羟基吲哚类化合物通过自由基捕获抗氧化机制抑制神经元铁死亡的构效关系研究

本研究针对神经退行性疾病中铁死亡的关键作用，系统评估了羟基吲哚类化合物（3-HI/5-HI/6-HI/7-HI）及其衍生物（血清素和5-HIAA）对神经元铁死亡的抑制作用。研究人员通过MTT、LDH、ATP-GloTM等多维度检测技术，发现3-羟基吲哚（3-HI）通过RTA（自由基捕获抗氧化）机制展现出最强效的铁死亡抑制活性（EC50低至1.6μM），为开发神经保护药物提供了新靶点。该成果发表于《Cell Death Discovery》，为阿尔茨海默病和帕金森病的治疗策略开辟了新路径。

　　

在神经退行性疾病研究领域，铁死亡（ferroptosis）作为一种由脂质过氧化驱动的程序性细胞死亡方式，已被证实与阿尔茨海默病、帕金森病等疾病的神经元丢失密切相关。尽管已知血清素等羟基吲哚衍生物具有神经保护潜力，但不同结构羟基吲哚对铁死亡的调控机制仍属空白。这一科学问题的破解，对于开发靶向铁死亡的新型神经保护剂具有重大意义。

来自美国普渡大学（Purdue University）的研究团队通过系统研究，首次揭示了羟基吲哚类化合物的抗铁死亡活性与其分子结构间的构效关系。研究发现，3-羟基吲哚（3-HI）在HT-22小鼠海马神经元和N27大鼠多巴胺能神经元中均表现出最强的铁死亡抑制效果，其作用机制主要依赖于自由基捕获抗氧化（RTA）活性，而非通过调节谷胱甘肽（GSH）代谢途径。这一重要成果发表在《Cell Death Discovery》期刊，为神经退行性疾病的干预提供了全新分子靶点。

研究人员采用多学科技术手段开展实验：通过MTT和钙黄绿素AM（calcein AM）检测细胞活力，LDH释放实验评估细胞死亡，ATP-Glo^TM生物发光法测定能量代谢；利用C11-BODIPY 581/591荧光探针监测脂质过氧化水平，ABTS法评价化合物抗氧化能力；结合mBCI荧光法检测GSH含量变化。所有实验均设置铁死亡诱导剂（erastin、RSL3、FINO2）和抑制剂Lip-1（liproxstatin-1）对照。

羟基吲哚保护erastin诱导的铁死亡

在HT-22细胞模型中，20μM浓度的3-HI、6-HI和7-HI显著抑制erastin诱导的细胞死亡（MTT检测），其中3-HI效果最佳。LDH释放实验和脂质过氧化检测证实，这些化合物能有效减轻细胞膜损伤和氧化应激，且3-HI的保护作用显著优于5-HI及其衍生物血清素（5-HT）和5-HIAA。

血清素及其代谢物的抗铁死亡活性

虽然血清素和5-HIAA对erastin、RSL3（GPX4抑制剂）和FINO2（铁氧化剂）诱导的铁死亡均表现出剂量依赖性保护作用，但其EC₅₀值（分别为257μM和1454μM对抗RSL3）远高于3-HI（3.5μM），提示5位羟基取代会降低抗铁死亡效能。

羟基吲哚的构效关系解析

系统比较显示，不同羟基位置对活性影响显著：3-HI（EC₅₀=1.6μM对抗FINO2）>7-HI>6-HI>5-HI。在N27细胞中该趋势保持一致，证实3-HI的卓越活性具有跨细胞系普适性。值得注意的是，6-HI是唯一能提升GSH水平的化合物，但该特性与其抗铁死亡效果无直接关联。

机制研究揭示RTA主导作用

ABTS自由基清除实验证实所有羟基吲哚均具有抗氧化能力。特别发现，尽管3-HI在细胞实验中表现最优，但其体外ABTS清除活性反而最低，说明其抗铁死亡效能还涉及其他细胞特异性机制。在排除铁死亡的线粒体毒性模型中（rotenone处理），羟基吲哚无保护作用，进一步证实其作用具有铁死亡特异性。

这项研究首次建立了羟基吲哚类化合物的抗铁死亡构效关系图谱，其中3-HI的卓越活性尤为引人注目。该发现不仅深化了对内源性神经保护物质作用机制的理解，更重要的是为神经退行性疾病的治疗提供了可药物化的先导化合物。研究揭示的RTA主导机制，为开发靶向脂质过氧化的神经保护剂指明了新方向。未来研究可进一步探索3-HI衍生物的优化改造，以及其在中枢神经系统疾病动物模型中的治疗效果，推动这一重要发现向临床转化。