Phytomedicine I 檀香紫檀活性成分(S)-SA靶向SLC11A2抑制铁死亡，揭示脑缺血再灌注损伤治疗新机制！（陈凯先/王铮涛/赖琼/杨莉团队）

2026年9月7日，上海中医药大学中药研究团队等单位在Phytomedicine（中科院1区，TOP期刊，IF=11.3）在线发表题为“(S)-SA, a bioactive flavonoid from Dalbergiae Odoriferae Lignum, alleviates cerebral ischemia-reperfusion injury via SLC11A2-mediated ferroptosis inhibition”的研究论文。该文由 Jiangmin Zhu、Ju Ye、Liuqi Zhao 等共同完成，陈凯先 院士、王铮涛、赖琼和杨莉为共同通讯作者。该文于2026年6月29日投稿，2026年8月9日修回，2026年9月2日接收，并于2026年9月7日在线发表。

该研究聚焦脑缺血再灌注损伤（cerebral ischemia-reperfusion injury, CIRI）中的铁死亡（ferroptosis）调控机制。研究人员发现，传统中药檀香紫檀（Dalbergiae Odoriferae Lignum, DOL）具有显著改善CIRI的保护作用，并进一步筛选发现其中黄酮类活性成分紫檀烷酮（sativanone, SA）发挥关键作用。其中，（S）构型的紫檀烷酮（(S)-SA）较（R）构型表现出更强的神经保护活性。

研究进一步利用活性蛋白组学（activity-based protein profiling, ABPP）、PROTAC介导的靶向降解策略、细胞热转移分析（CETSA）、药物亲和响应靶标稳定性分析（DARTS）、表面等离子共振（SPR）以及分子动力学模拟等多种化学生物学方法，鉴定出铁离子转运蛋白 SLC11A2（solute carrier family 11 member 2） 是(S)-SA发挥作用的直接功能靶点。

机制研究显示，(S)-SA能够直接结合SLC11A2，抑制其介导的Fe²⁺摄取过程，降低细胞内铁负荷，从而抑制铁依赖性脂质过氧化和铁死亡发生。同时，(S)-SA能够减轻氧化应激损伤、抑制炎症信号激活，并维持血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）完整性，最终改善缺血性脑损伤。

该研究揭示了“(S)-SA–SLC11A2–Fe²⁺摄取–铁死亡”这一新的脑缺血再灌注损伤调控轴，明确了天然药物活性成分靶向铁代谢调控铁死亡的新机制，为CIRI的药物干预提供了新的候选分子和理论依据。

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【摘 要】

脑缺血再灌注损伤（cerebral ischemia-reperfusion injury, CIRI）是缺血性脑卒中治疗过程中常见的继发性损伤，其发生发展与氧化应激、炎症反应以及铁死亡（ferroptosis）密切相关。然而，目前针对CIRI的有效治疗策略仍然有限，亟需发现新的神经保护药物及作用靶点。

檀香紫檀（Dalbergiae Odoriferae Lignum, DOL）是一种传统中药材，具有活血化瘀、改善缺血损伤等药理作用，但其发挥神经保护作用的关键活性成分及分子机制尚未完全明确。本研究旨在筛选DOL中的活性成分，并阐明其改善脑缺血再灌注损伤的作用机制。

研究人员首先通过体内外模型评价DOL提取物对CIRI的保护作用，并进一步分离鉴定其中具有神经保护活性的关键化合物。结果发现，黄酮类化合物紫檀烷酮（sativanone, SA）是DOL发挥保护作用的重要活性成分，其中（S）构型紫檀烷酮（(S)-SA）表现出更强的神经保护活性。

