自噬诱导剂亚精胺改善脑出血后脑损伤

祁凌霄; 闫改丽; 薛孟周

doi:10.16016/j.2097-0927.202502005

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自噬诱导剂亚精胺改善脑出血后脑损伤

神经科学 | 更新时间：2025-04-14

- 自噬诱导剂亚精胺改善脑出血后脑损伤
- Autophagy inducer spermidine improves brain injury after intracerebral hemorrhage
- 陆军军医大学学报 2025年47卷第7期页码：639-648
- 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：
  
  薛孟周，E-mail：xuemengzhou@zzu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金面上项目(82071331);国家重点研发计划(2018YFC1312200)
- DOI：10.16016/j.2097-0927.202502005
  中图分类号： R743.34;R914.4;R963
- 收稿日期：2025-02-06，
  
  修回日期：2025-02-09，
  
  纸质出版日期：2025-04-15
- 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

SCHRAG M ， KIRSHNER H . Management of intracerebral hemorrhage ［J］. J Am Coll Cardiol ， 2020 ， 75 （ 15 ）： 1819 - 1831 . DOI： 10.1016/j.jacc.2019.10.066 http://dx.doi.org/10.1016/j.jacc.2019.10.066 .

XUE M Z ， YONG V W . Neuroinflammation in intracerebral haemorrhage： immunotherapies with potential for translation ［J］. Lancet Neurol ， 2020 ， 19 （ 12 ）： 1023 - 1032 . DOI： 10.1016/S1474-4422（20）30364-1 http://dx.doi.org/10.1016/S1474-4422（20）30364-1 .

MORRIS N A ， MARC SIMARD J ， CHATURVEDI S . Surgical management for primary intracerebral hemorrhage ［J］. Neurology ， 2024 ， 103 （ 4 ）： e209714 . DOI： 10.1212/WNL.0000000000209714 http://dx.doi.org/10.1212/WNL.0000000000209714 .

HOFER S J ， SIMON A K ， BERGMANN M ， et al . Mechanisms of spermidine-induced autophagy and geroprotection ［J］. Nat Aging ， 2022 ， 2 （ 12 ）： 1112 - 1129 . DOI： 10.1038/s43587-022-00322-9 http://dx.doi.org/10.1038/s43587-022-00322-9 .

MADEO F ， EISENBERG T ， BÜTTNER S ， et al . Spermidine： a novel autophagy inducer and longevity elixir ［J］. Autophagy ， 2010 ， 6 （ 1 ）： 160 - 162 . DOI： 10.4161/auto. 6.1.10600 http://dx.doi.org/10.4161/auto.6.1.10600 .

ZOU D ， ZHAO Z Y ， LI L ， et al . A comprehensive review of spermidine： safety， health effects， absorption and metabolism， food materials evaluation， physical and chemical processing， and bioprocessing ［J］. Compr Rev Food Sci Food Saf ， 2022 ， 21 （ 3 ）： 2820 - 2842 . DOI： 10.1111/1541-4337.12963 http://dx.doi.org/10.1111/1541-4337.12963 .

SKATCHKOV S N ， WOODBURY-FARIÑA M A ， EATON M . The role of glia in stress： polyamines and brain disorders ［J］. 2014 ， 37 （ 4 ）： 653 - 678 . DOI： 10.1016/j.psc.2014.08.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.psc.2014.08.008 .

SU Q Y ， SU C H ， ZHANG Y ， et al . Adjudin protects blood-brain barrier integrity and attenuates neuroinflammation following intracerebral hemorrhage in mice ［J］. Int Immunopharmacol ， 2024 ， 132 ： 111962 . DOI： 10.1016/j.intimp.2024.111962 http://dx.doi.org/10.1016/j.intimp.2024.111962 .

HUANG J X ， ZHANG H P ， ZHANG J N ， et al . Spermidine exhibits protective effects against traumatic brain injury ［J］. Cell Mol Neurobiol ， 2020 ， 40 （ 6 ）： 927 - 937 . DOI： 10.1007/s10571-019-00783-4 http://dx.doi.org/10.1007/s10571-019-00783-4 .

ZHENG Z M ， WANG Z G ， CHEN Y ， et al . Spermidine promotes nucleus pulposus autophagy as a protective mechanism against apoptosis and ameliorates disc degeneration ［J］. J Cell Mol Med ， 2018 ， 22 （ 6 ）： 3086 - 3096 . DOI： 10.1111/jcmm.13586 http://dx.doi.org/10.1111/jcmm.13586 .

FEIGIN V L ， LAWES C M M ， BENNETT D A ， et al . Worldwide stroke incidence and early case fatality reported in 56 population-based studies： a systematic review ［J］. 2009 ， 8 （ 4 ）： 355 - 369 . DOI： 10.1016/S1474-4422（09）70025-0 http://dx.doi.org/10.1016/S1474-4422（09）70025-0 .

ZILLE M ， FARR T D ， KEEP R F ， et al . Novel targets， treatments， and advanced models for intracerebral haemorrhage ［J］. EBioMedicine ， 2022 ， 76 ： 103880 . DOI： 10.1016/j.ebiom.2022.103880 http://dx.doi.org/10.1016/j.ebiom.2022.103880 .

