白藜芦醇通过下调铁死亡（ferroptosis）过程中的ALOX15通路，改变巨噬细胞的极化状态，从而改善高海拔缺氧性肺损伤

《International Immunopharmacology》：Baicalein ameliorates high-altitude hypoxic lung injury via macrophage polarization remodeling by downregulating ALOX15 pathway in ferroptosis

铁死亡与ALOX15在海拔缺氧性肺损伤中的作用及黄芩苷干预机制。通过动物模型和体外细胞实验，发现ALOX15促进肺泡巨噬细胞M1极化、铁死亡及炎症反应，黄芩苷抑制ALOX15表达，减轻脂质过氧化，调节巨噬细胞向M2表型转化，降低炎症指标。

　　本研究探讨了黄芩素（Baicalein）在高原缺氧性急性肺损伤（ALI）中的保护作用，特别是其对肺泡巨噬细胞极化、铁死亡（Ferroptosis）以及炎症反应的影响。通过实验分析和分子机制研究，我们发现铁死亡与肺泡巨噬细胞的功能状态密切相关，而黄芩素通过抑制ALOX15的表达，能够有效缓解铁死亡，促进巨噬细胞向抗炎的M2表型转变，从而减轻高原缺氧引起的肺损伤。这一发现为高原缺氧性肺损伤的预防和治疗提供了新的思路。

高原地区通常指海拔超过2500米的区域，其低氧环境对人体的生理机能构成了挑战。在这样的环境中，人体需要通过一系列适应性反应来维持正常的氧气摄取和利用。这些适应性反应包括增加呼吸频率、提升红细胞数量以及增强线粒体功能等。然而，个体对高原环境的适应能力存在显著差异，部分人可能会出现急性肺损伤（ALI），表现为肺间质充血、炎症细胞浸润、肺泡间隔增厚和肺水肿等病理特征。如果不及时干预，ALI可能进一步发展为高原肺水肿（HAPE），严重时甚至导致呼吸衰竭和死亡。因此，早期预防ALI显得尤为重要。目前，治疗高原缺氧性肺损伤主要依赖于降低海拔和吸氧疗法，但这些方法并不适用于所有情况。一些药物如乙酰唑胺、地塞米松和硝苯地平等虽然可以缓解症状，但其疗效有限，且缺乏针对性的预防措施。因此，深入研究高原缺氧性肺损伤的发病机制，寻找有效的干预手段，具有重要的临床意义。

近年来，越来越多的研究关注炎症级联反应、氧化应激紊乱和肺毛细血管通透性增加在高原缺氧性ALI中的作用。传统理论认为肺上皮细胞的死亡是导致肺屏障功能障碍的主要原因，但最新的研究揭示了肺泡巨噬细胞在ALI发展中的关键作用。肺泡巨噬细胞不仅参与免疫调节，还通过其极化状态影响炎症反应的进程。M1型巨噬细胞主要释放促炎因子如TNF-α和IL-6，而M2型巨噬细胞则分泌抗炎因子如IL-10和TGF-β，促进组织修复。在持续缺氧条件下，肺泡巨噬细胞可能经历异常的细胞死亡形式，如生存、焦亡或铁死亡，并伴随代谢重编程，如糖酵解增强和脂肪酸氧化抑制，这些变化可能加剧炎症反应并破坏肺屏障。然而，目前对于高原缺氧环境下肺泡巨噬细胞的铁死亡状态及其对ALI恢复的影响仍缺乏系统研究。

铁死亡是一种新型的铁依赖性程序性细胞死亡形式，与凋亡、坏死和自噬不同，其特征包括线粒体萎缩和脂质过氧化的增加。铁死亡的发生受到铁代谢、脂质代谢、抗氧化防御系统以及多种信号通路的调控。已有研究表明，铁死亡与巨噬细胞的免疫微环境之间存在复杂的双向调控关系。铁死亡细胞释放氧化脂质和损伤相关分子模式（DAMPs），这些物质能够通过TLR2/AGER受体激活巨噬细胞，促使其向促炎的M1表型极化，同时抑制M2表型的形成。然而，大多数研究主要关注巨噬细胞如何识别并清除铁死亡细胞，而忽略了巨噬细胞自身铁死亡状态对其功能的影响。因此，明确铁死亡在肺泡巨噬细胞极化和炎症反应中的作用，对于理解ALI的发病机制和开发新的治疗策略至关重要。

ALOX15是一种关键的酶，能够催化多不饱和脂肪酸的氧化，生成促铁死亡的介质，并在铁死亡的动态调控中发挥重要作用。研究表明，ALOX15在心肌缺血再灌注损伤中通过促进心肌细胞的铁死亡而加重组织损伤。在脂多糖诱导的ALI中，ALOX15通过氧化肺上皮细胞膜磷脂，加剧肺泡炎症反应，导致促铁死亡介质的生成。然而，目前尚不清楚ALOX15是否在高原缺氧条件下参与调控肺泡巨噬细胞的铁死亡，以及这种调控如何影响巨噬细胞的炎症反应和极化表型。