随后，研究人员结合活性蛋白组学（activity-based protein profiling, ABPP）、PROTAC介导的靶向蛋白降解策略、细胞热转移实验（cellular thermal shift assay, CETSA）、药物亲和响应靶标稳定性分析（drug affinity responsive target stability, DARTS）、表面等离子共振（surface plasmon resonance, SPR）以及分子动力学模拟等多种化学生物学方法，鉴定出溶质载体家族11成员2（solute carrier family 11 member 2, SLC11A2）是(S)-SA发挥作用的直接靶蛋白。

机制研究表明，(S)-SA能够直接结合SLC11A2并抑制其介导的Fe²⁺转运，降低细胞内铁离子积累，从而减少脂质过氧化反应并抑制铁死亡发生。同时，(S)-SA能够减轻缺血再灌注诱导的氧化应激损伤，降低炎症反应，并维持血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）完整性，最终改善CIRI相关神经损伤。

综上，本研究发现了檀香紫檀来源活性成分(S)-SA改善脑缺血再灌注损伤的新机制，揭示了“(S)-SA–SLC11A2–Fe²⁺代谢–铁死亡”调控轴在神经保护中的重要作用，为靶向铁代谢调控铁死亡治疗缺血性脑损伤提供了新的理论依据和潜在干预策略。

01

研究背景及科学问题

脑缺血再灌注损伤（cerebral ischemia-reperfusion injury, CIRI）是缺血性脑卒中治疗过程中常见的继发性损伤类型，也是影响患者预后和神经功能恢复的重要因素。随着血管内取栓和溶栓治疗的发展，血流再灌注已成为恢复缺血脑组织功能的重要手段。然而，再灌注过程往往伴随着活性氧（reactive oxygen species, ROS）大量产生、炎症反应增强、血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）破坏以及细胞死亡等一系列病理变化，从而进一步加重脑组织损伤。因此，深入解析CIRI发生发展的关键分子机制，并寻找有效的神经保护策略具有重要意义。

铁死亡（ferroptosis）是一种近年来受到广泛关注的铁依赖性程序性细胞死亡方式，其主要特征包括细胞内铁离子积累、脂质活性氧（lipid reactive oxygen species, lipid ROS）过度生成以及脂质过氧化损伤。越来越多的研究表明，铁死亡参与脑缺血再灌注损伤的发生过程。在缺血和再灌注环境下，铁代谢紊乱可导致游离Fe²⁺水平升高，促进Fenton反应产生大量ROS，进一步诱导膜脂质过氧化和神经细胞损伤。因此，调控铁稳态和抑制铁死亡可能成为改善CIRI的重要治疗方向。

溶质载体家族11成员2（solute carrier family 11 member 2, SLC11A2），又称二价金属转运蛋白1（divalent metal transporter 1, DMT1），是一种重要的跨膜金属离子转运蛋白，参与细胞内铁离子摄取和铁稳态维持。研究显示，SLC11A2异常激活可促进细胞铁积累，并增加铁死亡发生风险。然而，目前针对SLC11A2调控CIRI过程中铁代谢失衡和铁死亡的研究仍较有限，靶向SLC11A2改善缺血性脑损伤的药理学策略尚未得到充分探索。

天然产物因具有多靶点、多通路调控特点，在神经保护和缺血性疾病治疗领域受到广泛关注。檀香紫檀（Dalbergiae Odoriferae Lignum, DOL）是传统中药材，具有活血化瘀、改善血液循环以及保护组织损伤等药理作用。已有研究发现，DOL中的黄酮类化合物具有抗氧化、抗炎以及神经保护活性，但其改善脑缺血再灌注损伤的关键活性成分及具体作用机制仍不明确。

紫檀烷酮（sativanone, SA）是一种来源于DOL的黄酮类化合物。研究人员发现，SA存在不同立体构型，其中（S）构型紫檀烷酮（(S)-SA）表现出更强的神经保护活性。然而，(S)-SA是否能够直接作用于关键蛋白靶点，并通过调控铁代谢和铁死亡改善CIRI，目前仍缺乏系统研究。

