胆固醇与24S-OHC通过铁代谢失衡及Erk-NF-κB通路诱导神经元凋亡与坏死性凋亡而非铁死亡的机制研究

本研究针对帕金森病中多巴胺能神经元丢失与铁沉积的病理机制，探索胆固醇及其代谢物24S-OHC对神经元死亡模式的影响。研究人员通过体外实验发现，尽管二者显著升高细胞内铁水平并激活氧化应激，却未诱发铁死亡，而是通过Erk-NF-κB通路促进炎症因子表达（IL-1β、IL-6）并激活凋亡（caspase-3/Bax/Bcl-2）与坏死性凋亡（RIPK1/RIPK3/p-MLKL）途径。铁螯合剂DFO可部分抑制凋亡但无法阻断坏死性凋亡，为神经退行性疾病治疗提供了新靶点。

　　

胆固醇及其氧化代谢产物24S-羟基胆固醇（24S-OHC）能够诱导神经元发生凋亡（apoptosis）和坏死性凋亡（necroptosis），但尽管引起细胞内铁水平升高，却并未触发铁死亡（ferroptosis）。

研究聚焦于帕金森病（PD）的核心病理特征——黑质（substantia nigra, SN）多巴胺能神经元的选择性丢失，以及脑内铁沉积的关键作用。过量铁会促进活性氧（ROS）生成并导致细胞损伤，而脑内胆固醇代谢异常也与中枢神经系统疾病密切相关，但其机制尚未明确。

实验采用SH-SY5Y细胞系和原代培养的中脑腹侧（ventral mesencephalon, VM）神经元，通过CCK-8法检测细胞活力，流式细胞术测量ROS水平，蛋白质印迹（western blot）分析铁死亡、凋亡和坏死性凋亡相关蛋白表达，实时荧光定量PCR（real-time PCR）检测促炎细胞因子mRNA水平。

结果表明，胆固醇或24S-OHC处理后的神经元中，铁调节蛋白1（IRP1）、转铁蛋白受体1（TfR1）、二价金属转运蛋白1（DMT1）和铁蛋白（ferritin）表达均上升，而铁输出蛋白 ferroportin 1（FPN1）表达下降，导致细胞内铁积累。然而，铁死亡关键指标——谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）、溶质载体家族7成员11（SLC7A11/x-CT）、铁死亡抑制蛋白1（FSP1）和丙二醛（MDA）均未发生显著变化。

胆固醇处理激活了Erk-NF-κB通路，并上调了白细胞介素1β（IL-1β）和IL-6的表达；而24S-OHC则显著提高了 cleaved caspase-3、Bax/Bcl-2比值、受体相互作用蛋白激酶1（RIPK1）、RIPK3和磷酸化混合系列激酶样结构域（p-MLKL）的水平。形态学观察进一步证实了神经元出现核膜破裂、染色质凝集、细胞器肿胀、胞质空泡化和内容物外溢等凋亡与坏死性凋亡典型特征。

值得注意的是，铁螯合剂去铁胺（deferoxamine, DFO）共处理可部分降低 cleaved caspase-3 表达，但无法抑制 p-MLKL 的上调。这表明尽管铁参与了凋亡过程，却并非坏死性凋亡的主要驱动因素。

该研究揭示了胆固醇和24S-OHC通过激活IRP1调控铁代谢、促进ROS生成，进而引发炎症反应和两种程序性死亡途径的机制，为神经退行性疾病的治疗策略提供了新的理论依据。