苦参酮通过STING相关信号与LCN2调控微胶质细胞铁死亡减轻视网膜缺血再灌注损伤

《Visual Neuroscience》：Kurarinone as a potential therapeutic agent targeting the retinal neurovascular unit in ischemic conditions

　　

神经炎症和铁死亡促进青光眼中的视网膜神经节细胞（RGC）退变。苦参酮（KU）是来源于苦参（Sophora flavescens）的生物活性黄烷酮，具有抗炎特性，但其在视网膜缺血中的神经保护作用尚不清楚。研究人员采用急性眼高压诱导的视网膜缺血再灌注（RIR）损伤小鼠模型，评估KU预处理对视网膜结构、RGC存活、胶质细胞活化、氧化应激、线粒体形态和铁稳态的影响。单细胞RNA测序（scRNA-seq）用于识别候选转录程序。研究人员使用氧糖剥夺/复氧（OGD/R）刺激的BV-2微胶质细胞，并通过药理学调控干扰素基因刺激因子（STING）和脂质运载蛋白2（LCN2）开展机制实验。KU在RIR后保留视网膜结构，减少RGC丢失和细胞死亡，并减轻氧化应激和胶质细胞活化。单细胞分析识别出炎症和铁死亡相关转录程序，尤其在小胶质细胞中，这些程序在KU处理的视网膜中发生改变。在OGD/R处理的微胶质细胞中，KU减少活性氧（ROS）和细胞内Fe²⁺积累，增加膜铁转运蛋白（FPN）和谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4），并抑制转铁蛋白受体1（TfR1）、铁蛋白重链1（FTH1）、LCN2和磷酸化STING（p-STING）。药理学调控STING与这些保护效应的变化相关，而抑制LCN2改善铁稳态相关蛋白表达，且未显著影响p-STING。这些发现支持STING相关信号和LCN2相关铁失调在KU介导的对抗RIR诱导视网膜神经退行性变保护中的潜在作用。

研究背景与目的：青光眼（glaucoma）是一组以视网膜神经节细胞（RGC）进行性退变和视野缺损为特征的视神经病变，现有临床治疗主要限于降眼压。实验证据提示氧化应激、免疫失调和微胶质细胞（microglia）介导的神经毒性参与其中，神经炎症在青光眼发病中居重要地位。苦参酮（KU）为苦参来源的黄烷酮，具有抗炎和抗氧化活性，但其在视网膜缺血性损伤中的神经保护作用及分子机制尚不明确，因此研究人员评估KU对急性眼高压诱导的RIR损伤的治疗潜力，并结合scRNA-seq和体外验证解析机制。研究设计与主要结论：研究人员建立小鼠急性眼高压RIR模型，给予KU预处理，评估视网膜结构、RGC存活、胶质活化、氧化应激、线粒体形态和铁稳态，并用OGD/R刺激的BV-2微胶质细胞及STING、LCN2药理学调控开展机制实验；结果显示KU保留视网膜结构、减少RGC丢失和细胞死亡、减轻氧化应激和胶质活化，单细胞及体外实验支持STING相关信号和LCN2相关铁失调参与KU保护作用，提示KU可能作为青光眼潜在神经保护剂、LCN2为关键治疗靶点。关键技术方法（不超过250字）：研究采用雄性C57BL/6J小鼠（6–8周龄，20–25 g，北京华阜康）建立急性眼高压RIR模型（眼压110 mmHg 60 min，再灌注7 d），KU 20 mg/kg预处理7 d；BV-2微胶质细胞行OGD/R（4 h/24 h）。整合既往发表6个小鼠单细胞数据集与本研究KU组scRNA-seq（54,270细胞、20,960基因）。方法包括H&E、TUNEL、免疫荧光、qRT-PCR、Western blot、CD11b⁺流式、透射电镜、激光共聚焦ROS/FerroOrange、基因本体/京都基因与基因组百科全书/基因集富集分析（GO/KEGG/GSEA）、细胞轨迹（Monocle3）、细胞通讯（CellChat）、细胞纯度（ROGUE）、蛋白互作（STRING）、转录因子（pySCENIC）及分子对接。研究结果：（1）KU处理减轻小鼠RIR诱导的RGC死亡：H&E显示RIR降低全视网膜及内丛状层厚度并致视网膜细胞排列紊乱和空泡化，KU改善结构；TUNEL显示KU减少凋亡细胞；Tuj-1铺片显示KU提高RGC密度，结论为KU预处理对RIR急性期RGC损伤具神经保护作用。（2）KU降低视网膜RIR损伤后氧化应激和胶质细胞活化：DHE、炎症因子mRNA、GFAP铺片和CD11b⁺流式显示KU抑制ROS和炎症因子上调、星形胶质细胞活化及微胶质细胞增多。（3）KU处理重编程RIR免疫细胞景观：scRNA-seq获54,270细胞、44簇、16细胞类型；RIR后淋巴细胞和髓系细胞增加，KU组较低；GO/GSEA示KU组神经元/视觉过程富集、炎症评分降低、微胶质活化和细胞应激负富集，原文强调为候选转录变化，需靶向验证。（4）KU预处理抑制RIR后微胶质细胞铁死亡相关变化：铁死亡基因签名在微胶质、中性粒和单核细胞突出；KU部分逆转铁死亡相关基因；TEM示KU改善线粒体形态；铁稳态蛋白及GSEA示ROS代谢、金属离子转运和先天免疫负富集，原文强调转录观察需验证。（5）KU通过抑制STING通路保护微胶质细胞免于铁死亡相关变化：BV-2 OGD/R中2 μmol/L KU不影响活力；KU降低ROS和Fe²⁺，增加FPN、GPX4，降低TFR1、FTH1；STING激动剂diABZI逆转保护，STING抑制剂呈相似蛋白变化，原文指出未测总STING。（6）LCN2是KU协调抗炎和抗铁死亡的关键调节因子：微胶质scRNA-seq得83个RIR上调、KU下调核心基因，与铁死亡抑制基因集交集5个；PPI前10枢纽含LCN2，且为唯一交集基因；LCN2在微胶质较高表达；KU降低LCN2、TFR并增加FPN，diABZI减弱；LCN2抑制剂维持LCN2抑制、不显著改变p-STING，TFR/FPN变化与KU单用相当，原文认为与LCN2位于STING相关信号下游一致，但药理数据未确立直接调控。（7）NFYA被预测为LCN2候选调控因子，位于STING相关信号下游：转录因子分析从hTFtarget和KnockTF预测16个LCN2上游转录因子，NFYA为微胶质代表；分子对接示STING与NFYA结合评分?238.94并形成8个氢键，提示STING可能通过结合NFYA影响LCN2转录，原文为预测。讨论与结论：KU预处理保留视网膜结构、减少RGC丢失和细胞死亡、减轻氧化应激和胶质活化；OGD/R微胶质中KU降低ROS和Fe²⁺，改变铁调控蛋白；单细胞和富集分析提出候选炎症/铁死亡程序但未建立通路活性或因果；STING和LCN2药理调控结果一致，但总STING未测、无遗传确认；LCN2功能具背景依赖性，本模型LCN2上调，KU降低LCN2/TFR、增加FPN，减少转铁蛋白结合铁摄取并增强铁外排，从而减轻铁死亡；局限包括化学调节剂特异性、主要聚焦微胶质、需慢性或压力诱导模型。研究结论（译）：这些发现支持STING相关信号和LCN2相关铁失调在KU介导的对抗RIR诱导视网膜神经退行性变保护中的潜在作用。