弥散磁共振成像揭示了实验性自身免疫性脑脊髓炎中对早期铁死亡抑制的阶段依赖性微观结构响应

《Brain, Behavior, and Immunity》：Diffusion MRI reveals stage-dependent microstructural responses to early ferroptosis inhibition in experimental autoimmune encephalomyelitis

　　早期抑制铁死亡可限制实验性自身免疫性脊髓炎（EAE）造成的损伤。7.0 T 扩散张量成像揭示了急性扩散率升高与慢性各向异性降低的特征性改变。铁死亡相关的分子变化先于明显的铁沉积发生。Liproxstatin-1 可减少小胶质细胞激活、脱髓鞘以及铁蓄积。扩散张量成像可无创检测对治疗有应答的脑部损伤。## 引言多发性硬化（MS）是一种中枢神经系统（CNS）的慢性炎性脱髓鞘疾病，其特征为免疫细胞浸润、进行性神经退变以及长期神经功能障碍（Molina Galindo 等，2024；Montalban 等，2025）。尽管目前的治疗疾病进展药物通过靶向周围免疫系统可有效减少急性复发，但对持续性神经炎症和慢性轴突退变——即不可逆神经功能障碍的主要驱动因素——的保护作用有限（Cagol 等，2025；De Meo 等，2025）。因此，亟需探索关键病理机制并确定针对进展型 MS 的新型神经保护策略。铁稳态在 MS 中常发生失调，过量铁蓄积促进氧化应激和神经毒性（Bj?rklund 等，2025；Burgetova 等，2023）。铁死亡是一种依赖于铁、由致命性脂质过氧化驱动的调控性细胞死亡形式，近年来被发现是 MS 及其动物模型——实验性自身免疫性脊髓炎（EAE）——中少突胶质细胞丢失、脱髓鞘及神经退变的关键机制（Jhelum 等，2023；Luoqian 等，2022）。此外，铁死亡的核心生化特征为谷胱甘肽耗竭和谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）失活，从而导致细胞膜中含有多不饱和脂肪酸的磷脂发生不受控制的脂质过氧化，最终引起膜损伤和细胞死亡（Chen，2026；Wang 等，2023）。既往研究已表明，在 EAE 早期阶段，中枢神经系统内即可检测到铁死亡相关分子标志物的显著改变，这些改变可能先于明显神经功能缺损的发生（Emamnejad 等，2024；Luoqian 等，2022）。Woo 等（2024）进一步报道，在慢性阶段，铁死亡可能与持续性炎症环境密切相关。与此一致的是，在 MS 患者中，酰基辅酶 A 合成酶长链家族成员 4（ACSL4）和 4-羟基壬烯醛在大脑组织、血清及脑脊液中的水平显著升高，并与疾病严重程度及神经影像学病变负荷密切相关（Hendrickx 等，2017；Van San 等，2023）。这些发现表明，铁死亡在 EAE 进展过程中发挥着动态的、阶段依赖性的作用，提示靶向铁死亡可能成为保护炎性脱髓鞘疾病中白质（WM）完整性的有前景的治疗策略。鉴于扩散张量成像（DTI）能够敏感且无创地检测白质纤维束的微结构改变，它已被越来越多地应用于体内白质完整性的评估（Ocampo-Pineda 等，2025；van der Weijden 等，2022）。通过量化各向异性分数（FA）和平均扩散率（MD）等指标，DTI 能够检测轴突完整性和髓鞘化的细微改变，并已在 EAE 模型中用于表征脱髓鞘和神经轴突损伤方面显示出应用价值（Chuhutin 等，2020）。高场 7.0 T 磁共振成像（MRI）进一步提高了空间分辨率和检测灵敏度，从而使得在体内对疾病相关病理改变和治疗效应进行纵向和定量评估成为可能。然而，尽管在脱髓鞘疾病中铁死亡和神经影像学方面已取得进展，仍有若干关键问题悬而未决。首先，EAE 进展过程中铁死亡相关白质微结构损伤的时空动态特征尚未得到充分表征。其次，使用铁死亡抑制剂（如 Liproxstatin-1，简称 Lip-1）进行铁死亡抑制的最佳治疗时间窗尚不明确，尤其是早期干预与晚期干预之间的差异。