因此，本研究通过活性成分筛选、化学生物学靶点鉴定以及体内外脑缺血模型验证，系统探讨(S)-SA改善脑缺血再灌注损伤的作用机制。研究发现，(S)-SA能够直接结合SLC11A2，抑制其介导的Fe²⁺摄取，降低铁离子积累和脂质过氧化水平，从而抑制铁死亡并保护神经组织。此外，研究进一步揭示了“SLC11A2介导铁代谢调控—铁死亡抑制”这一新的神经保护机制，为CIRI的药物干预提供了新的潜在靶点和理论依据。

02

重要发现及亮点

檀香紫檀活性成分(S)-SA改善脑缺血再灌注损伤，并抑制铁死亡发生

脑缺血再灌注损伤（cerebral ischemia-reperfusion injury, CIRI）的发生发展与氧化应激、炎症反应以及铁死亡密切相关。檀香紫檀（Dalbergiae Odoriferae Lignum, DOL）作为传统中药材，具有改善血液循环和保护缺血损伤的药理作用，但其发挥神经保护作用的关键活性成分仍不明确。

研究人员首先建立脑缺血再灌注动物模型，评价DOL提取物对CIRI的保护作用。随后，通过活性成分分离和药效筛选，发现黄酮类化合物紫檀烷酮（sativanone, SA）是DOL发挥保护作用的重要活性成分。

进一步研究发现，SA存在不同立体构型，其中（S）构型紫檀烷酮（(S)-SA）表现出更强的神经保护活性。

在体内实验中，(S)-SA处理能够显著减少脑缺血再灌注后的脑梗死面积，改善神经功能缺损，同时降低神经元损伤水平。

机制研究进一步发现，(S)-SA能够降低缺血再灌注诱导的铁离子积累，减少脂质过氧化水平，并抑制铁死亡相关蛋白变化，提示其可能通过调控铁死亡发挥神经保护作用。

图1：(S)-SA改善脑缺血再灌注损伤并抑制铁死亡。

（A）檀香紫檀（DOL）主要活性成分筛选及实验流程示意图。

（B）不同DOL来源化合物对脑缺血再灌注损伤保护作用的筛选结果。

（C）(S)-SA和(R)-SA化学结构及立体构型示意图。

（D）不同浓度(S)-SA处理后，缺血再灌注模型动物脑梗死面积变化。

（E）TTC染色检测不同处理组小鼠脑梗死比例。

（F）神经功能评分评价(S)-SA对CIRI小鼠神经功能恢复的影响。

（G）检测缺血脑组织中脂质过氧化水平变化。

（H）检测铁死亡相关指标变化，包括铁含量、MDA水平以及GPX4、ACSL4等蛋白表达。

（I）免疫荧光染色检测神经元损伤情况。

数据表示为平均值 ± 标准误（mean ± SEM）。

统计学分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA）。

*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。

(S)-SA通过抑制铁死亡发挥神经保护作用

为了进一步确认铁死亡是否参与(S)-SA介导的脑保护作用，研究人员在体外神经细胞模型中进行了验证。

研究建立氧糖剥夺/复氧（oxygen-glucose deprivation/reoxygenation, OGD/R）模型模拟缺血再灌注环境。

结果显示，OGD/R刺激导致细胞内铁水平升高，同时伴随脂质ROS积累增加、线粒体结构破坏以及细胞活力下降。

而(S)-SA处理能够明显降低细胞内Fe²⁺水平，减少脂质ROS生成，改善线粒体损伤，并提高细胞存活率。

进一步实验发现，铁死亡诱导剂能够削弱(S)-SA的保护作用，而铁死亡抑制剂能够增强其保护效果，说明铁死亡是(S)-SA发挥神经保护作用的重要调控过程。

此外，(S)-SA能够恢复谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4, GPX4）表达，并降低ACSL4水平，进一步证明其能够抑制铁死亡通路。

