Ингибирование TLR4 предотвращает гипоксически-ишемическое повреждение гиппокампа посредством регуляции ферроптоза у новорождённых крыс

Воспаление и гибель клеток играют важную роль в патогенезе гипоксически-ишемического повреждения головного мозга. Толл-подобный рецептор 4 (TLR4) запускает активацию воспалительного сигнального пути. Ферроптоз — недавно описанный тип регулируемой гибели клеток — участвует в развитии различных заболеваний, сопровождающихся повреждением нейронов. Однако роль ферроптоза при гипоксически-ишемическом повреждении головного мозга остаётся неясной. Целью настоящего исследования было изучить функцию и механизм действия TLR4 при ферроптозе нейронов в условиях гипоксически-ишемического повреждения головного мозга. Были использованы модель гипоксии-ишемии у новорождённых крыс и клеточная модель лишения кислорода и глюкозы. Для оценки влияния TLR4 на ферроптоз нейронов in vivo применяли специфический антагонист TLR4 TAK-242. В экспериментах in vitro на гиппокампальных нейронах HT22 использовали ингибитор TLR4 TAK-242 и ингибитор p38 SB203580, чтобы изучить связь TLR4 с воспалением и ферроптозом. Влияние TLR4 на ферроптоз оценивали с помощью вестерн-блоттинга, ПЦР в реальном времени, иммунофлуоресцентного окрашивания, анализа жизнеспособности клеток и трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ). Гипоксия-ишемия значительно повышала экспрессию TLR4 и уровень p53, снижала уровни SLC7A11 и GPX4 и вызывала повреждение митохондрий, тем самым индуцируя ферроптоз нейронов гиппокампа. Ингибирование TLR4 подавляло экспрессию белков, связанных с ферроптозом, снижало экспрессию соответствующих генов и выраженность провоспалительной реакции, ослабляло окислительный стресс и повреждение митохондрий и в конечном счёте уменьшало активацию ферроптоза нейронов гиппокампа после гипоксически-ишемического повреждения головного мозга. Результаты экспериментов in vivo согласовались с данными in vitro: ингибирование TLR4 также ослабляло вызванный лишением кислорода и глюкозы ферроптоз за счёт подавления окислительного стресса и сигнального пути p38 MAPK, что в конечном итоге повышало жизнеспособность нейронов. Результаты исследований in vitro и in vivo показали, что TAK-242 оказывает нейропротекторное и антиферроптотическое действие посредством подавления сигнального пути TLR4–p38 MAPK. Активация TLR4 вызывала ферроптоз нейронов как при гипоксически-ишемическом повреждении головного мозга, так и при лишении кислорода и глюкозы. Ингибирование TLR4 ослабляло повреждение, обусловленное окислительным стрессом, снижало активацию ферроптоза и уменьшало нейровоспаление после гипоксически-ишемического повреждения головного мозга. В настоящем исследовании показано, что ингибирование сигнального пути TLR4–p38 MAPK регулирует ферроптоз нейронов, вызванный гипоксически-ишемическим повреждением головного мозга или лишением кислорода и глюкозы, и может играть новую роль в поддержании гомеостаза мозга.