27-羟基胆固醇通过铁过载诱导小胶质细胞衰老驱动脑衰老的新机制及去铁胺的干预作用

《npj Aging》：27-Hydroxycholesterol triggers microglial senescence subsequent to iron over-loading contributes to brain aging, suppressed by Deferoxamine

本研究针对胆固醇代谢物27-羟基胆固醇(27-OHC)如何促进脑衰老的科学问题，通过临床队列和动物实验发现27-OHC可通过破坏铁稳态(DMT1/铁蛋白/GPX4轴)诱导小胶质细胞衰老和M1型极化，导致神经炎症和认知损伤，而铁螯合剂去铁胺(DFX)能有效逆转该过程，为阿尔茨海默病防治提供了新靶点。

　　

随着全球人口老龄化加剧，脑衰老及相关神经退行性疾病已成为重大公共卫生挑战。其中，阿尔茨海默病(AD)作为最常见的痴呆类型，其发病机制复杂，至今尚未完全阐明。在脑衰老过程中，大脑内的免疫细胞——小胶质细胞扮演着关键角色。这些细胞本是大脑的“守护者”，负责清除代谢废物和维持内环境稳定，但随着年龄增长，它们会逐渐进入衰老状态，表现为形态异常、功能失调，并分泌大量炎症因子，形成所谓的“炎症衰老”微环境，加速神经元损伤和认知功能衰退。

那么，是什么因素触发了小胶质细胞的衰老？近年来，胆固醇代谢异常与神经退行性疾病的关系备受关注。27-羟基胆固醇(27-OHC)作为胆固醇的主要氧化代谢产物，能够穿越血脑屏障进入大脑。临床观察发现，AD患者血浆中27-OHC水平显著升高，且与认知功能评分呈负相关。但27-OHC究竟通过何种分子机制影响小胶质细胞功能，进而推动脑衰老进程，仍是未解之谜。

在这项发表于《npj Aging》的研究中，由余春阳、王文成等领衔的研究团队揭开了这一谜题的关键环节。他们发现27-OHC能诱导小胶质细胞铁代谢紊乱，导致铁过载，进而触发细胞衰老和炎症反应。更重要的是，研究团队证明铁螯合剂去铁胺(DFX)能够有效阻断这一通路，为干预胆固醇相关的神经退行性病变提供了新的治疗策略。

研究人员综合运用了多种关键技术方法：首先建立了包含健康老年人、轻度认知障碍(MCI)和AD患者的临床队列，通过酶联免疫吸附测定(ELISA)和高性能液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)分析血浆生物标志物；其次采用C57BL/6J小鼠模型，通过腹腔注射27-OHC构建脑衰老模型，并利用莫里斯水迷宫(MWM)、新奇物体识别(NOR)等行为学测试评估认知功能；在细胞层面使用小鼠小胶质细胞系BV-2进行体外机制研究；同时应用免疫荧光染色、Western blot、SA-β-半乳糖苷酶染色等技术检测细胞衰老和铁代谢相关指标。

Demographic and clinical characteristics

研究纳入了27名健康老年人、27名MCI患者和17名AD患者，三组在年龄和性别上无显著差异，但AD组受教育程度较低。MMSE评分显示MCI和AD组认知功能显著受损，为后续研究奠定了临床基础。

Analysis of liver function, cholesterol, oxysterols and MMSE in AD and MCI

研究发现AD和MCI患者肝功能指标(AST、ALT)显著升高，总胆固醇和27-OHC水平上升，而24S-OHC水平下降。27-OHC/24S-OHC比值与MMSE评分呈负相关，提示外周胆固醇代谢紊乱与认知障碍密切相关。

Analysis of Aβ42/Aβ40 with total cholesterol and oxysterol levels

AD组血浆Aβ40水平升高，Aβ42水平降低，Aβ42/Aβ40比值显著下降。该比值与总胆固醇和27-OHC负相关，与24S-OHC正相关，表明胆固醇代谢异常与AD核心病理改变——β淀粉样蛋白代谢紊乱存在关联。

