研究概要：
一、研究背景与科学问题
肉苁蓉是一种寄生于沙漠树根部的寄生植物。它是一种稀有的中药，具有补肾阳、益精血、润肠通便的功效。肉苁蓉苯乙醇苷（苯乙醇苷）是肉苁蓉中的活性成分，具有潜在的补肾、益智和神经保护作用。鉴定苯乙醇苷的潜在补肾、益智及神经保护作用，并探讨苯乙醇苷的具体靶点及作用机制。通过转录组、代谢组、超微结构及分子生物学技术系统性研究了导致铁死亡的四种途径，并探索了苯乙醇苷如何通过多靶点、多通路协同发挥神经保护作用的分子机制。
研究结果发现苯乙醇苷通过减轻低压缺氧诱导的海马组织病理损伤、维持血脑屏障完整性、降低氧化应激水平以及提高认知相关蛋白表达，缓解了暴露于低压缺氧小鼠的学习记忆功能障碍及病理损伤。苯乙醇苷通过上调GPX-4/SCL7A11轴、下调ACSL4/LPCAT3/LOX轴，减少脂质过氧化物的形成，改善铁死亡。苯乙醇苷还通过促进细胞Fe2+外流及调节线粒体Fe2+转运，降低铁死亡，并有效拮抗铁死亡诱导剂erastin诱导的细胞铁死亡。
高原低压低氧环境可导致认知功能障碍，目前临床上缺乏特异性治疗药物。传统中药肉苁蓉具有“补肾益精、强脑益智”的功效，其活性成分苯乙醇苷已被开发产品用于血管性痴呆的治疗。然而，其具体的神经保护机制，尤其是在高原缺氧环境下是否通过铁死亡通路发挥作用，尚不明确。本研究揭示了苯乙醇苷通过四种铁死亡途径防治低压缺氧神经损伤的机制，实现了神经保护作用，并缓解了低压缺氧小鼠的学习记忆功能障碍。该研究为苯乙醇苷的开发与应用提供了理论依据。
科学问题：苯乙醇苷是否通过调控铁死亡通路，在高原低氧环境中发挥神经保护作用
二、研究方法与实验设计
本研究采用体内外结合的研究策略：
- 体内：建立低压氧舱模拟7000米高原环境的小鼠模型，设置不同剂量苯乙醇苷干预组，确定其通过抑制铁死亡缓解低压缺氧诱导的神经损伤；
- 体外：采用BV2小胶质细胞构建缺氧模型，并联合铁死亡诱导剂Erastin验证苯乙醇苷通过干预四种铁死亡途径发挥神经保护作用的分子机制；
- 多组学整合：结合行为学、病理学、代谢组学、转录组学、分子生物学等手段，系统解析苯乙醇苷发挥缺氧神经保护作用的多靶点协同机制。
三、主要研究结果与图示解析
图1. 苯乙醇苷改善低压缺氧诱导的学习记忆障碍
（A）实验设计图;（B）小鼠14天体重变化，进氧舱前后体重变化（x±S，n = 8）；（C）MWM实验结果：发现的平台时间、发现的第一个平台时间、平台交叉次数和目标象限停留时间比（x±S，n = 8）；（D）NOR实验结果：接触时间RI和接触频率RI（x±S，n = 6）
主要实验结论：
- 行为学结果：水迷宫和新物体识别实验显示，苯乙醇苷中剂量组显著缩短小鼠寻找平台时间、提高目标象限停留时间、增强新物体识别能力；
- 体重变化：苯乙醇苷缓解低氧引起的体重下降；
- 意义：首次明确苯乙醇苷在行为层面改善低氧认知损伤，中剂量效果最佳。
图2. PGC改善低压缺氧诱导的小鼠脑组织损伤
(A)苯乙醇苷对低压缺氧小鼠DG区病理学的影响（H&E染色）（n = 4/组）；（B）苯乙醇苷对低压缺氧的小鼠DG区病理学的影响（尼氏染色，400倍）（C）小鼠血清中S100 B的含量（x±S，n = 6）；（D）苯乙醇苷对低压缺氧小鼠脑组织BDNF和P-Tau/Tau蛋白表达的影响（x±S，n = 3）
主要实验结论：
- H&E与尼氏染色：苯乙醇苷恢复海马神经元排列，减少核固缩，增加尼氏体数量；
- 脑损伤标志物：苯乙醇苷降低血脑屏障损伤标志物S100B上调神经营养因子BDNF，下调磷酸化Tau蛋白；
图3.苯乙醇苷改善低压缺氧小鼠外周血代谢异常
(A)血脂谱变化（LDL、HDL、TRIG和CHO）（n = 4）；（B）血清非靶代谢组代谢途径（n = 5）；（C）血清代谢物的变化（n = 4）
主要研究结论：
- 血脂代谢：苯乙醇苷改善HDL、LDL、TRIG等血脂异常指标；
- 代谢组学：苯乙醇苷逆转低氧引起的氨基酸（如胱氨酸、谷氨酰胺）和脂质代谢紊乱；
- 意义：提示苯乙醇苷通过调节全身代谢稳态，间接影响中枢铁死亡过程
图4.苯乙醇苷改善与低压缺氧引起的铁缺乏症相关的遗传异常
(A) PCoA分析;（B）Venn图分析;（C）差异基因热图分析；（D）KEGG通路富集分析
主要研究结论：
- 差异基因与KEGG通路：苯乙醇苷干预影响PPAR信号通路、脂肪细胞因子通路等意义：首次从转录组层面锁定苯乙醇苷干预铁死亡的核心靶点。
