《Phytomedicine》：Salidroside ameliorated high-altitude exposure induced retinal ganglion cell death by activating HIF-1α/BNIP3 signaling mediated mitophagy and inhibiting ferroptosis
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•水飞蓟素能够缓解高海拔环境引起的视网膜神经节细胞中的Fe2?积累及氧化应激反应。•水飞蓟素可促进HIF1α/BNIP3介导的线粒体自噬作用。•水飞蓟素能减轻高海拔环境对视网膜神经节细胞造成的铁死亡现象。引言高海拔视网膜病变是一种由于高海拔地区低气压缺氧环境导致视网膜损伤的疾病。
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水飞蓟素能够缓解高海拔环境引起的视网膜神经节细胞中的Fe2?积累及氧化应激反应。
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水飞蓟素可促进HIF1α/BNIP3介导的线粒体自噬作用。
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水飞蓟素能减轻高海拔环境对视网膜神经节细胞造成的铁死亡现象。
引言
高海拔视网膜病变是一种由于高海拔地区低气压缺氧环境导致视网膜损伤的疾病。近年来，前往高海拔地区的人数逐渐增加，相应地，患高海拔视网膜病变的人数也在上升（Han等人，2024年）。视网膜神经节细胞是视网膜中唯一的输出神经元，负责将感光细胞产生的视觉信号传递到视觉皮层（Xiang等人，1996年）。这类细胞具有高度的异质性以及特殊的功能特性（Yu等人，2013年）。它们不仅负责形成视觉功能，还参与调控重要的非视觉光生物学效应，直接影响我们的视觉能力与整体健康状况（Li等人，2025a年）。各种导致视网膜神经节细胞不可逆损伤的伤病都是造成永久性视力丧失的重要病理基础（Zhang等人，2025年）。这种状况在青光眼、视神经炎以及缺血性视神经病变等致盲性眼病中更为常见（Ju等人，2023年；Liu等人，2024年；Quinn等人，2011年；Nguyen Ngo Le等人，2019年）。已有研究证明，高海拔地区的低气压缺氧环境会损害视网膜神经节细胞（Yang等人，2024年）。因此，研究高海拔暴露对视网膜神经节细胞造成的损伤机制及保护策略具有十分重要的意义。
缺氧诱导因子是一种由对氧气敏感的α亚基和持续表达的β亚基组成的异二聚体蛋白（Semenza等人，1997年）。在缺氧环境中，HIF-1α的表达水平会呈指数级上升，而在正常氧分压条件下则会被迅速降解。这一特性使得HIF-1α能够进入细胞核，与其对应的HIF-1β形成二聚体（Iyer等人，1998年；Majmundar等人，2010年）。随后，该二聚体会与DNA上的缺氧反应元件结合，进而启动与缺氧适应相关的100多种基因的表达（Semenza，2012年）。Hif-1α的蛋白质含量决定了其转录活性，它在缺氧条件下负责调控糖酵解过程（Majmundar等人，2010年）。先前的研究已经表明，在高海拔环境中HIF-1α的表达水平会上升（Zheng等人，2025年；Liu等人，2025年）。Bcl-2 19-kDa相互作用蛋白3是一种外膜蛋白，在缺氧条件下可作为线粒体自噬的受体。在多项关于细胞死亡的研究中，已证实BNIP3与HIF-1α的激活密切相关（Zhang等人，2019年；Zhang和Ney，2009年）。它能够与自噬体膜上的微管相关蛋白1轻链3B发生相互作用，从而促进自噬体对线粒体的吞噬（Hanna等人，2012年）。之后，BNIP3会被溶酶体中的水解酶分解。不过，HIF-1α与BNIP3在急性高海拔暴露引发的视网膜神经节细胞损伤中的作用机制目前仍不清楚。
线粒体自噬是维持细胞存活的一种重要生理机制，它属于一种复杂的分子途径，通过这一途径，细胞内的各类成分会被送入溶酶体进行降解和回收利用（Lu等人，2023年）。它是细胞及生物体应对各种内在或外在压力因素时进行适应性调节的关键机制（Klionsky等人，2021年）。这一过程能够有效清除受损的线粒体，对维持线粒体功能、代谢平衡、能量供应以及神经细胞的存活与健康起着至关重要的作用（Lou等人，2020年）。在线粒体自噬在多种视网膜疾病中也发挥着重要的调控作用。然而，线粒体自噬的作用具有两面性：适度的线粒体自噬可以保护细胞免受病理因素的损害，但过度的线粒体自噬则往往会导致细胞死亡（Liu等人，2023年）。铁死亡已被确认为一种依赖于自噬的细胞死亡形式（Chen等人，2024年）。
铁死亡是一种独特的程序性细胞死亡方式，其特征包括二价铁的积累、活性氧的产生、抗氧化系统的功能障碍以及膜脂过氧化物的堆积（Dixon等人，2012年）。作为活性氧生成和铁代谢的主要场所，线粒体在铁死亡过程中起着核心作用。有研究指出，线粒体自噬能够调控铁死亡相关关键因子的活性或表达水平，这些因子包括谷胱甘肽过氧化物酶4和长链酰基辅酶A合成酶4（Zhu等人，2025年）。此外，谷胱甘肽过氧化物酶4本身也可作为底物参与线粒体自噬过程（Xie等人，2023年）。过度的线粒体自噬最终可能导致铁含量升高，进而引发脂质过氧化和铁死亡（Li等人，2023年）。因此，研究急性高海拔暴露条件下线粒体自噬与铁死亡之间的关联，有望为针对视网膜神经节细胞损伤的铁死亡治疗提供新的策略。
