Pharmacol Res I 阿爾茨海默病防治新突破：AXL激活重啟小膠質細胞線粒體能量代謝！(徐曉軍/李飛/祁勵豐榮-浙江大學/中國藥科大學)

2026年4月21日，中國藥科大學天然藥物活性組分與藥效國家重點實驗室李飛、祁勵豐榮團隊聯合浙江大學醫學院附屬第四醫院/膜受體與腦醫學中心徐曉軍團隊、河南北方醫學院等，在Pharmacological Research（中科院2區，IF=10.5）在線發表題為“AXL prevents amyloid-β-induced microglial ferroptosis by sustaining SLC2A3-mediated mitochondrial respiration”的研究論文。該研究聚焦阿爾茨海默?。ˋD）進展中Aβ誘導的小膠質細胞鐵死亡及其代謝調控機制，發現受體酪氨酸激酶AXL是維持小膠質細胞抗鐵死亡能力的關鍵“代謝保護因子”。

▼編者按:

研究表明，在Aβ寡聚體刺激下，小膠質細胞中AXL表達下降，進一步削弱SLC2A3介導的葡萄糖攝取和線粒體ATP生成，導致細胞能量供應不足、脂質過氧化增強和鐵死亡敏感性升高。通過蛋白質組學、基因干預和代謝功能實驗，研究團隊證實AXL可通過維持 SLC2A3依賴性葡萄糖代謝—線粒體呼吸—ATP生成 軸，保護小膠質細胞免受Aβ誘導的鐵死亡損傷。

更重要的是，研究團隊通過優化的表面等離子共振成像篩選，發現美國FDA批準藥物左甲狀腺素鈉（Levothyroxine sodium，L-T4）可直接結合AXL，并快速激活AXL/AKT信號通路。L-T4能夠恢復小膠質細胞能量代謝穩態，抑制Aβ誘導的鐵死亡，并在5×FAD阿爾茨海默病小鼠模型中減輕Aβ沉積、脂質過氧化和突觸損傷，改善學習記憶功能。該研究不僅揭示了AXL–AKT–SLC2A3軸調控小膠質細胞鐵死亡的新機制，也為通過“老藥新用”干預阿爾茨海默病及其他鐵死亡相關神經退行性疾病提供了新的潛在治療策略。

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【摘要】

鐵代謝失衡是阿爾茨海默?。ˋD）的關鍵驅動因素。過量鐵可促進Aβ聚集和tau蛋白過度磷酸化，從而加速疾病進展。小膠質細胞是中樞神經系統中主要的鐵儲存細胞，因此其本身容易發生鐵死亡，并進一步放大對鄰近神經元的神經毒性。盡管斑塊相關受體（如TREM2、AXL、MERTK）能夠調控小膠質細胞反應，但它們在小膠質細胞代謝性鐵死亡易感性中的具體作用仍不清楚。

本研究發現，受體酪氨酸激酶AXL是小膠質細胞抵御Aβ誘導鐵死亡的重要代謝保護因子。機制上，在本研究實驗條件下，Aβ寡聚體暴露與小膠質細胞AXL下調相關，進而削弱SLC2A3依賴的葡萄糖攝取和線粒體ATP生成，最終增加鐵死亡易感性。此外，研究團隊通過優化的表面等離子體共振成像（SPRi）篩選方法，鑒定出美國FDA批準藥物左甲狀腺素鈉（L-T4）是一種可結合AXL的化合物，并能夠快速激活AXL/AKT信號。L-T4處理可恢復小膠質細胞穩態，抑制Aβ誘導的鐵死亡，并在體內改善神經病理改變。