27-OHC induces cognitive functions impairment

动物实验显示，给予27-OHC的小鼠在莫里斯水迷宫测试中寻找平台的时间延长，穿越平台次数减少；在新奇物体识别和三室社交实验中认知指数和偏好指数均下降，证实27-OHC能引起海马依赖性的认知功能损害。

27-OHC induces anxiety-like behavior

通过高架十字迷宫和旷场实验发现，27-OHC处理组小鼠进入开放臂的次数和停留时间减少，在旷场中央区域活动时间缩短，表现出明显的焦虑样行为，这与神经退行性疾病患者常见的早期症状相符。

27-OHC enhances the neurons senescence in hippocampus and prefrontal cortex

组织学检测显示，27-OHC处理组小鼠海马和前额叶皮层中SA-β-Gal阳性细胞增多，衰老标志蛋白P16和P21表达上调，尼氏体数量减少，表明27-OHC能直接诱导神经元衰老和结构损伤。

The 27-OHC promotes the microglia senescence and dyshomeostasis of iron in hippocampus and prefrontal

小胶质细胞形态分析发现27-OHC引起细胞突起碎裂和退缩，衰老标志物表达增加。铁代谢指标显示铁蛋白标记的小胶质细胞增多，FTL标记的减少，iNOS(M1型)表达上升而Arg1(M2型)下降，证实27-OHC通过破坏铁稳态诱导小胶质细胞衰老和炎症极化。

27-OHC potentiates the BV2 senescence and inflammatory polarization

体外实验表明27-OHC以时间和浓度依赖性方式降低BV-2细胞活力，增加SA-β-Gal阳性细胞比例和活性氧(ROS)水平，促进iNOS表达而抑制Arg1，复制了体内观察到的衰老和炎症表型。

DFX rescues 27-OHC-Induced iron dyshomeostasis and M1/M2 imbalance in BV-2

去铁胺(DFX)处理能逆转27-OHC引起的微胶质细胞形态异常，纠正DMT1/铁蛋白/GPX4表达失衡，恢复M1/M2表型平衡。JC-1探针检测显示DFX可改善线粒体膜电位，表明铁螯合剂通过维持铁稳态和线粒体功能发挥保护作用。

DFX reversed the cognitive impairment and brain degeneration of 27-OHC mice

行为学测试证实DFX能改善27-OHC引起的学习记忆障碍。组织学显示DFX处理组神经元排列整齐，核固缩减少，尼氏体数量恢复，表明DFX对27-OHC的神经毒性具有拮抗作用。

DFX reduced microglia ferroptosis in the brain, decreasing the level of 27-OHC in the body

令人意外的是，DFX治疗不仅改善了脑内铁代谢异常，还降低了肝脏、血浆和脑组织中27-OHC水平，同时升高了24S-OHC，提示DFX可能通过多器官协同作用调节整体胆固醇代谢平衡。

研究结论与讨论部分强调，27-OHC-铁轴是连接外周胆固醇代谢与脑衰老的关键桥梁。27-OHC通过破坏小胶质细胞铁稳态，引起铁过载、线粒体功能障碍和氧化应激，最终导致细胞衰老和神经炎症。去铁胺作为铁螯合剂，能有效阻断这一恶性循环，不仅改善铁代谢紊乱，还意外地调节了全身27-OHC水平。这一发现为理解脑-肝轴在神经退行性疾病中的作用提供了新视角，也为开发以铁代谢为靶点的AD治疗策略提供了实验依据。

该研究的创新之处在于首次系统地揭示了27-OHC通过铁过载诱导小胶质细胞衰老的分子通路，并验证了铁螯合剂的治疗潜力。未来研究可进一步探索27-OHC影响铁代谢的具体上游信号机制，以及DFX调节全身27-OHC水平的深层原因，为胆固醇相关脑部疾病的防治开辟新的道路。