水飞蓟素是一种苯丙素类化合物，也是红景天属植物中的主要活性成分之一。它的化学名称为2-(4-羟基苯基)乙基β-D-葡萄糖吡喃糖苷，分子式为C??H??O?（Panossian等人，2010年；Wojdasiewicz等人，2024年）。近年来，随着化学与医学领域的不断发展，水飞蓟素的多种功能价值逐渐被揭示并得到了广泛研究。水飞蓟素因其抗疲劳、抗炎、抗氧化应激以及神经保护作用而广为人知（Jin等人，2022年；Zhang等人，2023年）。不过，目前尚不清楚它是否能够保护视网膜神经节细胞免受高海拔环境带来的损伤。
为了解答这些问题，本研究旨在阐明高海拔暴露后，HIF-1α/BNIP3介导的线粒体自噬所引发的视网膜神经节细胞铁死亡的生物学机制。更重要的是，本研究还探讨了水飞蓟素对高海拔暴露后视网膜神经节细胞损伤的保护作用及其作用机制，从而为高海拔视网膜病变的治疗提供药理学依据。
章节要点
抗体与试剂
我们从Selleck公司购买了3-MA（编号S2767），从Sigma Aldrich公司购买了DFP（编号379409），从Solarbio公司购买了水飞蓟素（编号SS8080）。用于检测HIF-1α的抗体（编号36169）来自Cell Signal Technology公司；用于检测Brn3a的抗体（编号SC-8429）来自Santa Cruz Biotechnology公司；用于检测LC3B、GPX4、BNIP3的抗体分别来自Abcam公司，其中LC3B的抗体编号为ab192890，GPX4的抗体编号为ab125066，BNIP3的抗体编号为ab109362；用于检测ACSL4的抗体来自Proteintech公司，编号为22401-1-AP；用于检测β-微管蛋白的抗体来自Abmart公司，编号为M30109s。荧光二级抗体则来自JacksonImmuno Research Laboratories公司，其中包括驴抗兔IgG抗体，标记量为Alexa Fluor? 488，
急性高海拔暴露会损害视网膜神经节细胞的结构、数量与功能
为了探究急性高海拔暴露对视网膜神经节细胞的损伤情况，我们对小鼠的视网膜神经节细胞的结构、数量以及功能进行了检测。由于在光学相干断层扫描图像上无法清晰观察到小鼠视网膜神经纤维层与视网膜神经节细胞层的层次结构，所以我们测量并分析了视网膜内层与视网膜神经纤维层之间的厚度（见图1A）。光学相干断层扫描的结果显示，对照组的视网膜结构清晰，层次分明，视网膜厚度均匀。与对照组相比，
讨论
在本研究中，我们通过急性高海拔暴露小鼠模型证明了铁死亡是高海拔暴露引发视网膜神经节细胞损伤的重要原因。从机制层面来看，HIF-1α/BNIP3介导的过度线粒体自噬会导致ROS和Fe2?的积累，而这些物质正是高海拔暴露后视网膜神经节细胞发生铁死亡的关键诱因。水飞蓟素处理能够激活HIF-1α/BNIP3介导的线粒体自噬作用，降低氧化应激水平，进而减轻视网膜神经节细胞的铁死亡程度。因此，水飞蓟素治疗能够有效
结论
综上所述，本研究表明HIF-1α/BNIP3介导的线粒体自噬是高海拔暴露后视网膜神经节细胞发生铁死亡的主要原因。水飞蓟素处理能够增强HIF-1α/BNIP3介导的线粒体自噬作用，同时抑制视网膜神经节细胞的铁死亡现象。我们的研究结果提示，抑制过度的线粒体自噬，以及应用水飞蓟素进行治疗，均为预防和治疗高海拔暴露后视网膜神经节细胞损伤的潜在策略。
CRediT作者贡献说明
韩聪：负责撰写文章的初稿、方法设计、实验开展、数据分析、概念构建工作。李玉婷：负责方法设计、数据分析、数据整理以及概念构建工作。乔俊毅：负责方法设计、软件应用以及数据分析工作。郑星星：负责研究监督与结果验证工作。刘倩：负责数据分析工作。杨睿：负责文章的审阅与编辑工作。王兆雄：负责方法设计工作。孟雅萍：负责实验开展工作。张文芳：负责文章的审阅与编辑工作。杨毅：负责方法设计、实验开展以及资金申请工作，
伦理声明
所有动物实验均严格按照兰州大学第二医院动物伦理与福利委员会的指导原则进行，该委员会的审批编号为D2025-064。
资助情况
本研究得到了以下项目的资助：国家自然科学基金项目（编号82560206）、甘肃省科技计划项目（编号26JRRA802）、兰州大学第二医院及临床医学院的重点孵化项目（编号2025-25-zdfy-011），以及兰州大学第二医院及临床医学院的萃英科技创新计划项目（编号CY2024-MS-A12）。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本研究结果的已知利益冲突或个人关系。
CRediT作者贡献说明
韩聪：负责撰写文章的初稿、方法设计、实验开展、数据分析、概念构建工作。李玉婷：负责方法设计、数据分析、数据整理以及概念构建工作。乔俊毅：负责软件应用、方法设计以及数据分析工作。郑星星：负责结果验证与研究监督工作。刘倩：负责数据分析工作。王兆雄：负责方法设计工作。杨睿：负责文章的审阅与编辑工作。孟雅萍：负责实验开展工作。张文芳：负责文章的审阅与编辑工作。杨毅：负责方法设计、实验开展以及资金申请工作，
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本研究结果的已知利益冲突或个人关系。
致谢
我们非常感谢兰州大学第二医院眼科团队给予的宝贵帮助与支持。
Cong Han|Yuting Li|Junyi Qiao|Xingxing Zheng|Qian Liu|Zhaoxiong Wang|Rui Yang|Yaping Meng|Wenfang Zhang|Yi Yang
