低浓度臭氧通过AMPK-mTOR通路缓解缺氧复氧诱导的心肌细胞铁死亡

这篇研究揭示了低浓度臭氧（O3）通过调控AMPK-mTOR通路抑制心肌细胞铁死亡（ferroptosis），从而缓解缺氧复氧（H/R）损伤的创新机制。实验证实，20 μg/ml臭氧显著提升细胞活力，降低氧化应激（ROS）和铁离子（Fe2+）积累，并通过激活AMPK-mTOR信号上调GPX4、SLC7A11等关键蛋白表达。研究为心肌缺血再灌注损伤（IRI）提供了潜在治疗靶点，凸显臭氧在心血管疾病中的多靶点治疗价值。

　　

背景

急性心肌梗死（AMI）引发的缺氧复氧（H/R）损伤是心血管疾病恶化的关键因素。近年研究发现，铁死亡（ferroptosis）——一种铁依赖的脂质过氧化驱动的新型细胞死亡方式，在H/R损伤中起核心作用。臭氧（O₃）作为双刃剑分子，低浓度时表现出抗氧化和抗炎潜力，但其在心肌铁死亡中的作用机制尚不明确。

方法

研究采用H9c2心肌细胞构建H/R模型，通过CCK-8和流式细胞术筛选臭氧最佳浓度（20 μg/ml）。利用铁死亡诱导剂Erastin和AMPK抑制剂dorsomorphin，结合Western blot、qPCR和Ferro-Orange探针，检测GPX4、SLC7A11、AMPK/mTOR通路蛋白及Fe²⁺水平变化。

结果

臭氧缓解H/R诱导的心肌细胞死亡
20 μg/ml臭氧使细胞存活率提升1.5倍（P<0.005），凋亡率降低40%。Erastin处理显著逆转臭氧保护作用，证实臭氧通过抑制铁死亡起效。

调控铁代谢关键靶点
臭氧组GPX4蛋白表达增加2.1倍（P<0.05），SLC7A11 mRNA上调80%（P<0.005），同时DMT1介导的Fe²⁺内流减少63%（P<0.01）。免疫荧光显示AMPK核转位增强，伴随mTOR磷酸化抑制。

ROS-AMPK-mTOR轴机制
臭氧使细胞内ROS降低55%（P<0.005），GSH水平恢复至对照组90%。dorsomorphin完全阻断臭氧效应，导致GPX4表达回落至基线水平（P<0.005），证实AMPK是臭氧作用的核心枢纽。

讨论

该研究首次揭示臭氧通过"ROS-AMPK-mTOR-FPN1/GPX4"级联反应抑制铁死亡。相较于既往关注的Nrf2通路，AMPK调控为臭氧治疗提供了新视角。值得注意的是，臭氧对AMPK的激活呈剂量依赖性，20 μg/ml既能有效抗氧化，又避免高浓度毒性，这与临床医用臭氧的"hormesis效应"理论一致。

局限与展望

研究未检测AMPK磷酸化状态，且缺乏动物模型验证。未来需探索臭氧对不同亚细胞器（如线粒体）铁代谢的影响，以及与其他程序性死亡（如凋亡、焦亡）的交互作用。

结论

低浓度臭氧通过靶向AMPK-mTOR通路重塑心肌铁代谢稳态，为心肌缺血再灌注损伤提供了兼具抗氧化和抗铁死亡的双重治疗策略。这一发现为臭氧在心血管精准医疗中的应用奠定了理论基础。