图2：(S)-SA通过抑制铁死亡保护神经细胞。

（A）OGD/R细胞模型建立流程示意图。

（B）不同处理条件下细胞存活率检测。

（C）检测细胞内Fe²⁺含量变化。

（D）采用C11-BODIPY荧光探针检测脂质ROS水平。

（E）免疫荧光分析细胞氧化损伤变化。

（F）Western blot检测铁死亡相关蛋白GPX4、ACSL4、FTH1和SLC11A2表达。

（G）透射电子显微镜观察线粒体超微结构变化。

（H）不同铁死亡调节剂处理后，分析(S)-SA对细胞死亡的影响。

数据表示为平均值 ± SEM。

统计分析采用单因素方差分析。

*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。

(S)-SA靶向SLC11A2并确定其为关键作用蛋白

为了寻找(S)-SA发挥抗铁死亡作用的直接分子靶点，研究人员采用活性蛋白组学（activity-based protein profiling, ABPP）技术进行靶蛋白筛选。

研究人员首先构建(S)-SA探针，并利用探针捕获能够结合(S)-SA的蛋白。

结合质谱分析发现，溶质载体家族11成员2（solute carrier family 11 member 2, SLC11A2）是候选结合蛋白之一。

随后，通过竞争结合实验、细胞热转移实验（CETSA）、药物亲和响应靶标稳定性分析（DARTS）以及表面等离子共振（SPR）实验进一步验证。

结果显示，(S)-SA能够直接结合SLC11A2，并提高SLC11A2蛋白稳定性。

分子模拟分析进一步预测了(S)-SA与SLC11A2之间的结合模式，提示SLC11A2可能是(S)-SA调控铁代谢的重要功能靶点。

图3：(S)-SA直接结合SLC11A2并鉴定其作用靶点。

（A）(S)-SA活性探针构建及ABPP筛选流程。

（B）(S)-SA结合蛋白质谱鉴定结果。

（C）候选靶蛋白富集分析。

（D）Western blot验证SLC11A2与(S)-SA探针结合情况。

（E）竞争结合实验验证(S)-SA与SLC11A2之间的特异性结合。

（F）CETSA实验检测(S)-SA对SLC11A2蛋白稳定性的影响。

（G）DARTS实验验证(S)-SA对SLC11A2蛋白抗蛋白酶降解能力的影响。

（H）SPR实验检测(S)-SA与SLC11A2直接结合能力。

（I）分子对接模拟分析(S)-SA与SLC11A2结合模式。

数据表示为平均值 ± SEM。

统计学分析采用单因素方差分析。

*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。

SLC11A2介导的Fe²⁺摄取是(S)-SA调控铁死亡的关键环节

在确定SLC11A2是(S)-SA直接结合靶点后，研究人员进一步探讨SLC11A2在缺血再灌注损伤和铁死亡过程中的功能作用。

SLC11A2是一种重要的二价金属离子转运蛋白，主要参与细胞外Fe²⁺向细胞内转运。在缺血再灌注环境中，异常增强的铁摄取会导致细胞内游离铁水平升高，促进活性氧生成，并诱导脂质过氧化反应，最终触发铁死亡。

