目的放射治疗作为广泛应用于脑及头、颈部肿瘤的重要治疗手段,在提高患者生存率,延长患者生存期的同时,可能造成放射性脑损伤致使患者表现出放射性认知障碍等迟发型副作用。本课题组前期研究中发现RPRM敲除减轻全脑照射造成的小鼠长期海马神经发生抑制和放射性认知损害。鉴于神经元损伤在放射性认知损害中扮演重要作用,本研究旨在探索神经元铁死亡是否参与放射性脑损伤,RPRM敲除减轻放射性认知障碍是否与此有关。方法 RPRM敲除C57BL/6小鼠和野生型小鼠经全脑10 Gy X射线照射造成放射性认知功能损害。通过Western Blot及RT-Microbiology抑制剂qPCR检测海马组织、原代神经元和HT22细胞中,铁死亡相关指标包括4-HNE、Gpx4、SCD1和铁代谢指标Fpn、Tfr1、Fth的表达。通过对脑片行普鲁士蓝染色检测铁沉积,FerroOrange染色检测细胞中Fe2+含量。通过C11-BODIPY检测细胞脂质过氧化。通过免疫荧光标记Tuj1检测原代神经元形态变化。通过克隆形成率、CCK8检测HT22的放射敏感性。结果野生型小鼠在全脑照射后24、48和72 h,海马组织中脂质过氧化产物4-HNE水平增加,铁死亡负向调控蛋白Gpx4和SCD1表达降低,铁蛋白受体Tfr1及铁蛋白Fth表达增加而铁转运蛋白FpnMED12 mutation在照后72小时降低,且照后10天海马区出现铁沉积。与野生型小鼠相比,RPRM敲除小鼠受照后海马组织中4HNE水平较低,Gpx4和SCD1表达恢复,Tfr1和Fth表AZD1152-HQPA达降低,Fpn表达增加且铁沉积减少,表明RPRM敲除可抑制受照海马组织铁死亡。由于脑片上显示受照后4HNE和神经元标志蛋白(NeuN)的分布基本一致,提示发生铁死亡的细胞类型主要为神经元细胞。进一步体外研究发现,野生型小鼠原代神经元细胞受照后脂质过氧化水平显著增加,且Gpx4及SCD1表达降低,而RPRM缺失的神经元细胞受照后ROS水平明显较低,脂质过氧化较少,细胞中Fe2+含量也较低。此外,与野生型神经元相比,使用铁死亡抑制剂和敲除RPRM基因可显著增加神经元照后Tuj1标记的神经元突触、恢复其轴突长度,降低磷酸化tau蛋白水平,表明RPRM敲除可通过抑制铁死亡保护受照原代神经元细胞的形态和功能。并且机制研究发现,与野生型神经元不同,敲除RPRM的原代神经元受照后72 h,SCD1蛋白表达水平未降低。SCD1是负向调控铁死亡的重要蛋白。抑制SCD1可显著增加原代神经元细胞脂质过氧化。而过表达SCD1的HT22细胞受照后与对照组相比,克隆形成率和细胞增殖活性增加,ROS水平显著降低,脂质过氧化减少。这些结果表明SCD1参与了RPRM对受照神经元铁死亡的调控机制。然而实验结果发现过表达SCD1降低脂质过氧化程度有限,提示RPRM敲除对铁死亡的抑制还存在其他重要机制。RPRM敲除的原代神经元受照后,与野生型相比其Nrf2蛋白表达水平增加,且出现明显的核转运。Nrf2调控的抗氧化因子HO1,在野生型神经元照后24小时达到峰值随后降低,与此不同的是,RPRM缺失的神经元照后HO1表达持续增加,这与Nrf2的变化一致。并且,抑制了RPRM敲除的神经元细胞的SCD1和Nrf2后,其照射诱导的脂质过氧化显著增加。结论电离辐射可诱导神经元细胞发生铁死亡,RPRM敲除通过抑制铁沉积,减少不饱和脂肪酸氧化及上调GPX4介导的抗氧化体系等多方面抑制铁死亡,进而保护受照神经元细胞的形态和功能,RPRM敲除对铁死亡的抑制作用主要与调控SCD1抑制多不饱和脂肪酸的氧化以及调控Nrf2介导的抗氧化基因的转录有关。