Cercetările identifică fierul ca motor crucial al proceselor de moarte celulară asociate cu accidentul vascular cerebral

Accidentul vascular cerebral ischemic reprezintă o cauză majoră de dizabilitate și deces la nivel global. Progresele înțelegând mecanismele patofiziologice ale leziunilor cerebrale post-AVC ischemic au condus la diverse terapii neuroprotective, însă rezultatele clinice rămân adesea neconcludente. În ultimele decenii, au fost identificate mai multe forme de moarte celulară programată (feroptoză, necroptoză, apoptoză, piroptoză) implicate în leziunile cerebrale produse de AVC. Totuși, modul în care aceste căi de moarte celulară interacționează sau evoluează împreună în timpul reperfuziei nu este clar.
Reperfuzia (restabilirea fluxului sanguin după ocluzie) este crucială pentru salvarea țesutului cerebral viabil. Paradoxal, totuși, reperfuzia poate declanșa leziuni suplimentare prin stres oxidativ, inflamație și moarte celulară excesivă. Studiul Universității Sichuan și-a propus să caracterizeze în detaliu activarea și interacțiunea dintre feroptoză și necroptoză, precum și rolul fierului (Fe2+) în declanșarea acestor procese, în stadiile timpurii de reperfuzie la șoareci cu AVC ischemic.

Metodologie

Modelul de AVC ischemic și reperfuzie

• Șoareci masculi C57BL/6 adulți au fost supuși unei ocluzii a arterei cerebrale medii (MCAO) timp de 60 minute, urmată de reperfuzie (2, 6 și 24 ore).
• Grupurile de control (sham) au trecut prin proceduri similare fără introducerea filamentului.

Analize moleculare și histologice

• Western blot: Măsurarea markerilor specifici pentru feroptoză (ACSL4, SLC7a11, GPX4), necroptoză (RIPK1, p-RIPK1, RIPK3, p-RIPK3, MLKL, p-MLKL) și apoptoză (caspaza-3 clivată).
• Analize bioinformatice (RNA-seq): Identificarea genelor exprimate diferențiat (DEGs) și a căilor de moarte celulară îmbogățite (feroptoză, necroptoză, apoptoză).
• Test de infarct cu TTC: cuantificarea volumului de infarct.
• Analize de stres oxidativ: niveluri de malondialdehidă (MDA), lipid peroxidation (LPO) și superoxid-dismutază (SOD).

Farmacologie

• Inhibitori: Liproxstatin-1 (Lip-1) pentru feroptoză, Necrostatin-1 (Nec-1) pentru necroptoză și deferoxamină (DFO) drept chelator de fier.
• Teste in vitro pe linii de celule nervoase (N2a) și fibroblasti (L929) pentru a evalua modul în care fierul și inhibitorii afectează feroptoza și necroptoza.

Rezultate cheie

Secvența de activare a căilor de moarte celulară

• RNA-seq a arătat că, la 6 ore după reperfuzie, genele asociate cu feroptoza și necroptoza apar modificate, dar calea nu este încă puternic activată.
• La 24 ore, au fost identificate numeroase gene implicate în feroptoză, necroptoză și apoptoză, confirmate prin Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) și Western blot.
• Marcări biochimice au sugerat că feroptoza și necroptoza se activează deja devreme (2-6 ore), în timp ce apoptoza devine proeminentă abia după 6-24 ore.

Interacțiunea dintre feroptoză și necroptoză

• Inhibarea feroptozei prin Lip-1 a redus și necroptoza (marker p-MLKL) la 2-6 ore de la reperfuzie.
• Inhibarea necroptozei prin Nec-1 a modulat și expresia ACSL4 (marker critic pentru feroptoză), sugerând o legătură bidirecțională.

Rolul fierului (Fe2+)

• Analize bioinformatice au semnalat calea ferului ca un nod de legătură între feroptoză și necroptoză.
• Chelatorul de fier - DFO - a blocat simultan markerii de feroptoză și necroptoză, îmbunătățind scorurile neurologice și scăzând volumul infarctului.
• In vitro, suplimentarea cu fier (FAS) a indus stres oxidativ (acumulare de ROS) și a crescut fosforilarea RIPK1/RIPK3/MLKL, mărind sensibilitatea la necroptoză.

Interpretări și implicații</h2>

• Feroptoza și necroptoza sunt procese timpurii de moarte celulară în leziunea de reperfuzie post-AVC ischemic, spre deosebire de apoptoză care apare ulterior (6-24 ore).
• Excesul de fier contribuie la activarea ambelor căi prin creșterea stresului oxidativ și a fosforilării proteinelor centrale RIPK (pentru necroptoză).
• Chelarea fierului (prin deferoxamină) sau inhibarea unei căi (e.g., feroptoza prin Lip-1, necroptoza prin Nec-1) poate atenua și cealaltă cale, demonstrând o interacțiune între aceste tipuri de moarte celulară.
• Rezultatele susțin ideea că intervențiile combinate (vizând fierul, reducerea stresului oxidativ sau blocarea directă a necroptozei/feroptozei) pot fi benefice în fazele acute ale AVC ischemic.

Concluzii

Acest studiu evidențiază activarea coordonată a feroptozei și necroptozei în stadiile timpurii ale reperfuziei post-AVC ischemic și rolul critic al fierului în amplificarea acestor procese. Inhibarea fiecărui tip de moarte celulară a influențat și cealaltă cale, sugerând interacțiuna strânsă între feroptoză și necroptoză. Din punct de vedere terapeutic, gestionarea fierului și protecția antioxidantă ar putea fi strategii centrale pentru a limita amploarea leziunilor cerebrale după reperfuzie. Astfel, noile abordări, cum ar fi utilizarea chelatorilor de fier sau a inhibitorilor specifici (Liproxstatin-1, Necrostatin-1), devin piste promițătoare pentru dezvoltarea unor tratamente neuroprotective mai eficace în AVC ischemic.