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本研究聚焦于缺血性卒中（IS）中铁死亡相关生物标志物的鉴定及其对免疫浸润的影响，揭示了Nfe2l2/HO-1通路在抑制铁死亡和炎症中的关键作用，为IS治疗提供了新靶点
缺血性卒中（IS）是全球致死和致残的主要原因之一，目前治疗选择有限。铁死亡是一种铁依赖性、非凋亡的细胞死亡方式，与多种神经系统疾病相关，但在IS中的作用尚不明确。哈尔滨医科大学第四附属医院的研究人员通过生物信息学分析、动物模型验证和多种实验技术，鉴定出5个铁死亡相关差异表达基因（DEFRGs），并发现Nfe2l2/HO-1通路在抑制铁死亡和炎症中发挥重要作用，为IS的早期诊断和治疗提供了新思路。该研究发表在《BMC Medical Genomics》上。
研究背景：
缺血性卒中（IS）是全球致死和致残的主要原因之一，其病理机制复杂，涉及兴奋性氨基酸毒性、炎症反应、自由基损伤、神经元死亡和线粒体能量代谢紊乱等。目前，溶栓和血管内取栓是急性缺血性卒中（AIS）的主要再灌注策略，但由于时间窗限制，仅对少数患者有效。铁死亡是一种新发现的细胞死亡方式，其特征是铁依赖性脂质活性氧（ROS）的积累，与阿尔茨海默病、帕金森病、脑出血和创伤性脑损伤等多种神经系统疾病相关，但在IS中的作用尚不清楚。此外，目前缺乏用于早期识别IS的铁死亡相关生物标志物。
研究方法：
研究人员从基因表达数据库（GEO）中获取IS转录组数据集，筛选出差异表达基因（DEGs）并与铁死亡相关基因进行交集分析，获得IS相关的铁死亡相关差异表达基因（DEFRGs）。通过蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析，筛选出5个关键DEFRGs，包括Rela、Jun、Myc、Stat3和Nfe2l2。利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，全面绘制细胞群体图谱，并结合基因集富集分析（GSEA）、miRNA预测等方法，深入分析这些基因的功能和通路。此外，研究人员构建了短暂性大脑中动脉闭塞（tMCAO）小鼠模型，采用多种实验技术，如Western blot、线粒体变化分析、苏木精-伊红（H&E）染色、尼氏（Nissl）染色、ROS荧光染色、免疫组化分析和实时定量聚合酶链反应（qRT-PCR）等，验证了铁死亡在IS进展中的作用。
研究结果：
铁死亡相关基因鉴定：研究人员从619个铁死亡相关基因中筛选出66个与IS相关的DEFRGs，并通过PPI网络分析和功能富集分析，确定了5个关键DEFRGs，其中Nfe2l2（核因子E2相关因子2类似物）被认为是最有潜力的IS诊断生物标志物。
Nfe2l2/HO-1通路的调控作用：通过GSEA分析发现，Nfe2l2与铁死亡、TNF-α、IL-17和MAPK信号通路密切相关。实验结果表明，激活Nfe2l2可以抑制铁死亡标志物COX2和TFR1的表达，同时上调铁蛋白重链（FTH1）的表达，减少ROS的产生，并减轻脑组织的氧化损伤。
免疫浸润分析：研究人员发现，在IS组中，树突状细胞（DCs）、M2型巨噬细胞和单核细胞的比例显著增加，且与铁死亡相关基因密切相关，提示免疫细胞浸润在IS中的重要作用。
动物模型验证：在tMCAO小鼠模型中，激活Nfe2l2可以显著减轻脑组织损伤，改善神经功能缺损，并减少炎症因子TNF-α和IL-17的表达。此外，Nfe2l2激活还可以通过上调HO-1的表达来抑制铁死亡，保护脑组织免受缺血再灌注损伤。
研究结论：
本研究通过生物信息学分析和动物模型验证，揭示了铁死亡在缺血性卒中中的重要作用，并发现Nfe2l2/HO-1通路是抑制铁死亡和炎症的关键机制。Nfe2l2作为潜在的生物标志物和治疗靶点，为IS的早期诊断和治疗提供了新的方向。未来的研究可以进一步探索Nfe2l2/HO-1通路在其他神经系统疾病中的作用，并开发针对该通路的药物，以改善IS患者的预后。