研究人员首先检测缺血再灌注模型中SLC11A2表达变化。

结果发现，OGD/R刺激以及脑缺血再灌注损伤均导致SLC11A2表达升高，并伴随细胞内铁含量增加。

进一步通过基因干预实验发现，敲低SLC11A2能够降低细胞内Fe²⁺积累，减少脂质ROS产生，并提高细胞存活率。

相反，SLC11A2过表达则促进铁离子积累，增强脂质过氧化损伤，并削弱(S)-SA的细胞保护作用。

这些结果表明，SLC11A2介导的铁摄取是缺血再灌注诱导铁死亡的重要调控环节，而(S)-SA通过靶向SLC11A2抑制异常铁输入，从而发挥抗铁死亡作用。

图4：SLC11A2介导Fe²⁺摄取促进铁死亡，而(S)-SA通过调控SLC11A2发挥保护作用。

（A）OGD/R处理条件下SLC11A2蛋白表达变化。采用Western blot检测不同处理组SLC11A2水平。

（B）免疫荧光染色检测缺血条件下SLC11A2表达及细胞定位变化。

（C）检测不同处理条件下细胞内Fe²⁺水平变化。

（D）SLC11A2敲低实验验证其对细胞铁稳态的影响。

（E）SLC11A2敲低后检测脂质ROS水平变化。

（F）SLC11A2过表达实验分析其对细胞铁死亡敏感性的影响。

（G）检测SLC11A2表达变化对GPX4、ACSL4等铁死亡相关蛋白表达的影响。

（H）分析SLC11A2表达变化对(S)-SA保护作用的影响。

数据表示为平均值 ± 标准误（mean ± SEM）。

统计学分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA）。

*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。

(S)-SA通过抑制SLC11A2介导的铁积累降低脂质过氧化损伤

为了进一步明确(S)-SA调控SLC11A2后的下游变化，研究人员进一步分析铁代谢、氧化应激以及脂质过氧化相关指标。

实验结果显示，缺血再灌注刺激导致细胞内Fe²⁺水平显著升高，同时伴随丙二醛（malondialdehyde, MDA）增加以及脂质ROS积累。

而(S)-SA处理能够明显降低这些变化。

进一步检测发现，(S)-SA能够恢复抗氧化防御系统，其中包括提高谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4, GPX4）表达，并降低促进铁死亡相关蛋白ACSL4水平。

