Autophagy inducer spermidine improves brain injury after intracerebral hemorrhage

QI Lingxiao; YAN Gaili; XUE Mengzhou

doi:10.16016/j.2097-0927.202502005

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Autophagy inducer spermidine improves brain injury after intracerebral hemorrhage

Neuroscience | 更新时间：2025-04-14

- Autophagy inducer spermidine improves brain injury after intracerebral hemorrhage
- Journal of Army Medical University Vol. 47, Issue 7, Pages: 639-648(2025)
- 作者机构：
  
  1.郑州大学：第二附属医院脑血管病科，河南郑州
  2.郑州大学：医学科学院，河南郑州
- 作者简介：
  
  XUE Mengzhou， E-mail： xuemengzhou@zzu.edu.cn
- 基金信息：
  
  Founder： Supported by the General Program of National Natural Science Foundation of China(82071331);the National Key Research and Development Program of China(2018YFC1312200)
- DOI：10.16016/j.2097-0927.202502005
  CLC： R743.34;R914.4;R963
- Received：06 February 2025，
  
  Revised：09 February 2025，
  
  Published：15 April 2025
- 稿件说明：
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祁凌霄,闫改丽,薛孟周.自噬诱导剂亚精胺改善脑出血后脑损伤[J].陆军军医大学学报,2025,47(07):639-648.

QI Lingxiao,YAN Gaili,XUE Mengzhou.Autophagy inducer spermidine improves brain injury after intracerebral hemorrhage[J].J Army Med Univ,2025,47(07):639-648.
祁凌霄,闫改丽,薛孟周.自噬诱导剂亚精胺改善脑出血后脑损伤[J].陆军军医大学学报,2025,47(07):639-648. DOI：10.16016/j.2097-0927.202502005.

QI Lingxiao,YAN Gaili,XUE Mengzhou.Autophagy inducer spermidine improves brain injury after intracerebral hemorrhage[J].J Army Med Univ,2025,47(07):639-648. DOI：10.16016/j.2097-0927.202502005.

摘要

目的

探讨亚精胺（spermidine， SPD）在脑出血（intracerebral hemorrhage， ICH）中的作用及其潜在机制。

方法

选用8~10周龄的雄性C57BL/6小鼠构建胶原酶诱导的ICH模型。将108只小鼠随机分为3组，即假手术组、ICH组和亚精胺治疗组，每组36只。亚精胺治疗组小鼠在术后接受连续3 d的15 mg/kg亚精胺腹腔注射。在ICH后第3天，通过神经行为学测试（改良Garcia神经功能评分、前肢放置试验）评估小鼠神经功能缺损、HE染色观察脑组织病理损伤、免疫荧光染色检测小胶质细胞/巨噬细胞与星形胶质细胞活化，以及通过Western blot分析自噬标志物Beclin-1、P62及炎症因子MMP-9、NLRP3、COX-2的表达。以血红素刺激HT-22细胞模拟体外ICH，3-甲基腺嘌呤（3-methyladenine，3-MA）作为自噬抑制剂。将细胞随机分为4组（

=7）：对照组、血红素组、血红素+亚精胺组和血红素+亚精胺+3-MA组。在血红素处理24 h后，通过CCK-8法检测各组细胞存活率、Western blot检测自噬相关蛋白LC3-II、P62的表达，通过测定超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性与丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量以评估氧化应激水平。

结果

在ICH造模后第3天，与ICH组相比，亚精胺显著减少脑损伤面积（

0.05），促进神经功能恢复（

0.05），激活自噬Beclin-1表达升高，P62表达降低（

0.05），抑制小胶质细胞/巨噬细胞和星形胶质细胞活化（

0.01），降低MMP-9、NLRP3及COX-2表达，同时提高SOD活性并减少MDA含量（

0.05）。在细胞实验中，亚精胺提高HT-22细胞存活率（

0.05）、增强SOD活性并降低MDA水平（

0.01），而自噬抑制剂3-MA有效抑制了自噬，使LC3-II表达降低、P62表达升高（

0.05），并完全逆转了上述保护效应（

0.05）。

结论

亚精胺在ICH后激活自噬并通过抑制神经炎症和氧化应激改善ICH后脑损伤。

Abstract

Objective‍　‍To investigate the role and underlying mechanism of spermidine (SPD) in intracerebral hemorrhage (ICH). Methods‍　‍Male C57BL/6 mice were subjected to establish a collagenase-induced ICH model. The 108 mice were randomly divided into Sham group

ICH group and ICH+SPD group (intraperitoneal injection of 15 mg/kg SPD for 3 consecutive days after modeling)

with 36 mice in each group. On the 3rd day after ICH

neurological deficits were evaluated using modified Garcia scoring and forelimb placing test; brain pathological damage was assessed with HE staining; activation of microglia/macrophages (Iba-1) and astrocytes (GFAP) was detected by immunofluorescence assay; expression of autophagy markers (Beclin-1

P62) and inflammatory factors (MMP-9

NLRP3

COX-2) was measured with Western blotting. In

in vitro

experiments

hemin was used to stimulate HT-22 cells to mimic ICH. The HT-22 cells were randomly divided into Control group

Hemin group

Hemin+SPD group

and Hemin+SPD+3-methyladenine (3-MA

an autophagy inhibitor) group (

=7). After 24 h of hemin treatment

cell viability was detected with CCK-8 assay

the expression of autophagy-related proteins (LC3-II and P62) were detected with Western blotting

and oxidative stress was determined by measuring superoxide dismutase (SOD) activity and malondialdehyde (MDA) content. Results‍　‍On day 3 post-ICH

SPD significantly reduced the area of brain damage (

0.05)

improved neurological recovery (

0.05)

activated autophagy with up-regulation of Beclin-1 while down-regulation of P62 (

0.05)

suppressed the activation of microglia/macrophage and astrocytes (

0.01)

reduced the expression of MMP-9

NLRP3 and COX-2

and enhanced SOD activity and decreased MDA content (

0.05) when compared with the ICH group. SPD increased the viability of HT-22 cells (

0.05)

improved SOD activity and reduced MDA content (

0.01). Autophagy inhibitor 3-MA effectively blocked the down-regulation of LC3-II and up-regulation of P62

and completely reversed above protective effects caused by SPD (

0.05). Conclusion‍　‍SPD activates autophagy after ICH and improves post-ICH brain injury by suppressing neuroinflammation and oxidative stress.

关键词

Keywords

references

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