ZHANG Y ， LIU Y ， WEE YONG V ， et al . Omarigliptin inhibits brain cell ferroptosis after intracerebral hemorrhage ［J］. Sci Rep ， 2023 ， 13 （ 1 ）： 14339 . DOI： 10.1038/s41598-023-41635-y http://dx.doi.org/10.1038/s41598-023-41635-y .

HUANG H Y ， BACH J R ， SHARMA H S ， et al . The 2023 yearbook of neurorestoratology ［J］. J Neurorestoratol ， 2024 ， 12 （ 3 ）： 100136 . DOI： 10.1016/j.jnrt.2024.100136 http://dx.doi.org/10.1016/j.jnrt.2024.100136 .

ZHANG Y ， KHAN S ， LIU Y ， et al . Oxidative stress following intracerebral hemorrhage： from molecular mechanisms to therapeutic targets ［J］. Front Immunol ， 2022 ， 13 ： 847246 . DOI： 10.3389/fimmu.2022.847246 http://dx.doi.org/10.3389/fimmu.2022.847246 .

SHI K B ， TIAN D C ， LI Z G ， et al . Global brain inflammation in stroke ［J］. Lancet Neurol ， 2019 ， 18 （ 11 ）： 1058 - 1066 . DOI： 10.1016/S1474-4422（19）30078-X http://dx.doi.org/10.1016/S1474-4422（19）30078-X .

ZHOU F F ， HE Y J ， ZHANG M R ， et al . Polydopamine（PDA）-coated diselenide-bridged mesoporous silica-based nanoplatform for neuroprotection by reducing oxidative stress and targeting neuroinflammation in intracerebral hemorrhage ［J］. J Nanobiotechnology ， 2024 ， 22 （ 1 ）： 731 . DOI： 10.1186/s12951-024-03023-0 http://dx.doi.org/10.1186/s12951-024-03023-0 .

ZHANG Y G ， YE P ， ZHU H ， et al . Neutral poly saccharide from Gastrodia elata alleviates cerebral ischemia-reperfusion injury by inhibiting ferroptosis-mediated neuroinflammation via the NRF2/HO-1 signaling pathway ［J］. CNS Neurosci Ther ， 2024 ， 30 （ 3 ）： e14456 . DOI： 10.1111/cns.14456 http://dx.doi.org/10.1111/cns.14456 .

ZHANG X Y ， LI H H ， WANG H M ， et al . Iron/ROS/Itga3 mediated accelerated depletion of hippocampal neural stem cell pool contributes to cognitive impairment after hemorrhagic stroke ［J］. Redox Biol ， 2024 ， 71 ： 103086 . DOI： 10.1016/j.redox.2024.103086 http://dx.doi.org/10.1016/j.redox.2024.103086 .

TIRUPATHI PICHIAH P B ， SURIYAKALAA U ， KAMALAKKANNAN S ， et al . Spermidine may decrease ER stress in pancreatic beta cells and may reduce apoptosis via activating AMPK dependent autophagy pathway ［J］. Med Hypotheses ， 2011 ， 77 （ 4 ）： 677 - 679 . DOI： 10.1016/j.mehy.2011.07.014 http://dx.doi.org/10.1016/j.mehy.2011.07.014 .

JIANG D M ， JI C W ， ZHOU X M ， et al . Pathway analysis of spermidine anti-oxidative stress and inducing autophagy in granulosa cells of Sichuan white geese ［J］. Theriogenology ， 2024 ， 215 ： 290 - 301 . DOI： 10.1016/j.theriogenology.2023.12.020 http://dx.doi.org/10.1016/j.theriogenology.2023.12.020 .

SCHROEDER S ， HOFER S J ， ZIMMERMANN A ， et al . Dietary spermidine improves cognitive function ［J］. Cell Rep ， 2021 ， 35 （ 2 ）： 108985 . DOI： 10.1016/j.celrep.　2021.108985 http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2021.108985 .

BANG E ， PARK C ， HWANGBO H ， et al . Spermidine attenuates high glucose-induced oxidative damage in retinal pigment epithelial cells by inhibiting production of ROS and NF-κB/NLRP3 inflammasome pathway ［J］. Int J Mol Sci ， 2023 ， 24 （ 13 ）： 10550 . DOI： 10.3390/ijms241310550 http://dx.doi.org/10.3390/ijms241310550 .

DUAN S R ， WANG F ， CAO J W ， et al . Exosomes derived from microRNA-146a-5p-enriched bone marrow mesenchymal stem cells alleviate intracerebral hemorrhage by inhibiting neuronal apoptosis and microglial M1 polarization ［J］. Drug Des Devel Ther ， 2020 ， 14 ： 3143 - 3158 . DOI： 10.2147/DDDT.S255828 http://dx.doi.org/10.2147/DDDT.S255828 .

LEI P ， LI Z Y ， HUA Q W ， et al . Ursolic acid alleviates neuroinflammation after intracerebral hemorrhage by mediating microglial pyroptosis via the NF-κB/NLRP3/GSDMD pathway ［J］. Int J Mol Sci ， 2023 ， 24 （ 19 ）： 14771 . DOI： 10.3390/ijms241914771 http://dx.doi.org/10.3390/ijms241914771 .