图5. 苯乙醇苷通过LCN 2蛋白降低细胞内Fe 2+含量，调节Fe 2+转运途径。
(A)LCN 2基因表达水平；（B）海马组织中LCN 2蛋白的表达水平；（C）铁蛋白含量;（D）海马组织中Fe 2+含量；（E）海马组织中ROS水平
主要研究结论：
- 苯乙醇苷上调LCN2基因和蛋白表达，降低血清铁蛋白与海马Fe²⁺含量，减少ROS；
- 意义：明确苯乙醇苷通过LCN2促进铁外排，缓解细胞内铁超载。
图6.苯乙醇苷通过促进脂质过氧化防御途径减少脂质过氧化物的积累
(A)海马组织中HIF-1α表达水平；（B）海马组织中PPAR- α、SCL 7A 11和GPX-4蛋白表达水平；（C）氧化应激水平
主要研究结论：
- 分子靶点：苯乙醇苷显著上调了关键抗氧化蛋白 GPX4 及其功能耦合的胱氨酸/谷氨酸逆向转运体subunit xCT (SLC7A11) 的表达。
- 功能验证：伴随上述蛋白表达变化，细胞内还原型谷胱甘肽水平回升，脂质过氧化终产物MDA含量下降。
- 机制阐释：苯乙醇苷通过增强 System Xc⁻-GSH-GPX4 这一核心防御轴线，提升了细胞清除磷脂氢过氧化物、抵抗氧化损伤的能力，从而直接遏制铁死亡的启动。
图7.苯乙醇苷通过抑制脂质过氧化途径减少脂质过氧化积累
（A）海马组织中的ACSL 4、LPCAT 3和LOX s蛋白表达水平。（B）脂质过氧化水平
主要研究结论：
分子靶点：苯乙醇苷显著下调了脂质代谢通路中的关键酶 ACSL4、LPCAT3 及 LOXs 的表达，这些酶的抑制导致磷脂中长链多不饱和脂肪酸的酯化与过氧化过程受阻，直接表现为细胞内脂质过氧化物水平的降低。
机制阐释：苯乙醇苷通过抑制 ACSL4/LPCAT3/LOX 这一“脂质过氧化执行通路”，从源头上减少了铁死亡的关键执行者——磷脂氢过氧化物的生成。
图8. 苯乙醇苷通过调节线粒体Fe2+转运减少活性氧的产生
(A) 海马组织线粒体TEM图；（B）海马组织线粒体铁蛋白1和ISCU蛋白表达水平
主要研究结论：
- 分子靶点：苯乙醇苷下调线粒体铁摄入蛋白 Mitoferrin1，同时上调铁硫簇组装支架蛋白 ISCU。该调控模式减少了线粒体基质的游离Fe²⁺库，并伴随细胞内ROS水平的整体下降。电镜结果直接显示苯乙醇苷缓解了线粒体萎缩、嵴消失等铁死亡特征性超微结构病变。
- 机制阐释：苯乙醇苷通过重编程线粒体铁代谢，一方面限制毒性游离铁进入线粒体，另一方面促进铁向无活性的铁硫簇转化，从而削弱了 Fenton反应的底物供给，保护了线粒体功能，间接抑制了铁死亡。
图9.苯乙醇苷可减轻缺氧条件下BV 2细胞中脂质过氧化物积累引起的铁死亡
(A) BV 2细胞活力、LDH含量;（B）氧化应激水平；（C）Fe 2+荧光强度；（D）ROS荧光强度；（E）LPO荧光强度;（F）ACSL 4、LPCAT 3和GPX-4蛋白表达水平
图10.苯乙醇苷拮抗Erastin（一种铁凋亡诱导剂）诱导的细胞铁凋亡
(A) Erastin对BV 2细胞活力、体外LDH含量的影响；（B）Erastin对苯乙醇苷干预BV 2细胞活力、体外LDH含量的影响;（C）ROS荧光强度；（D）LPO荧光强度
综合Fig.9,10，得出主要研究结论：
综合Fig.9,10，得出主要研究结论：
- 苯乙醇苷提升缺氧细胞活力，降低LDH、MDA、ROS、LPO，升高GSH、SOD；
- 苯乙醇苷逆转Erastin诱导的铁死亡表型；
- 意义：在细胞层面确认苯乙醇苷直接抗铁死亡，且具拮抗诱导剂的能力
四、本研究创新意义
系统阐明了肉苁蓉苯乙醇苷通过调控“铁代谢-脂质过氧化”轴，从四个层面协同抑制铁死亡，为其中医“补肾益智”功效提供了全新的现代药理学解释。将传统“肾精-脑髓”理论与前沿的“铁死亡”机制相连。发现了“双向调控”(既增强防御又抑制执行)的多靶点作用模式。为高原脑损伤和神经退行性疾病提供了新的防治策略和药物靶点。
五、潜在应用价值
为产品研发拓展“高原认知保护”等新适应症提供了强有力证据，并可以其为模板开发新型铁死亡抑制剂。有望开发为预防和治疗急性高原反应（脑型）的特效药物，保障高原工作者、军人和旅行者的健康。支撑开发以“抗脑疲劳、延缓脑衰老”为亮点的功能性食品或保健品，满足高端健康市场需求。
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