《Food and Chemical Toxicology》：Ferroptosis drives LPS-induced injury in IPEC-J2 cells and is targeted by Rutin through NFE2L2, KEAP1, TLR4 and ALOX5
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摘要脂多糖（LPS）引发的肠道上皮损伤会破坏肠道稳态。目前尚不清楚铁死亡是否与此损伤有关，以及芦丁是否能够减轻猪肠道上皮细胞中与铁死亡相关的变化。在这项体外研究中，IPEC-J2细胞在暴露于LPS（10 μg/mL）的同时或之前接受了芦丁预处理（200 μM）。LPS引发了与铁死
摘要
脂多糖（LPS）引发的肠道上皮损伤会破坏肠道稳态。目前尚不清楚铁死亡是否与此损伤有关，以及芦丁是否能够减轻猪肠道上皮细胞中与铁死亡相关的变化。在这项体外研究中，IPEC-J2细胞在暴露于LPS（10 μg/mL）的同时或之前接受了芦丁预处理（200 μM）。LPS引发了与铁死亡相关的表型，包括细胞收缩和死亡，同时使丙二醛、活性氧物种（ROS）和亚铁离子（Fe2+）水平上升，上调了PTGS2和DMT1基因的表达，而降低了GPX4、SLC7A11和FTH1基因的表达。芦丁预处理则降低了TNF-α、IL-6和IL-1β的表达，减少了脂质过氧化、ROS积累以及LPS引起的Fe2+过量现象，部分恢复了GPX4和FTH1的表达，同时降低了PTGS2的表达。通过整合转录组分析、网络药理学和分子对接技术，研究确定了NFE2L2、KEAP1、TLR4和ALOX5作为潜在靶点，qRT-PCR实验也表明芦丁能够逆转这些基因在LPS作用下的异常变化。这些研究结果表明，IPEC-J2细胞中的LPS诱导损伤伴随着与铁死亡相关的变化，而芦丁可能通过调节抗氧化、炎症反应、铁代谢以及脂质过氧化相关的基因表达来减轻这种体外损伤。未来还需要进一步的功能研究来确认这些靶点的直接作用及背后的因果机制。
引言
肠道不仅是重要的黏膜界面，也是关键的免疫器官。由于持续受到微生物群、代谢物以及食物来源的抗原等外源性因素的影响，肠道具有独特的氧化应激微环境。一旦肠道上皮细胞受到炎症刺激，屏障功能就会受损，进而加剧局部炎症和氧化应激，最终导致肠道稳态失衡（J. Chen等人，2025）。脂多糖是革兰氏阴性菌的主要成分，也是建立炎症模型中最常用的物质之一（Niisato等人，2026；Q. Wang等人，2024）。IPEC-J2细胞系源自猪空肠上皮，是一种未发生转化的肠道上皮模型，被广泛用于研究猪的肠道炎症、氧化应激以及屏障功能损伤。与已发生转化的细胞系相比，IPEC-J2细胞保留了多种与猪肠道相关的上皮特征，因此非常适合用于在体外系统地分析LPS诱导的上皮反应（Van Bockstal等人，2024；Zakrzewski等人，2013）。近年来，铁死亡作为一种由铁积累和脂质过氧化驱动的调控性细胞死亡方式，受到了广泛关注（Tong等人，2026）。与凋亡、坏死以及其他传统细胞死亡方式不同，铁死亡的核心特征包括细胞内游离铁含量升高、过量产生ROS、脂质过氧化加剧以及GPX4酶失活（Reed & Pellecchia，2012）。越来越多的研究表明，铁死亡不仅参与肝脏损伤、心肌损伤以及肿瘤进展，还可能在肠道炎症、屏障功能障碍以及上皮细胞损伤中发挥重要作用（N. Liu等人，2026；Shi等人，2026；Xu等人，2026）。因此，明确LPS诱导的肠道上皮炎症是否伴随铁死亡的激活，具有重要的理论意义和应用价值。
