Roflumilast通过激活AMPK/Nrf2/HO-1通路抑制神经元铁死亡促进脊髓损伤后运动功能恢复的机制研究

脊髓损伤(SCI)后神经元铁死亡(ferroptosis)是导致神经功能缺损的关键因素。为解决临床缺乏安全有效干预策略的问题，研究人员通过体外RSL3诱导PC12细胞铁死亡模型和Allen法大鼠SCI模型，发现Roflumilast通过激活AMPK/Nrf2/HO-1信号通路，显著抑制ACSL4/PTGS2表达并上调GPX4/FTH1，改善线粒体功能与氧化应激，最终促进运动功能恢复。该研究为SCI治疗提供了新型药物靶点。

　　

脊髓损伤被称为"不死的癌症"，患者常面临终身瘫痪的残酷现实。尽管科学家们已发现细胞程序性死亡是导致神经功能丧失的元凶，但究竟哪种死亡方式在脊髓损伤中起主导作用仍存争议。近年来，一种铁依赖的新型细胞死亡方式——铁死亡(ferroptosis)引起广泛关注。脊髓损伤后的出血环境造就了铁过载的"温床"，而富含多不饱和脂肪酸的神经元就像"干燥的柴火"，极易在氧化应激的"火星"下引发铁死亡。虽然甲基强的松龙等传统药物曾被寄予厚望，但其疗效争议与副作用令人却步；铁螯合剂虽能缓解铁过载，却可能带来新的健康隐患。面对这一治疗困境，中国的研究团队将目光投向了老药新用的策略。

研究人员选择已获批治疗慢性阻塞性肺病的磷酸二酯酶4(PDE4)抑制剂Roflumilast作为研究对象。这种药物具有高生物利用度和快速组织分布等药代动力学优势，且在阿尔茨海默病等神经系统疾病中已显示出神经保护潜力。通过体外RSL3诱导的PC12细胞铁死亡模型和Allen法构建的大鼠脊髓损伤模型，研究团队系统评估了Roflumilast的治疗效果及其分子机制。

关键技术方法包括：RSL3诱导PC12细胞建立体外铁死亡模型；CCK-8法检测细胞活力；流式细胞术检测活性氧(ROS)和脂质过氧化物；Western blot分析蛋白表达；改良Allen法构建大鼠SCI模型；Basso-Beattie-Bresnahan(BBB)评分评估运动功能。

【细胞培养和分组】
研究发现，110 nM RSL3可使PC12细胞存活率降至约50%，而0.5-10 μM Roflumilast预处理能显著改善细胞活力。透射电镜显示药物处理可逆转铁死亡特征性的线粒体嵴减少现象。

【Roflumilast改善体外铁死亡模型中PC12细胞的存活率】
实验证实Roflumilast能剂量依赖性地降低细胞内铁离子、ROS和脂质过氧化物水平，同时下调促铁死亡蛋白ACSL4和PTGS2表达，上调抑铁死亡蛋白GPX4和FTH1。机制研究发现，药物通过激活AMPK/Nrf2/HO-1信号通路发挥保护作用，而AMPK抑制剂Compound C可阻断这一效应。

【讨论】
研究揭示了脊髓损伤后复杂的病理生理机制，指出铁死亡是急性期神经元死亡的重要形式。与传统治疗药物相比，Roflumilast具有多重优势：不仅能抑制炎症反应，还可直接调控铁死亡关键通路，且副作用更小。特别值得注意的是，AMPK/Nrf2/HO-1通路的激活可能是其发挥神经保护作用的核心机制。

【结论】
该研究首次证实Roflumilast通过AMPK/Nrf2/HO-1通路抑制神经元铁死亡，促进脊髓损伤后运动功能恢复。这一发现不仅为理解脊髓损伤的发病机制提供了新视角，也为临床治疗提供了潜在的新型治疗策略。由于Roflumilast已是临床获批药物，其转化应用前景值得期待。研究结果发表在《Cellular Signalling》期刊，由YaoNan Han、XingTong Wang和DeShui Yu等学者共同完成。