此外，利用铁死亡诱导剂和抑制剂进行药理学验证发现，(S)-SA的保护作用主要依赖于铁死亡通路调节。

这些结果进一步证明，(S)-SA通过调节SLC11A2介导的铁代谢稳态，减少铁依赖性脂质氧化损伤，从而抑制铁死亡。

图5：(S)-SA通过调控铁代谢和脂质过氧化抑制铁死亡。

（A）检测不同处理组细胞内铁含量变化。

（B）采用C11-BODIPY探针检测脂质ROS生成水平。

（C）检测MDA含量评价脂质过氧化程度。

（D）检测谷胱甘肽（GSH）水平变化。

（E）Western blot检测铁死亡相关蛋白GPX4、ACSL4、SLC11A2表达变化。

（F）免疫荧光检测氧化损伤相关指标。

（G）不同铁死亡调控药物处理后，分析(S)-SA对细胞存活的影响。

（H）检测SLC11A2调控条件下(S)-SA对脂质过氧化的影响。

数据表示为平均值 ± SEM。

统计学分析采用单因素方差分析。

*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。

(S)-SA改善血脑屏障损伤并减轻缺血性脑损害

脑缺血再灌注损伤不仅导致神经细胞损伤，同时会破坏血脑屏障完整性，促进炎症细胞浸润和脑水肿形成。

因此，研究人员进一步评价(S)-SA对BBB功能的保护作用。

结果显示，CIRI模型中血脑屏障通透性明显增加，紧密连接蛋白表达下降，包括ZO-1、Occludin和Claudin-5等。

而(S)-SA处理能够恢复这些屏障相关蛋白表达，并降低伊文思蓝（Evans blue）渗漏水平，提示其能够改善BBB破坏。

同时，组织学分析显示，(S)-SA能够减少神经元损伤和炎症细胞浸润。

进一步检测发现，(S)-SA降低缺血区域氧化应激水平，减少铁死亡相关损伤。

这些结果说明，(S)-SA不仅能够在细胞水平抑制铁死亡，同时能够在整体动物水平改善缺血再灌注导致的脑组织损伤。

图6：(S)-SA改善脑缺血再灌注后的血脑屏障损伤。

（A）动物实验流程及(S)-SA给药方案示意图。

（B）TTC染色检测不同处理组脑梗死面积。

（C）神经功能评分评价(S)-SA对CIRI小鼠功能恢复的影响。

（D）Evans blue染色检测血脑屏障通透性变化。

（E）Western blot检测紧密连接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-5表达。

（F）免疫荧光染色分析血管结构和屏障完整性。

（G）组织学染色评价脑组织损伤程度。

比例尺（scale bar）= 50 μm。

数据表示为平均值 ± SEM。

统计学分析采用单因素方差分析。

*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。

SLC11A2是(S)-SA发挥脑保护作用的必要靶点

为了进一步验证SLC11A2在(S)-SA神经保护作用中的必要性，研究人员开展了体内外功能验证实验。

结果显示，在SLC11A2表达正常情况下，(S)-SA能够显著改善缺血再灌注损伤。

然而，当SLC11A2表达被恢复或过表达后，(S)-SA降低铁水平、抑制脂质过氧化以及改善细胞损伤的作用明显减弱。

相反，降低SLC11A2表达能够增强(S)-SA保护效果。

这些结果证明，SLC11A2不仅是(S)-SA的结合蛋白，同时也是其发挥抗铁死亡和神经保护作用的关键功能靶点。

图7：SLC11A2介导(S)-SA抗铁死亡和神经保护作用。

（A）SLC11A2基因调控实验流程。

（B）不同SLC11A2表达水平下细胞存活率变化。

（C）检测Fe²⁺水平变化。

（D）检测脂质ROS生成。

（E）Western blot检测铁死亡相关蛋白变化。

（F）动物模型中调节SLC11A2表达后分析(S)-SA保护作用。

数据表示为平均值 ± SEM。

统计学分析采用双因素方差分析（two-way ANOVA）。

*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。

(S)-SA靶向SLC11A2抑制铁死亡改善脑缺血再灌注损伤的作用机制

基于上述研究结果，研究人员提出了(S)-SA改善CIRI的作用机制模型。

在脑缺血再灌注过程中，SLC11A2表达升高，促进细胞外Fe²⁺进入细胞，引起铁离子异常积累。

过量Fe²⁺促进Fenton反应，诱导ROS生成和脂质过氧化，进一步激活铁死亡过程，导致神经元损伤、血脑屏障破坏以及脑功能障碍。

而(S)-SA能够直接结合SLC11A2，抑制其介导的Fe²⁺转运，降低细胞铁负荷。

随后，脂质过氧化减少，GPX4抗氧化系统恢复，铁死亡受到抑制，最终减轻脑缺血再灌注损伤。

图8：(S)-SA通过靶向SLC11A2抑制铁死亡改善脑缺血再灌注损伤的机制模式图。

缺血再灌注状态下：

CIRI刺激 → SLC11A2表达升高 → Fe²⁺摄取增加 → 铁积累 → 脂质过氧化增强 → 铁死亡激活 → 神经损伤。

(S)-SA干预后：

(S)-SA结合SLC11A2 → 抑制Fe²⁺转运 → 降低脂质ROS生成 → 抑制铁死亡 → 保护神经细胞和血脑屏障 → 改善脑缺血再灌注损伤。

【贡献】★★★★★

本研究从传统中药檀香紫檀中发现具有神经保护作用的新型活性成分(S)-SA，并系统解析了其改善脑缺血再灌注损伤的分子机制。

研究发现，(S)-SA能够直接结合铁转运蛋白SLC11A2，抑制其介导的Fe²⁺摄取，降低细胞铁负荷和脂质过氧化水平，从而阻断铁死亡发生。

进一步研究证明，(S)-SA通过调控“SLC11A2–Fe²⁺代谢–铁死亡”轴，减少神经细胞损伤、改善血脑屏障破坏，并促进缺血性脑损伤恢复。

该研究揭示了天然黄酮类化合物调节铁代谢和铁死亡的新机制，为脑缺血再灌注损伤的药物开发提供了新的候选分子和潜在治疗靶点。

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