【目的】脊髓损伤(Spinal Cord Injury,SCI)是脊柱损伤的严重并发症,具有高发病率、高致残率、高致死率以及并发症多等特点,损伤后神经功能的恢复是亟待解决的世界性难题。脊髓损伤后局部抑制性微环境的形成导致大量神经元及各种支持细胞的死亡,加重继发性损伤。本研究团队前期研究表明,脊髓继发性损伤阶段,存在一种新定义的程序性细胞死亡模式-铁死亡(Ferroptosis),其不同于传统意义上的坏死、凋亡、坏死性凋亡和焦亡,能够促进神经元等细胞的死亡,参与继发性损伤。本课题旨在明确铁死亡参与脊髓继发性损伤病理机制,并通过铁死亡抑制剂U0126干预,探讨其对脊髓损伤修复的有效性,并进一步明确脊髓损伤的病理机制及新的修复靶点。【方法】1.脊髓继发性损伤阶段铁死亡标志物检测将雌性Wistar大鼠(240 g±10 g,10周龄)随机分为假手术组、损伤组。假手术组大鼠单纯摘除T10节段椎板,损伤组大鼠采用NYU IMPACTOR MODEL-Ⅱ脊髓打击器制作Wistar大鼠脊髓损伤挫伤模型。分别于手术后6 h采用Western Blotting、GSH检测试剂盒等方法检测手术后各组铁死亡标志物xCT、GSH、GPX4和4HNE表达变化及手术后15 min、1 h、4 h及24 h通过电镜观测脊髓损伤后线粒体微观结构是否出现铁死亡特征性改变-线粒体皱缩、线粒体膜增厚以及线粒体嵴消失,进一步探讨脊髓损伤继发性损伤阶段铁死亡特异性改变。2.铁死亡抑制剂U0126修复脊髓损伤有效性及机制分析将雌性Wistar大鼠(240 g±10 g,10周龄)随机分为假手术组、损伤组、U0126干预组。假手术组大鼠单纯摘除T10节段椎板,损伤组和U0126干预组采用NYU IMPACTOR MODEL-Ⅱ脊髓打击器制作Wistar大鼠脊髓损伤挫伤模型,分别通过Western Blotting、GSH检测试剂盒、HE染色、免疫荧光和BBB评分等试验方法及评价手段,检测各组铁死亡标志物(xCT,GSH,GPX4,4HNE)、星形胶质细胞活化、神经元存活、炎症因子及行为学评分等改变,从分子、组织及行为学层面论证铁死亡抑制剂U0126修复脊髓损伤的有效性和机制。【结果】1.脊髓继发性损伤阶段存在铁死亡。本实验研究发现损伤组相对假手术组铁死亡标志物xCT、GSH和GPX4表达下降而脂质过氧化产物4HNE表达上调,差异具有统计学意义(p<0.05);脊髓损伤后15 min、1 h、4 h和24 h均可看到线粒体微观结构发生铁死亡特征性改变--线粒体皱缩、线粒体膜增厚以及线粒体嵴消失,明确铁死亡参与脊髓继发性损伤病理机制。2.铁死亡抑制剂U0126通过抑制铁死亡修复脊髓损伤。本实验研究在脊髓损伤后通过U0126干预,发现铁死亡标志物xCT、GSH和GPX4表达上调而脂质过氧化产物4HNE表达下降,差异具有统计学意义(p<0.05);U0126干预能够显著改善脊髓损伤后组织结构、抑制胶质瘢痕、保护神经元、抑制促炎因子表达,改善损伤后炎症抑制微环境,改善大鼠后肢运动功能,修复脊髓损伤。【结论】1.铁死亡是脊髓继发性损伤的病理机制。脊髓损伤后铁死亡标志物xCT、GSH、GPX4和4HNE及线粒体微观结构均呈现铁死亡特征性改变,明确铁死亡在脊髓继发性损伤病理机制中发挥重要作用。2.抑制铁死亡可修复脊髓损伤,为脊髓损伤提供新的修复靶点。铁死亡抑制剂U0126通过抑制铁死亡显著改善脊髓损伤后组织结构、抑制胶质瘢痕、保护神经元、抑制促炎因子表达、改善损伤后炎症抑制微环境,促进大鼠运动功能恢复,为脊髓损伤提供新的修复靶点。