YANG M X ， DENG S X ， JIANG J L ， et al . Oxytocin improves intracerebral hemorrhage outcomes by suppressing neuronal pyroptosis and mitochondrial fission ［J］. Stroke ， 2023 ， 54 （ 7 ）： 1888 - 1900 . DOI： 10.1161/STROKEAHA.　123.043391 http://dx.doi.org/10.1161/STROKEAHA.123.043391 .

WANG J N ， TONG M L ， ZHAO B ， et al . Parthenolide ameliorates intracerebral hemorrhage-induced brain injury in rats ［J］. Phytother Res ， 2020 ， 34 （ 1 ）： 153 - 160 . DOI： 10.1002/ptr.6510 http://dx.doi.org/10.1002/ptr.6510 .

DEBNATH J ， GAMMOH N ， RYAN K M . Autophagy and autophagy-related pathways in cancer ［J］. Nat Rev Mol Cell Biol ， 2023 ， 24 （ 8 ）： 560 - 575 . DOI： 10.1038/s41580-023-00585-z http://dx.doi.org/10.1038/s41580-023-00585-z .

高媛媛，赵恒光，杨桂红，等 . DDIT4介导的自噬在毛乳头细胞氧化应激损伤中的保护作用［J］. 陆军军医大学学报， 2024 ， 46 （ 21 ）： 2397 - 2406 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202406063 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202406063 .

GAO Y Y ， ZHAO H G ， YANG G H ， et al . Protective role of DDIT4-mediated autophagy in dermal papilla cells after oxidative stress injury ［J］. J Army Med Univ ， 2024 ， 46 （ 21 ）： 2397 - 2406 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202406063 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202406063 .

MADEO F ， BAUER M A ， CARMONA-GUTIERREZ D ， et al . Spermidine： a physiological autophagy inducer acting as an anti-aging vitamin in humans？［J］. Autophagy ， 2019 ， 15 （ 1 ）： 165 - 168 . DOI： 10.1080/15548627.2018.1530929 http://dx.doi.org/10.1080/15548627.2018.1530929 .

GHOSH I ， SANKHE R ， MUDGAL J ， et al . Spermidine， an autophagy inducer， as a therapeutic strategy in neurological disorders ［J］. Neuropeptides ， 2020 ， 83 ： 102083 . DOI： 10.1016/j.npep.2020.102083 http://dx.doi.org/10.1016/j.npep.2020.102083 .

YANG Y ， CHEN S C ， ZHANG Y Q ， et al . Induction of autophagy by spermidine is neuroprotective via inhibition of caspase 3-mediated Beclin 1 cleavage ［J］. Cell Death Dis ， 2017 ， 8 （ 4 ）： e2738 . DOI： 10.1038/cddis.2017.161 http://dx.doi.org/10.1038/cddis.2017.161 .

SAVA I G ， BATTAGLIA V ， ROSSI C A ， et al . Free radical scavenging action of the natural polyamine spermine in rat liver mitochondria ［J］. Free Radic Biol Med ， 2006 ， 41 （ 8 ）： 1272 - 1281 . DOI： 10.1016/j.freeradbiomed.2006.07.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2006.07.008 .

CHOI Y H ， PARK H Y . Anti-inflammatory effects of spermidine in lipopolysaccharide-stimulated BV2 microglial cells ［J］. J Biomed Sci ， 2012 ， 19 （ 1 ）： 31 . DOI： 10.1186/1423-0127-19-31 http://dx.doi.org/10.1186/1423-0127-19-31 .

LI H Y ， WU J ， SHEN H T ， et al . Autophagy in hemorrhagic stroke： Mechanisms and clinical implications ［J］. Prog Neurobiol ， 2018 ， 163/164 ： 79 - 97 . DOI： 10.1016/j.pneurobio.2017.04.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.pneurobio.2017.04.002 .

ZHANG R Y ， BAI Q ， LIU Y ， et al . Intracerebral hemorrhage in translational research ［J］. Brain Hemorrhages ， 2020 ， 1 （ 1 ）： 13 - 18 . DOI： 10.1016/j.hest. 2020.02.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.hest.2020.02.003 .

GONG Y ， HE Y ， GU Y ， et al . Effects of aging on autophagy after experimental intracerebral hemorrhage ［C］//ZHANG J， COLOHAN A. Intracerebral hemorrhage research：Vol . 111 . Vienna ： Springer Vienna ， 2011： 113 - 117 . DOI： 10.1007/978-3-7091-0693-8_18 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-7091-0693-8_18 .

SU Y ， ZHANG W ， ZHANG R X ， et al . Activation of cholinergic anti-inflammatory pathway ameliorates cerebral and cardiac dysfunction after intracerebral hemorrhage through autophagy ［J］. Front Immunol ， 2022 ， 13 ： 870174 . DOI： 10.3389/fimmu.2022.870174 http://dx.doi.org/10.3389/fimmu.2022.870174 .

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