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铁死亡（Ferroptosis）是一种新型的非凋亡型的细胞死亡方式,其机制可能与谷胱甘肽合成抑制导致的铁稳态失衡及脂质过氧化物的累积密切相关。研究表明,很多神经系统疾病,包括帕金森症,阿尔茨海默病和肌肉萎缩侧索硬化症等都和铁死亡密切相关。如在阿尔兹海默症病人的脑中,发现大量铁离子的累积及活性氧的产生,星形胶质细胞和小胶质细胞过度增多,铁离子累积水平与认知能力下降呈正相关。本实验室前期发现铁死亡诱导剂Erastin可以导致小鼠神经瘤细胞N2a突起变短,阿尔茨海默症病理性特征的tau蛋白过度磷酸化和GSK-3β激活均可导致突触可塑性损伤,因此我们推测铁死亡可以导致突触可塑性损伤,但其机制有待研究。为此,首先在细胞水平进行铁死亡的研究。给予N2a细胞10μM的铁死亡诱导剂Erastin,观察其对细胞的形态和突起长度的影响;同时给予Ferrostatin-1（2 μM）,阻断Erastin的作用,观察其对细胞的形态和突起的影响,并检测突触相关蛋白的变化。接下来以SD（Sprague-Dawley）大鼠为实验对象进行动物水平的在体研究。Erastin组大鼠给予侧脑室注射铁死亡诱导剂Erastin（500μM,7μL）;铁死亡抑制剂组,注射 Erastin（500 μM）和 Ferrostatin-1（100 μM）共7μL,正常对照组注射等体积生理盐水作为安慰剂。通过侧脑室定位注射方式建立动物铁死亡模型,在此基础上探究铁死亡对突触可塑性的影响并探讨其可能机制,以期为铁死亡的研究提供新思路,为神经退行性疾病的机制研究提供新的启发和策略。大鼠进行侧脑室注射24 hr后,利用水迷宫实验检测不同处理对大鼠空间学习记忆能力的影响;利用试剂盒检测大鼠海马组织中的总铁离子、ROS、MDA、GSH含量变化,以及线粒体形态结构变化,观察铁死亡对大鼠海马组织神经元的影响。利用在体电生理记录海马的LTP,推测Erastin对突触传递功能的影响;同时利用尼氏染色、高尔基染色和透射电镜观察神经元数量、突触曲率和突触后致密物,以及树突棘数量的变化情况,推测铁死亡对突触形态结构的影响;最后通过免疫印迹检测海马组织中学习记忆及突触可塑性相关蛋白含量的变化,阐述突触功能和结构变化的可能机制,得到的实验结果如下。（1）细胞水平结果显示,Erastin处理N2a细胞后6 hr和12 hr后,细胞胞体由锥形变为圆形,细胞轮廓由清晰变模糊,神经元突起缩回,而Erastin和Ferrostatin-1共同处理后,能够逆转上述现象,提示铁死亡可能对细胞形态和突起产生显著性影响。（2）细胞免疫印迹结果显示,与对照组相比,Erastin处理导致N2a细胞中NMDAR/2B、PSD-95蛋白表达显著降低,同时与学习记忆密切相关的转录因子CREB、p-CREB表达水平降低,最后导致突触生长相关蛋白GAP-43表达显著降低,而Ferrostatin-1能够逆转上述蛋白的表达。（3）水迷宫实验结果显示,定位航行阶段,与对照组相比,Erastin处理后大鼠找到平台的时间显著增加,轨迹杂乱无章。空间探索阶段,Erastin处理后大鼠在目标平台停留时间减少、目标象限穿越次数均降低。而Ferrostatin-1处理后,大鼠找到平台的时间缩短,在目标平台停留时间、目标平台穿越次数均增加,提示铁死亡抑制剂能部分改善动物的空间学习记忆能力。（4）经过Erastin处理后,检测发现Erastin处理导致大鼠海马组织中总铁离子大量累积,ROS、MDA水平升高,可能与铁离子失衡发生芬顿反应,细胞抗氧化系统破坏导致GSH耗竭相关,同时电镜观察到线粒体结构损伤也印证了上述推测。（5）电生理实验结果显示,与对照组相比,Erastin组大鼠,给与高频刺激后其群体峰电位幅度值上升水平较低。Ferrostatin-1处理能够增加其群体峰电位的上升幅度值。（6）尼氏染色结果显示,Erastin处理后,大鼠海马神经元数量显著降低,而Ferrostatin-1处理后神经元数量升高。（7）高尔基染色结果显示,Erastin处理后,大鼠海马神经元树突、树突棘数量显著降低,而Ferrostatin-1处理能够减少神经元树突、树突棘数量的降低。透射电镜观察突触后致密结构结果显示,Erastin处理后大鼠海马组织突触后致密物厚度降低,Ferrostatin-1能够有效缓解突触后致密物厚度减少。（8）组织免疫印迹结果显示,与对照组相比,Erastin处理导致大鼠海马组织中突触后膜上的NMDAR/2B、PSD-95 蛋白表达显著降低,与学习记忆密切相关的转录因子 CREB、p-CREB 表达降低,最后导致突触生长相关蛋白GAP-43表达显著降低,而Ferrostatin-1能够逆转上述蛋白的表达。综上所述,铁死亡诱导剂Erastin处理能够诱导大鼠海马组织神经元和N2a细胞发生铁死亡。铁死亡发生过程中海马组织中突触后膜上的NMDAR/2B、PSD-95表达水平显著降低,学习记忆相关蛋白CERB、p-CREB表达显著降低,以及突触生长相关蛋白GAP-43表达减少。同时导致大鼠海马组织中神经元数量,树突、树突棘数量减少,突触后致密物厚度减少,进而导致海马LTP损伤产生,最终导致大鼠学习记忆能力降低。