這些發現確立了AXL作為小膠質細胞新型代謝保護因子的作用，并提示通過藥物重定位，L-T4有望成為治療AD及其他鐵死亡相關疾病的潛在策略。

01

研究背景及科學問題

阿爾茨海默?。ˋD）是全球癡呆的首要原因，其主要特征是淀粉樣β（Aβ）斑塊積聚以及由過度磷酸化tau蛋白構成的神經原纖維纏結。這些病理改變共同推動進行性神經退行性變和認知功能損害。越來越多證據顯示，鐵穩態失衡在AD發病機制中發揮關鍵作用。鐵不僅參與Aβ聚集，也促進tau蛋白過度磷酸化，從而強化AD的典型病理特征。在中樞神經系統中，神經元、小膠質細胞、星形膠質細胞和腦內皮細胞等不同細胞類型具有各自的鐵處理機制，以緩沖過量鐵并限制鐵介導的氧化損傷。值得注意的是，小膠質細胞具有最高的鐵儲存能力，在疾病狀態下也更容易出現鐵積累。異常鐵積累會導致細胞氧化應激和脂質過氧化，最終觸發細胞鐵死亡。在AD中，受病理影響的腦區?？梢姼昏F小膠質細胞，尤其聚集于Aβ斑塊周圍?；谌苏T導多能干細胞來源的小膠質細胞、星形膠質細胞和神經元三元共培養體系的單細胞轉錄組分析證實，小膠質細胞對鐵死亡尤其敏感；從該體系中去除小膠質細胞可顯著減輕鐵誘導的神經元死亡。因此，闡明小膠質細胞鐵死亡的機制對于理解AD進展至關重要，也可能揭示能夠改變疾病進程的治療機會。本研究旨在明確Aβ誘發小膠質細胞鐵死亡的分子通路，并尋找可操作的治療策略來預防或逆轉這一過程。

斑塊相關受體TREM2、AXL和MERTK是調控小膠質細胞功能的重要分子。除已知參與Aβ吞噬外，越來越多證據提示這些受體也可調控細胞對鐵死亡的易感性。然而，其作用具有明顯情境依賴性。在泡沫巨噬細胞中，TREM2降低與氧化磷酸化受損和鐵死亡敏感性升高相關，而TREM2激活可抑制HMC3小膠質細胞鐵死亡。相反，在AD腦組織中，TREM2陽性小膠質細胞數量較多與谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）、二氫乳清酸脫氫酶（DHODH）和鐵死亡抑制蛋白1（FSP1）等抗鐵死亡因子表達較低相關。類似地，AXL在黑色素瘤細胞、髓核細胞模型以及肝臟缺血/再灌注模型中賦予細胞抵抗鐵死亡的能力，其抑制則會增加膠質母細胞瘤對鐵死亡的敏感性。在腦內，相關發現同樣復雜：在自身免疫性腦脊髓炎中，達拉非尼可上調AXL并保護小膠質細胞免于鐵死亡；而在腦出血中，Gas6和AXL升高又與鐵死亡通路激活增強相關。對于MERTK，目前主要在肝細胞癌中報道其與鐵死亡抵抗相關。然而，TREM2、AXL和MERTK如何調控小膠質細胞對Aβ斑塊誘導鐵死亡的反應，其精確機制仍有待闡明。

既往研究顯示，在淀粉樣變性小鼠模型和人AD中，AXL和MERTK會在斑塊相關小膠質細胞中被誘導表達，這些斑塊相關細胞也表現出TREM2表達升高，提示這些受體參與對淀粉樣病理的慢性小膠質細胞反應。然而，在不同Aβ暴露形式、疾病階段或微環境條件下，這些受體的調控是否一致仍不明確。特別是，AXL在急性可溶性Aβ寡聚體刺激下的調控尚未得到充分界定。本研究聚焦于受控Aβ寡聚體暴露條件下AXL在小膠質細胞中的作用，并考察AXL信號改變如何影響葡萄糖代謝、線粒體ATP生成和鐵死亡易感性。

