FTO（铁死亡调节因子）的敲低通过抑制自噬来防止铁死亡，从而在脑出血大鼠中发挥神经保护作用

《Brain Research》：FTO knockdown confers neuroprotection in intracerebral hemorrhage rats by suppressing ferroptosis via inhibiting autophagy

　　

邱翔肖|郭汉龙|于海云|黄泽存|罗慕云

中国赣南医学院第一附属医院病理学系

摘要

目的

脑出血（ICH）具有较高的致残率和死亡率。本研究旨在探讨脂肪量和肥胖相关蛋白（FTO）是否通过调节自噬依赖的铁死亡（ferroptosis）来加剧ICH引起的脑损伤，并确定潜在的治疗靶点。

方法

通过自体血液注射在大鼠中建立了ICH模型。使用腺相关病毒（adeno-associated virus）递送的短发夹RNA（shRNA）下调FTO的表达。评估了神经功能评分、脑水肿和组织病理学变化。通过Western blot和酶联免疫吸附测定（ELISA）检测自噬、氧化应激和铁死亡相关标志物。

结果

ICH后FTO表达显著上调，与神经功能恶化、脑水肿、神经元丢失和炎症浸润相关。免疫荧光显示FTO与NeuN、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）、离子钙结合适配分子1（Iba–1）、LC3和GPX4/微管相关蛋白2（MAP2）共定位。FTO下调可减轻神经功能缺陷、减少脑水肿并抑制神经元丢失。FTO下调还抑制了ATG5/微管相关蛋白1轻链3B（LC3B）介导的自噬激活，从而减轻铁过载、脂质过氧化和铁死亡标志物（谷胱甘肽过氧化物酶4 [GPX4] 下降、酰基辅酶A合成酶长链家族成员4 [ACSL4] 上升和环氧化酶-2 [COX2] 上升）。FTO下调还降低了LC3的荧光并恢复了GPX4/MAP2的共定位。挽救实验进一步证实ATG5过表达会逆转FTO下调的神经保护作用。

结论

FTO通过促进ATG5/LC3B介导的自噬和随后的铁死亡来加重ICH引起的脑损伤。针对FTO可能是一种有前景的治疗策略，以减轻ICH后的继发性脑损伤。

引言

脑出血（ICH）约占全球中风病例的10-20%，其临床结果明显更差，致残率和死亡率高于脑缺血事件（An等人，2017年）。非创伤性自发性ICH主要源于脑小血管病变，尤其是高血压相关的深部穿支动脉疾病和淀粉样蛋白沉积相关的脑血管变性（Hostettler等人，2019年）。ICH常导致幸存者长期神经功能障碍，严重影响其功能独立性，并给护理人员和公共医疗系统带来巨大社会经济压力（Zhou等人，2022年）。尽管早期控制血压、逆转抗凝治疗、微创血肿清除、限制血肿扩张以及综合治疗以减轻继发性脑损伤，但脑出血的预后仍然较差（Zille等人，2022年；Morotti和Goldstein，2016年；Mazya等人，2023年）。因此，ICH相关的高发病率和不可逆的神经后遗症迫切需要寻找新的治疗靶点以减轻出血后的脑损伤。

脂肪量和肥胖相关蛋白（FTO）是一种RNA N6-甲基腺苷（m6A）去甲基化酶，在代谢紊乱和神经退行性疾病中起着关键作用（Azzam等人，2022年；Yang等人，2022年；Shu等人，2021年）。最新研究表明，神经元中的FTO蛋白调节可以在ICH的超急性期缓解质量效应引起的神经元肥大，其机制是通过介导电压依赖性阴离子通道3 mRNA的m6A甲基化来调节铁死亡（Xu等人，2025年）。因此，阐明FTO调节铁死亡的分子机制可能为ICH的治疗提供新的途径。

自噬是一种适应性生存途径，细胞通过选择性降解受损的细胞器（尤其是线粒体）来维持稳态（Liu等人，2023年；Parzych和Klionsky，2014年；D'Arcy，2019年）。自噬小泡的动态形成受到微管相关蛋白1轻链3B（LC3B）和自噬相关蛋白（ATGs）的严格调控，这些蛋白是自噬流过程中吞噬体组装和mRNA短暂不稳定的关键分子标志物（Panda和Singh，2023年）。ATG/LC3B途径是自噬的核心组成部分，调节吞噬体形成和自噬体成熟（Levine和Kroemer，2019年；Li等人，2020年；Yu等人，2018年）。最新研究表明，过度激活线粒体自噬会导致异常的线粒体清除，释放细胞内铁储备，最终通过铁积累诱导铁死亡性细胞死亡（Du等人，2020年；Cong等人，2024年；Tang等人，2021年）。铁死亡是一种受调控的程序性细胞死亡形式，其特征是自噬介导的铁依赖性脂质过氧化和活性氧（ROS）积累，这会促进神经退行性病理过程（Lee等人，2023年；Qiu等人，2023年；Rodkin等人，2023年；Tuo等人，2022年）。鉴于自噬是铁死亡的关键驱动因素，FTO可能通过调节自噬来发挥作用。然而，FTO、ATG/LC3B介导的自噬和铁死亡在ICH中的功能相互作用尚不清楚。

在这里，我们建立了ICH大鼠模型，并通过腺相关病毒（AAV）介导的shRNA操纵FTO表达。通过结合行为评估、组织学分析和分子检测，我们旨在阐明FTO在自噬-铁死亡相互作用中的调节作用及其对ICH病理的贡献。这些发现可能将FTO确定为减轻ICH引起的脑损伤的潜在治疗靶点。

章节片段

实验设计和动物群体

从SPF Biotechnology Co., Ltd.（北京，中国）获取6周大的Sprague-Dawley（SD）雄性大鼠（SPF等级，250±20克），用于建立ICH模型。实验前，动物在受控环境条件下（温度：20-25°C，相对湿度：50-55%，12小时光照/黑暗周期）适应1周，可自由摄取标准饲料和无菌水。所有程序均获得赣南医学院伦理委员会的批准（批准号……）

ICH大鼠中的FTO表达增加

mNSS评估显示神经功能障碍具有明显的时间模式（图1A）。假手术动物始终保持轻微的神经功能缺陷，而所有ICH组的mNSS评分显著高于假手术对照组，且严重程度随出血时间延长而增加。脑水分含量分析显示实验组之间存在显著差异（图1B）。虽然假手术组的大脑保持正常水分……

讨论

ICH的特点是高死亡率、幸存者功能恢复差，且缺乏有强大临床证据支持的成熟治疗方案（Cordonnier等人，2018年）。在本研究中，我们得出结论，FTO通过增强自噬依赖的铁死亡加剧了ICH后的早期脑损伤。免疫荧光分析显示FTO主要在神经元中表达（与NeuN共定位），但在星形胶质细胞或小胶质细胞中未表达。FTO下调……

数据和材料的可用性

本研究的数据和材料可向相应作者索取。

CRediT作者贡献声明

邱翔肖：撰写——原始草稿、方法学、概念化。郭汉龙：撰写——原始草稿、方法学、概念化。于海云：验证、软件、资源。黄泽存：可视化、资源、正式分析。罗慕云：验证、软件、研究。

伦理批准和参与同意

动物实验获得了赣南医学院伦理委员会（批准号LLSC-2021081901）的批准，符合ARRIVE指南2.0的要求。

资助

本研究得到了赣州市科学技术部门（GZ2021ZSF060，2023LNS37747）的资助。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

不适用。