPX4蛋白表达也显著下降(P<0.001);在此基础上,使用50uM Necrostatin-1、Z-DEVD-FMK及DFO预处理神经元后再加erastin观察发现,与erastin组相比,DFO组神经元细胞活性显著升高(P<0.001),轴突长度增加(P<0.01),ROS水平显著降低(P<0.001),而erastin+Necrostatin-1、erastin+Z-DEVD-FMK则无明显变化,此外与erastin组相比,DFO处理后xCT与GPX4表达显著升高。【结论】1.基于SCI后存在铁离子浓度升高、线粒体皱缩、铁死亡信号通路激活等铁死亡特征性变化,证明铁死亡存在SCI中;2.DFO可降低SCI后铁离子水平,通过抑制铁死亡信号通路,促进大鼠运动功能的恢复,从而修复脊髓损伤;3.Erastin在处理浓度为50uM、处理时间为48h时可诱导胎鼠大脑皮层神经元发生铁死亡,且具有特异性,从而成功建立神经元铁死亡模型,并证明铁死亡抑制剂DFO可通过抑制erastin诱导的铁死亡对其发挥保护作用。