目的观察弓形虫急性感染对小鼠脑组织中铁代谢的影响和作用机制。方法在体内实验中,我们对C57BL/6小鼠腹腔注射1×10~3个TgCtwh3速殖子用来建立脑弓形虫病(Cerebral toxoplasmosis,CT)模型,DFP以75 mg/kg/d的剂量对小鼠连续灌胃7天,小鼠于感染7天后取材。在体外实验中,100μM的去铁酮(Deferiprone,DFP)被用来预处理细胞半小时,之后与TgCtwh3共处理HT-22细胞24小时,随后收集细胞用于实验。用核酸琼脂糖凝胶电泳检测弓形虫ITS-1基因;基于基因芯片数据进行差异基因筛选和GO(Gene Ontology)及KEGG分析;免疫印迹法(Western blot,WB)检测胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)、炎症因子干扰素-γ(Interferon-γ,IFN-γ)、转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factorα,TNF-α)、精氨酸酶-1(Arginase 1,Arg-1)以验证CT模型;使用电感耦合等离子体质谱(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)检测海马Sensors and biosensors体组织的铁水平,铁离子检测试剂检测细胞铁水平;WB检测转铁蛋白受体1(transferrin Receptor 1,TfR1)、膜铁转运蛋白(ferroportin,Fpn)、血红素加氧酶(heme oxygenase 1,HO-1)、核受体共激活因子4(nuclear receptor coactivator 4,NCOA4)、铁蛋白重链1(ferritin heavy polypeptide 1,FTH1)、溶质载体家族7成员11(Solute Carrier Family 7,Member 11,SLC7A11)、核因子红细胞系2相关因子2(NF-E2-Related Factor 2,NRF2)、谷胱甘肽过氧化物酶4(Glutathione Peroxidase 4,GPx4)、4-羟基壬烯酸(4-Hydroxynonenal,4-HNE)和环氧化物酶2(Cyclooxygenase-2,COX2)的蛋白表达;谷胱甘肽(glutathionePEG300采购,GSH)和谷胱甘肽二硫化物(glutathione disulfide,GSSG)检测试剂盒检测GSH和GSSG;丙二醛(Malondialdehyde,MDA)检测试剂盒检测MDA;免疫荧光实验检测小鼠海马体TfR1和FTH1;WB检测海马体和HT-22细胞的炎症因子IFN-γ、TGF-β、TNF-α、Arg-1;苏木精和伊红染色(hematoxylin-eosin staining,H&E)观察海马体病理表现,电子显微镜观察海马体和细胞的超微结构变化;Morris水迷宫实验、体重监测和生存曲线来检查小鼠的认知能力和健康状况。结果(1)体内实验:与对照组小鼠相比,TgCtwh3感染小鼠海马体中检出ITS-1基因;转录组数据分析显示差异基因在免疫和抗感染等通路富集;感染小鼠海马体出现细胞坏死且炎症因子IFN-γ、TGF-β、TNF-α、Arg-1表达上调,表明TgCtwh3感染的CT小鼠模型构建成功。ICP-MS、WB检测结果显示,与未感染小鼠相比,感染小鼠海马体的铁水平上调,铁代谢相关蛋白表达异常。在受感染的小鼠海马体中,SLC7A11上调,NRF2变化无显著性差异,GPx4显著下调。TgCtwh3感染使GSH水平和GSH/GSSG比率下调,小鼠海马体的抗氧化能力下降。感染后,小鼠海马体中的铁死亡标志物4-HNE、COX2、MDA均上调。HE、WB结果显示DFP改NSC 127716善感染小鼠的海马体病理变化和炎症因子表达。相较于未感染小鼠,感染小鼠在水迷宫实验中的变现较差,游泳速度较慢,且应用DFP对结果没有明显改善。小鼠的体重监测和生存曲线结果显示应用DFP可改善受感染体重下降,略微延长小鼠生存时间。(2)体外实验:体外感染TgCtwh3的HT-22细胞的铁死亡相关指标与体内实验的结果基本一致。在TgCtwh3感染的细胞中,炎症反应和线粒体损伤严重,可被DFP改善。结论在本研究中,我们探究了铁死亡在感染TgCtwh3的CT中的作用。我们的研究表明,在TgCtwh3感染导致的CT模型中,TgCtwh3诱导的细胞死亡依赖于GSH和GPx4水平下降、不稳定的铁积累以及脂质过氧化,与铁死亡的主要特征一致。此外,我们进一步表明,通过铁螯合剂DFP阻断铁积累,可以抑制铁死亡,改善海马体的病理表现和炎症以及小鼠整体的健康状况。这表明使用DFP抵抗细胞铁死亡来治疗CT的可能性。