第三，尚无研究确立高场 DTI 能否作为无创影像生物标志物来监测 EAE 中铁死亡抑制后的病理改变和治疗疗效。在本研究中，我们采用 7.0 T DTI 结合组织病理学和分子分析，研究了髓鞘少突胶质细胞糖蛋白肽段 35–55（MOG35-55）诱导的 EAE 小鼠中，早期与晚期 Lip-1 干预的神经保护效应。我们发现，早期 Liproxstatin-1 治疗在临床、病理和微结构方面提供的保护作用均优于延迟治疗。疾病高峰期的平均扩散率（MD）和径向扩散率（RD）升高与铁死亡相关分子改变及急性炎性脱髓鞘损伤相吻合，而持续的 FA 降低和明显的铁沉积则主要出现在慢性阶段。分子分析进一步显示，在明显铁沉积之前已出现动态的 ACSL4/GPX4 改变，支持铁死亡相关信号通路与可见铁蓄积之间存在时间上的分离。我们的研究结果可能为靶向铁死亡的治疗策略以及进展型 MS 的无创影像评估提供新的见解。## 章节摘要### 动物共从重庆医科大学实验动物中心购入 65 只雌性 C57BL/6 小鼠，其中 50 只用于 EAE 诱导，15 只为健康对照小鼠。在健康对照小鼠中，9 只组成第 20 天对照组，另设 6 只年龄匹配小鼠组成独立队列，作为第 30 天终点的组织病理学对照。小鼠在 24°C、12 小时光/暗周期条件下于独立通风笼具中饲养，可自由### Lip-1 治疗可改善 EAE 临床评分铁死亡抑制剂 Lip-1 显著减轻了 EAE 表型。如 EAE 小鼠的临床结局所示，临床评分和体重变化清晰地展现了不同治疗方案的差异性疗效（图 1C、D）。EAE 发病通常出现在诱导后约第 10 天，神经症状从轻微的尾部无力逐渐进展至严重的肢体瘫痪。EAE 组小鼠的临床评分呈进行性升高### 讨论铁死亡已成为多发性硬化（MS）及其临床模型 EAE 中神经退变的关键机制；然而，铁死亡性损伤的时空动态特征、其无创检测方法以及干预的最佳治疗时间窗仍尚不明确。在本研究中，我们将 7.0 T DTI 与组织病理学和分子分析相结合，表征了 MOG35–55 诱导的 EAE 中与阶段相关的微结构损伤以及 Lip-1 的治疗反应。三项主要发现### 结论综上所述，我们的研究结果表明，铁死亡相关信号通路可能参与了 EAE 早期神经退行性改变、脱髓鞘及微结构损伤。从临床早期阶段开始使用铁死亡抑制剂 Lip-1 进行早期干预，可有效减轻临床严重程度、抑制炎症浸润、保护髓鞘完整性并逆转铁死亡相关蛋白的异常表达；而晚期干预仅能提供部分### 声明生成式人工智能及人工智能辅助技术在稿件撰写过程中的使用在本研究准备过程中，作者使用了 DeepSeek-V3.2 进行语言润色。作者对输出内容进行了审阅和编辑，并对已发表文章的完整内容承担全部责任。### 研究资助- 重庆市自然科学基金（项目编号：CSTB2024NSCQ-MSX0052）- 重庆市医学科研项目（重庆市卫生健康委员会与重庆市科学技术局联合项目）（项目编号：2024MSXM074、2026MSXM092）- 国家自然科学基金（项目编号：82572195）### CRediT 作者贡献声明**陶金宇：** 原稿撰写、方法论、形式分析、数据整理、概念构思。**杜润：** 形式分析、数据整理。**熊俊伟：** 形式分析、数据整理。**王梦豪：** 形式分析、数据整理。**曹志乐：** 形式分析、数据整理。**何桂琼：** 资源支持。**李永梅：** 审阅与编辑、监督指导、资源支持、经费获取、概念构思。**曾春：** 审阅与编辑、监督指导、项目管理、方法论，### 未引用参考文献Cui 等，2021a；Cui 等，2021b。## 利益冲突声明作者声明不存在已知的相互竞争的财务利益关系或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。## 致谢我们衷心感谢大坪医院为本研究提供的 MRI 扫描协助和技术支持。---陶金宇 | 杜润 | 熊俊伟 | 王梦豪 | 曹志乐 | 何桂琼 | 李永梅 | 曾春