芦丁是一种天然存在的黄酮类化合物，具有抗氧化、抗炎、清除自由基以及多途径调控的作用（Maroua等人，2026；Raafat，2026）。已有研究表明，芦丁可通过抑制脂肪酸转运蛋白CD36来阻止肝细胞发生铁死亡（Z. Liu等人，2026）。此外，通过对内质网中谷胱甘肽含量的荧光成像分析，也证实了芦丁具有抑制铁死亡的作用（Chen等人，2023）。不过，芦丁是否可以通过调控铁死亡来缓解IPEC-J2细胞中的炎症损伤，目前尚缺乏足够的研究证据。天然生物活性化合物通常具有多靶点、多途径协同作用的特性，因此仅依靠单一实验指标很难完全阐明其作用机制。不过，网络药理学能够在系统层面分析药物与靶点、通路之间的相互作用，结合转录组分析、分子对接以及分子验证技术，有助于构建更为完整的机制证据链（Ruhinaz等人，2026）。因此，寻找能够调控上皮应激反应的食物来源或植物来源的生物活性化合物，对于制定营养策略、维持肠道稳态以及减少对抗生素的过度依赖具有重要意义。
基于以上背景，本研究旨在在IPEC-J2细胞中建立LPS诱导的炎症损伤模型，并探讨这一过程中是否存在与铁死亡相关的变化。此外，本研究还评估了芦丁预处理是否能够减轻LPS诱导的炎症反应及铁死亡相关表型。通过整合转录组分析、网络药理学、分子对接以及分子验证技术，本研究试图找出与芦丁保护作用相关的潜在分子机制，从而为芦丁作为天然生物活性化合物在维护肠道健康方面的应用提供初步的体外证据。
章节要点
IPEC-J2细胞的培养与处理
IPEC-J2细胞由天津农业学院提供。在实验开始前，通过下一代测序、形态学观察、透射电子显微镜检测，以及上皮标志基因KRT18和KRT19的检测，确认该细胞系为猪源IPEC-J2细胞（Pan等人，2018）。这些细胞在含有10%胎牛血清的DMEM/F-12培养基中培养（Thermo Fisher Scientific，中国上海）。
LPS会在IPEC-J2细胞中引发与铁死亡相关的表型
为了确定铁死亡是否参与了LPS诱导的肠道上皮细胞损伤，研究人员从表型和分子层面对经LPS处理的IPEC-J2细胞进行了分析。与对照组相比，暴露于10 μg/mL LPS的IPEC-J2细胞出现明显的细胞收缩、细胞间间隙增大、死亡细胞增多以及形态学损伤（图1A）。脂质过氧化是铁死亡的核心特征，LPS处理组的MDA浓度显著升高（P < 0.01）。
讨论
本研究旨在明确LPS诱导的IPEC-J2细胞损伤是否与铁死亡相关的反应有关，同时评估芦丁预处理是否能在体外模型中减轻这种损伤。研究结果显示，LPS处理会引发明显的细胞应激反应，包括形态学损伤、ROS积累、MDA生成增加、亚铁离子积累、炎症细胞因子表达升高，以及与铁死亡相关的基因表达异常。
结论
LPS会在IPEC-J2细胞中引发与铁死亡相关的氧化应激、脂质过氧化以及铁稳态紊乱，而芦丁预处理可在体外部分缓解这些变化。这种保护作用与炎症细胞因子表达降低、GPX4/FTH1相关防御功能恢复、LPS诱导的亚铁离子积累减少，以及NFE2L2、KEAP1、TLR4和ALOX5等候选靶点基因表达改变有关。这些研究结果表明，芦丁可能具有调节肠道功能的作用。
作者贡献说明
李梦轩：方法学设计、实验实施。刘俊英：论文撰写与修改、方法学设计、数据整理。霍乐乐：初稿撰写、正式数据分析、数据整理、概念构思。刘继英：论文撰写与修改、研究监督、资金申请、概念构思。沈曼曼：论文撰写与修改、数据整理。罗刚：论文撰写与修改、研究监督。曹汉阳：论文撰写与修改、资源协调。王彬彬：软件使用、方法学设计。田婉茹：
未引用参考文献
Chen等人，2025；Liu等人，2026；Wang等人，2024。
伦理审批
本研究是在江苏科技大学（项目编号G2022SJ12，中国镇江）开展，并已获得该校伦理委员会的批准。
利益冲突声明
我们声明，在本研究涉及的课题内容上，不存在与任何机构存在可能影响研究结果的利益冲突。
数据可用性声明
本研究的所有数据及原始研究成果均包含在论文中，如需进一步获取相关资料，可联系通讯作者。我们保证本研究中所有体外实验的可靠性和可重复性。
资助情况
本研究得到了以下机构的资助：中国国家自然科学基金委员会青年科学基金项目（项目编号32202674）、江苏省自然科学基金（项目编号BK20200994），以及江苏省研究生科研实践创新计划（项目编号26CXJH7489）。
利益冲突声明
? 作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
霍乐乐|刘俊英|李梦轩|田婉茹|王彬彬|曹汉阳|罗刚|沈曼曼|刘继英
