低温诱导神经元坏死性凋亡的氧化应激机制：转录组学与代谢组学联合解析

本研究针对低温导致的神经元损伤机制不明问题，通过整合转录组学和代谢组学技术，揭示了NF-κB-iNOS通路介导的氧化应激在低温诱导大脑皮层神经元坏死性凋亡（necroptosis）中的关键作用。研究发现低温通过破坏鸟氨酸循环和TCA循环，导致线粒体功能障碍，为低温昏迷治疗和法医病理鉴定提供了新靶点。

　　

气候变化导致的极端低温严重威胁户外作业安全，每年全球约63%的天气相关死亡由低温暴露引起。然而，低温诱发昏迷和死亡的分子机制尚未阐明，临床缺乏针对性治疗手段，法医鉴定也缺少可靠的分子标志物。针对这一科学难题，河北医科大学法医学院法医分子鉴定协同创新中心的研究团队通过多组学整合分析，首次系统揭示了低温诱导大脑皮层神经元程序性死亡的分子机制，相关成果发表在《Cellular & Molecular Biology Letters》上。

研究采用流式细胞术和氟玉C染色确认神经元死亡类型，结合透射电镜观察超微结构变化；通过广泛靶向代谢组学检测49种差异代谢物，RNA测序分析244个差异基因；运用免疫组化、Western blot和ELISA验证关键蛋白表达；最后通过NF-κB抑制剂SC75741进行功能挽救实验。所有实验均使用C57BL/6N小鼠模型，设置对照组（CON）、低温昏迷组（HP90min）和冻死组（FD）。

【低温导致大脑皮层神经元坏死性凋亡】
流式细胞术和氟玉C染色显示低温主要引起第5层锥体细胞坏死性凋亡，且死亡比例随核心体温降低（9.97-18.81℃）而增加。透射电镜观察到核膜破裂、线粒体肿胀和自噬等典型坏死性凋亡特征，同时伴随外泌体标记蛋白CD63/CD81的显著上调。

【多组学揭示代谢与信号通路异常】
转录组学发现TNF-α、NF-κB和HIF-1信号通路显著激活，代谢组学显示鸟氨酸循环相关代谢物（N-α-乙酰-L-精氨酸、精氨琥珀酸）和TCA循环中间产物（富马酸）显著减少。整合分析表明NF-κB激活诱导型一氧化氮合酶（iNOS）过度消耗精氨酸，导致线粒体氧化损伤。

【NF-κB-iNOS轴驱动氧化应激】
免疫检测证实低温显著提升TNF-α、NF-κB p65、iNOS和3-硝基酪氨酸（3-NT）表达，伴随活性氧（ROS）、4-羟基壬烯醛（4-HNE）等氧化应激标志物升高。坏死性凋亡关键蛋白RIPK1/RIPK3/p-MLKL表达增加，caspase-8活性抑制。

【靶向干预验证机制】
NF-κB抑制剂SC75741处理显著减少神经元死亡，降低氧化应激水平，证实NF-κB是调控低温损伤的核心转录因子。

该研究首次阐明低温通过"NF-κB-iNOS-氧化应激-线粒体功能障碍"级联反应诱发神经元坏死性凋亡的分子机制。不仅为低温昏迷提供了潜在治疗靶点（如SC75741），还发现外泌体释放和L5锥体细胞特异性损伤可作为法医鉴定低温死亡的新指标。研究建立的"温度-代谢-转录"调控网络，为应对气候异常导致的健康风险提供了科学依据。