盡管臨床前研究提示司美格魯肽和雙氫青蒿素等化合物可在神經系統疾病模型中調節小膠質細胞鐵死亡，但其轉化潛力可能受到全身性副作用或靶向特異性不足的限制。目前，尚無安全有效的治療方法能夠直接干預AD中的小膠質細胞鐵死亡。本研究將AXL確定為Aβ誘導小膠質細胞鐵死亡的核心調控因子。Aβ積累下調AXL，損害SLC2A3介導的葡萄糖攝取并破壞線粒體ATP生成，從而驅動鐵死亡。研究進一步發現，美國FDA批準藥物左甲狀腺素鈉（L-T4）是一種可結合AXL并快速激活AXL/AKT信號的化合物，能夠在體內外強力抑制Aβ觸發的小膠質細胞鐵死亡并發揮神經保護作用?？傮w而言，藥理性激活AXL可恢復小膠質細胞生物能量代謝并阻止Aβ驅動的鐵死亡，構成一種具有潛在轉化價值的治療策略。這些發現提示L-T4有望用于AD及其他鐵死亡相關疾病的治療。

02

重要發現及亮點

3.1 AXL調控Aβ病理中小膠質細胞對鐵死亡的抵抗能力

為探究鐵死亡在AD中的作用，研究團隊首先分析了5×FAD轉基因小鼠海馬中鐵死亡相關信號通路。5×FAD小鼠海馬組織呈現明顯的鐵死亡特征，表現為抗鐵死亡基因Gpx4和Fth1下調，以及促鐵死亡基因Acsl4上調。與此同時，Aβ病理伴隨脂質過氧化物顯著積累，表現為4-羥基壬烯醛（4-HNE）和丙二醛（MDA）水平升高。鑒于GPX4活性依賴谷胱甘肽（GSH）來抵抗脂質過氧化，研究團隊進一步評估抗氧化能力，發現5×FAD小鼠海馬中的GSH水平明顯耗竭。這些數據共同表明，鐵死亡是AD發病機制中的關鍵通路。

為確定鐵死亡信號的細胞來源，研究團隊用Aβ寡聚體（oAβ）處理原代小鼠神經元、小膠質細胞和星形膠質細胞，并檢測鐵死亡標志物，包括相關基因表達、脂質過氧化和細胞內GSH濃度。結果顯示，不同細胞類型對oAβ的反應存在差異，其中小膠質細胞在各項指標上均表現出最顯著的鐵死亡反應，并呈現對oAβ的劑量依賴性易感。這些觀察結果表明，在Aβ應激條件下，小膠質細胞是腦內最易發生鐵死亡的主要細胞類型。

鑒于TREM2、AXL和MERTK在小膠質細胞對Aβ反應以及其他情境中調節鐵死亡易感性的已知作用，研究團隊進一步考察這些受體是否可賦予Aβ暴露小膠質細胞對鐵死亡的抵抗能力。在BV2細胞中，隨著oAβ濃度升高，Trem2、Axl和Mertk蛋白水平呈劑量依賴性下降。值得注意的是，通過質粒轉染恢復這些受體的表達，可緩解oAβ誘導的BV2細胞鐵死亡，表現為MDA和鐵積累減少、GSH水平恢復。其中，恢復Axl表達產生的保護作用最為明顯。

為進一步明確AXL在鐵死亡調控中的作用，研究團隊將轉染對照siRNA或Axl siRNA的BV2細胞暴露于RSL3或erastin。Axl敲低顯著增強BV2細胞對鐵死亡性細胞死亡的敏感性。重要的是，這種易感性可被鐵死亡抑制劑liproxstatin-1挽救，卻不能被凋亡抑制劑ZVAD-FMK、焦亡抑制劑necrosulfonamide或壞死性凋亡抑制劑necrostatin-1挽救。上述結果排除了其他細胞死亡通路，并將AXL確定為調控小膠質細胞鐵死亡抵抗能力的核心分子。

圖1 Aβ病理誘導小膠質細胞脂質過氧化和鐵死亡

（A）6月齡野生型和5×FAD小鼠海馬中4-HNE的代表性共聚焦顯微圖像及定量結果。免疫熒光顯示細胞核（DAPI，藍色）、4-HNE（Alexa Fluor 555，紅色）和Aβ斑塊（硫黃素S，綠色）。比例尺=100 μm。每組6只小鼠。

