《Oxidative Medicine and Cellular Longevity》：Modelling Ferroptosis in a Human Microglial Line by Sequential Exposure to Iron and GPX4 Inhibition
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过量铁蓄积是多种神经退行性疾病（NDDs）的病理特征，越来越多证据表明铁死亡（一种由脂质过氧化驱动的铁依赖性调节性细胞死亡（RCD））参与其发病机制。小胶质细胞作为脑内常驻免疫细胞，可缓冲铁过载，但自身易感的铁死亡会加剧神经炎症与神经元丢失。为揭示小胶质细胞铁
过量铁蓄积是多种神经退行性疾病（NDDs）的病理特征，越来越多证据表明铁死亡（一种由脂质过氧化驱动的铁依赖性调节性细胞死亡（RCD））参与其发病机制。小胶质细胞作为脑内常驻免疫细胞，可缓冲铁过载，但自身易感的铁死亡会加剧神经炎症与神经元丢失。为揭示小胶质细胞铁死亡前的分子事件，研究人员利用HMC3细胞系建立了人源小胶质细胞铁死亡模型。该模型重现铁死亡核心特征：活性氧（ROS）升高、膜脂质过氧化，且均被ferrostatin-1（Fer-1）挽救。通过整合多组学分析，研究人员发现脂质种类显著失调，尤其甾醇（包括7-oxo-cholesterol等氧甾醇）蓄积，伴随多不饱和脂肪酸（PUFAs）氧化这一铁死亡特征。转录组与蛋白组印证上述发现，显示甲羟戊酸途径与胆固醇代谢上调；部分关键代谢基因的上调可被Fer-1逆转，提示其属于铁死亡前签名。该模型为研究小胶质细胞铁死亡早期事件提供新平台，未来可据此发掘保护机制以稳态调控ROS与甾醇代谢。
研究背景与立项依据：铁蓄积见于帕金森病、阿尔茨海默病等NDDs，小胶质细胞因高铁储存能力在NDDs中承担铁缓冲角色，但其摄取铁及吞噬富铁碎片后抗氧化与炎症防御负担加重，且小胶质细胞对不同激活表型铁死亡易感性不同，铁死亡后胞内铁释放会恶化神经元微环境。目前小胶质细胞铁死亡中具体哪些脂质类别主导表型尚未阐明，且缺乏可重复的人源小胶质细胞铁死亡平台。为此，研究人员使用HMC3人源小胶质细胞系，设计“24小时柠檬酸铁铵（FAC）预负荷+2小时GPX4抑制剂RSL3急性处理”的亚致死序贯模型，以捕获铁死亡前早期事件。论文发表于《Oxidative Medicine and Cellular Longevity》。
主要关键技术方法：以ATCC来源HMC3永生化人胎脑小胶质细胞为唯一细胞模型；用FAC铁预负荷联合RSL3（及GPX4敲低遗传学验证）诱导亚致死铁死亡，Fer-1作特异性挽救；流式（BODIPY 581/591 C11与DRAQ7）定脂质过氧化与存活，CellROX与MitoSOX分检总ROS与线粒超氧；Cell Painting高通量表型结合随机森林提取内质网（ER）/线粒体形态学特征；多组学并行——bulk RNA-seq、dia-PASEF蛋白组、MTBE两相萃取脂质组（含氧化脂质与甾醇），Limma差异分析，GO/KEGG/Reactome过代表征，Spearman偏相关联脂质-基因。
研究结果
2.1 铁预负荷 priming RSL3诱导HMC3铁死亡：FAC≥50 μM 24小时单独不损存活但升脂质过氧化；续以200 nM RSL3 2小时协同升过氧化并引死亡，GPX4敲低模拟药效，Fer-1完全挽救，menadione阳性对照才现caspase-3剪切，排除凋亡混杂。结论：铁预负荷+GPX4抑制构成稳健人源小胶质细胞铁死亡平台。
2.2 铁驱动铁死亡引ROS与ER形态改变：铁单独即升总ROS与线粒超氧，RSL3叠加进一步升高且Fer-1可逆；Cell Painting随机森林显示ER特征在铁负荷各条件最突出，线粒体特征仅RSL3全诱条件超限；铁+RSL3下降蛋白合成速率（SUnSET）但未激活UPR（p-eIF2α不变）。结论：铁priming阶段已致ER形态学重塑，全铁死亡期方伴线粒体改变。
2.3 铁priming与RSL3诱导上调甾醇代谢途径：脂质组示铁+RSL3累积7-oxo-cholesterol、7α,27-二羟胆固醇等氧甾醇及醚磷脂，Fer-1部分回退甾醇类；转录与蛋白组共显甲羟戊酸途径（HMGCS1、IDI1、SQLE、MSMO1、DHCR7）及胆固醇代谢（ABCA7、LDLR、INSIG1、NPC2）上调，HMGCS1、MSMO1、LDLR、INSIG1为铁死亡前核心签名且部分被Fer-1下调；MSMO1与7-oxo-cholesterol正相关。结论：除PUFA氧化外，甾醇/氧甾醇蓄积是小胶质细胞铁死亡前关键脂质重编程。
讨论与结论翻译：HMC3经铁priming后GPX4抑制提供亚致死时间分辨模型，核心特征为脂质过氧化、ROS升高、ER形态改变及甾醇/氧甾醇伴甲羟戊酸途径上调。胆固醇合成与摄取早期上调可能是缓冲ROS的适应，但转而提供氧化底物促死亡；ER改变非UPR依赖，出现于铁蓄积期，线粒体改变仅全诱导期出现。核心签名HMGCS1、MSMO1、LDLR、INSIG1可桥接小胶质细胞铁死亡与PD等NDDs（MSMO1曾为PD潜在标志物），HMC3平台适于CRISPR/化合物库筛查，后续以iPSC小胶质细胞验证。结论：序贯铁负荷与GPX4抑制在人HMC3中建模小胶质细胞铁死亡，揭示甾醇过氧化贡献及铁死亡前代谢签名，为NDDs中铁死亡机制与防护靶点提供平台。
