SIRT2通过去乙酰化NF-κB p65抑制铁死亡促进脊髓损伤修复的分子机制研究

《BMC Neurology》：Molecular regulatory mechanism of the SIRT2/NF-κB p65 signaling pathway in ferroptosis-promoted spinal cord injury repair

本研究针对脊髓损伤（SCI）后神经功能恢复难题，发现SIRT2过表达可通过促进NF-κB p65去乙酰化，抑制铁死亡关键标志物4HNE表达并上调GPX4，从而减轻氧化应激和神经元凋亡。在SCI大鼠模型中，鞘内注射SIRT2过表达腺病毒显著改善运动功能恢复，为脊髓损伤治疗提供了新的靶点策略。

　　

当脊髓受到严重创伤时，不仅会造成即刻的机械性损伤，更棘手的是会引发一系列复杂的次级损伤反应。其中，铁死亡（ferroptosis）这种新发现的铁依赖性程序性细胞死亡方式，近年来被证实在中枢神经系统疾病中扮演重要角色。脊髓损伤后，铁离子过量积累会通过芬顿反应产生大量活性氧（ROS），导致脂质过氧化爆发，最终引发神经元死亡。然而，如何有效调控这一病理过程仍是当前研究的难点。

在这项发表于《BMC Neurology》的研究中，Shi等研究者将目光投向了去乙酰化酶SIRT2。已有研究表明SIRT2在神经炎症和细胞凋亡中起关键作用，但其是否通过调控蛋白质乙酰化状态来影响脊髓损伤后的铁死亡过程，尚不明确。研究团队通过巧妙的实验设计，首次揭示了SIRT2通过去乙酰化核因子κB（NF-κB）p65蛋白，进而抑制铁死亡、促进脊髓损伤修复的新机制。

为验证这一假设，研究人员采用了多种关键技术方法：利用重组腺病毒载体在PC12细胞和大鼠脊髓损伤模型中过表达SIRT2；通过蛋白质印迹（Western blot）和定量PCR技术检测乙酰化NF-κB p65、GPX4和4HNE等关键分子表达；采用细胞计数试剂盒（CCK-8）评估细胞活力；通过酶联免疫吸附试验（ELISA）测定铁、谷胱甘肽（GSH）和丙二醛（MDA）水平；利用透射电镜观察超微结构变化；并采用BBB评分和斜面实验评估大鼠运动功能恢复情况。

SIRT2过表达抑制铁死亡后PC12细胞的氧化应激

研究人员首先成功构建了SIRT2过表达重组腺病毒，并在PC12细胞中验证了其过表达效率。通过使用铁死亡诱导剂RSL3处理细胞模拟脊髓损伤后的病理状态，发现SIRT2过表达可显著提高超氧化物歧化酶（SOD）活性，降低活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）水平。而当加入SIRT2抑制剂AK-7后，这种保护作用被逆转，表明SIRT2在缓解氧化应激中起关键作用。

SIRT2过表达通过NF-κB p65去乙酰化抑制PC12细胞铁死亡

进一步机制探索发现，SIRT2过表达可显著降低乙酰化NF-κB p65水平，同时上调铁死亡关键抑制蛋白GPX4的表达，下调脂质过氧化产物4HNE水平。Western blot结果证实，SIRT2过表达组乙酰化NF-κB p65和4HNE蛋白表达下降，而GPX4表达上升。这些结果表明SIRT2可能通过去乙酰化NF-κB p65来抑制铁死亡。

SIRT2过表达腺病毒可抑制脊髓损伤大鼠的铁死亡

在动物实验中，研究人员在大鼠脊髓损伤后通过鞘内注射给予SIRT2过表达腺病毒。结果显示，SIRT2过表达可显著降低脊髓组织中乙酰化NF-κB p65和4HNE水平，提高GPX4表达。同时，铁和MDA含量显著降低，GSH水平回升，表明铁死亡过程受到抑制。

SIRT2过表达抑制SCI大鼠神经元变性并促进运动功能恢复

组织学分析显示，SIRT2过表达可显著增加脊髓组织中神经元数量，减轻病理损伤。透射电镜观察发现，SIRT2过表达组线粒体结构接近正常，而损伤组线粒体表现出典型的铁死亡特征：皱缩、膜密度增加、嵴减少。行为学测试表明，SIRT2过表达大鼠在BBB评分和斜面实验中的表现显著优于损伤组，说明运动功能得到明显改善。

本研究系统阐明了SIRT2通过去乙酰化NF-κB p65抑制铁死亡、促进脊髓损伤修复的分子机制。这一发现不仅深化了对蛋白质乙酰化修饰在神经损伤中作用的理解，也为脊髓损伤的治疗提供了新的靶点。SIRT2作为可调控的蛋白去乙酰化酶，其激动剂的开发可能成为未来脊髓损伤治疗的新方向。此外，该研究提出的SIRT2/NF-κB p65信号通路为理解其他中枢神经系统疾病中铁死亡的调控机制提供了重要参考。

需要注意的是，该研究主要基于动物模型和细胞实验，其转化临床应用仍需进一步研究。同时，SIRT2在神经系统中的作用具有背景依赖性，在不同疾病阶段可能发挥不同功能，这些因素在未来的研究中都需要充分考虑。总体而言，这项研究为脊髓损伤的分子治疗策略开发提供了重要的实验依据和理论支持。