基于上述背景，本研究旨在探讨高原缺氧诱导的ALI机制，并进一步揭示铁死亡在肺泡巨噬细胞极化重塑中的内在调控作用。我们通过蛋白组学分析，发现铁死亡是高原缺氧性ALI发生的重要因素。随后，我们采用大鼠模型和体外系统，分析了巨噬细胞铁死亡与炎症反应之间的调控关系。实验结果显示，黄芩素能够显著下调ALOX15的表达，从而减少巨噬细胞的铁死亡，并促使巨噬细胞从促炎的M1表型向抗炎的M2表型转变，最终缓解高原缺氧引起的肺损伤。

为了验证这一假设，我们首先在大鼠模型中评估了黄芩素对ALI的预防效果。实验分为多个组别，包括对照组、ALI组、Fer-1控制组、黄芩素（40 mg/kg或80 mg/kg）控制组、Fer-1+ALI组以及黄芩素（40 mg/kg或80 mg/kg）+ALI组。通过蛋白组学分析，我们发现ALI大鼠肺组织中铁死亡相关通路显著富集。具体表现为ALOX15表达增加，同时谷胱甘肽（GSH）水平和超氧化物歧化酶（SOD）活性下降，导致活性氧（ROS）水平升高，丙二醛（MDA）含量增加，铁（Fe2+）积累，以及铁死亡负调控因子如SLC7A11、GPX4和FTH1的表达减少。这些变化在Fer-1处理后得到显著缓解，说明Fer-1能够有效抑制铁死亡。

接下来，我们评估了黄芩素对ALI的干预效果。通过分子对接实验，我们发现黄芩素能够特异性地靶向ALOX15，从而抑制其活性。在体外实验中，我们使用人肺上皮细胞系BEAS-2B和人单核白血病细胞系THP-1，模拟高原缺氧环境（1% O?），并观察黄芩素对巨噬细胞极化和炎症反应的影响。实验结果显示，黄芩素能够显著降低ALI模型中巨噬细胞的铁死亡水平，促进其向M2表型转变，并减少炎症因子的释放。此外，我们还进行了ALOX15敲低实验，发现ALOX15的减少能够促使巨噬细胞从M1向M2表型转移，从而减轻ALI的病理变化。然而，当在ALOX15敲低条件下补充外源性15-羟基二十烷酸（15-HpETE）时，这一保护效应部分被逆转，说明15-HpETE在铁死亡调控中具有重要作用。

这些结果表明，ALOX15在高原缺氧性ALI中通过促进巨噬细胞的铁死亡和M1极化，加剧了炎症反应。而黄芩素作为一种ALOX15抑制剂，能够有效缓解铁死亡，改变巨噬细胞的极化状态，从而减轻肺损伤。这一发现不仅揭示了铁死亡在ALI中的关键作用，还为开发针对高原缺氧性肺损伤的新型药物提供了理论依据。

在进一步的讨论中，我们强调了肺泡巨噬细胞在ALI中的核心地位。虽然传统研究主要关注肺上皮细胞的死亡和屏障功能障碍，但近年来的研究表明，肺泡巨噬细胞的异常激活和极化状态可能在ALI的发病机制中起着决定性作用。特别是在高原缺氧环境下，肺泡巨噬细胞的铁死亡状态可能成为炎症反应加剧的重要因素。因此，针对肺泡巨噬细胞的铁死亡调控，可能成为干预ALI的新策略。

此外，本研究还揭示了ALOX15在铁死亡调控中的关键作用。ALOX15不仅能够促进细胞内铁死亡的发生，还通过氧化肺上皮细胞膜磷脂，生成促铁死亡介质，进一步加剧炎症反应。这表明，ALOX15可能是铁死亡调控的重要靶点，其抑制可能有助于缓解ALI。然而，目前尚不清楚ALOX15是否在高原缺氧条件下直接调控肺泡巨噬细胞的铁死亡，以及其作用机制是否与体外条件相似。因此，未来的研究需要进一步探讨ALOX15在高原缺氧性ALI中的具体作用，以及其与巨噬细胞极化之间的关系。

综上所述，本研究通过实验分析和分子机制研究，揭示了高原缺氧性ALI中铁死亡与肺泡巨噬细胞极化之间的复杂关系。黄芩素作为一种ALOX15抑制剂，能够有效缓解铁死亡，改变巨噬细胞的极化状态，从而减轻肺损伤。这些发现不仅有助于理解高原缺氧性肺损伤的发病机制，还为开发新的预防和治疗策略提供了重要的理论支持。未来的研究可以进一步探讨黄芩素在高原缺氧性肺损伤中的临床应用前景，以及其与其他药物的联合使用效果，以期为高原地区居民提供更有效的健康保障。