（B、C）原代細胞用oAβ（2或5 μM）或DMSO（0.1%）處理24 h。（B）原代細胞MDA水平定量。（C）原代細胞GSH水平定量。

（D）BV2細胞用oAβ（2或5 μM）或DMSO（0.1%）處理24 h，展示Mertk、Axl、Trem2和Gapdh的代表性western blot結果；4個生物學重復結果一致。

（E-G）BV2細胞轉染空載體或編碼Axl、Mertk、Trem2的質粒24 h，隨后用oAβ（5 μM）或DMSO（0.1%）再處理24 h。（E）BV2細胞MDA水平定量。（F）BV2細胞GSH水平定量。（G）采用PGSK檢測BV2細胞Fe2?水平，并定量平均PGSK熒光強度；PGSK與鐵結合后熒光降低。

（H）BV2細胞轉染scramble或Axl siRNA 24 h，隨后用RSL3（0、0.05、0.1、0.25和0.5 μM）、liproxstatin-1（0.2 μM）、ZVAD-FMK（10 μM）、necrosulfonamide（10 μM）或necrostatin-1（10 μM）再處理24 h，采用CCK-8檢測細胞活力。數據以均值±SD表示。B、C、G和H為3次獨立實驗；E和F為4次獨立實驗。統計分析分別采用雙尾非配對t檢驗、雙因素ANOVA并進行Dunnett多重比較、單因素ANOVA并進行Sidak多重比較、雙因素ANOVA并進行Sidak多重比較。*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001，****P<0.0001；ns表示無顯著差異。

3.2 oAβ暴露下AXL表達降低與小膠質細胞線粒體ATP耗竭和鐵死亡易感性升高相關

為闡明AD中驅動小膠質細胞鐵死亡的分子機制，研究團隊對oAβ暴露的原代小膠質細胞和Axl缺失原代小膠質細胞進行蛋白質組學分析。GO和KEGG富集分析顯示，能量代謝通路中存在顯著的線粒體損傷富集。基因集富集分析進一步顯示，在oAβ暴露的小膠質細胞中，三羧酸循環（TCA）、氧化磷酸化（OXPHOS）、線粒體電子傳遞鏈和ATP合成相關通路明顯下調。值得注意的是，Axl缺失小膠質細胞呈現相似的代謝表型，即OXPHOS和ATP合成通路顯著下調。

與蛋白質組學結果一致，oAβ處理BV2細胞會損害線粒體復合體IV活性并降低ATP生成，而恢復Axl表達可有效挽救這些缺陷。此外，Axl再表達還可減輕oAβ誘導的線粒體去極化，這一點通過TMRM熒光檢測得到證實。重要的是，Axl恢復和甲基丙酮酸（MP，一種可透過細胞的能量底物）補充均足以緩解oAβ觸發的脂質過氧化和鐵積累，分別通過C11-BODIPY和PGSK染色檢測。

為進一步厘清ATP耗竭與鐵死亡改變之間的時間關系，研究團隊在oAβ暴露后6、12和24 h檢測細胞內ATP水平、脂質過氧化和Fe2?積累。結果顯示，ATP水平早在6 h即顯著下降，而此時脂質過氧化或Fe2?積累尚未明顯增加；脂質過氧化在12 h顯著升高，并伴隨輕度Fe2?積累；明顯的Fe2?積累則在24 h出現。相反，在MP處理或Axl過表達后，ATP水平在6 h恢復，而脂質過氧化和Fe2?積累的逆轉隨后在12-24 h之間發生?？傮w而言，這些結果支持這樣一種時間序列：ATP耗竭先于明顯鐵死亡改變發生，早期ATP恢復之后才出現脂質過氧化和鐵積累的延遲性減輕。

圖2 AXL缺失加重小膠質細胞線粒體功能障礙

（A）對oAβ（5 μM）暴露24 h的原代小膠質細胞以及Axl缺失原代小膠質細胞的蛋白質組進行GO和KEGG富集分析，并以熱圖展示能量代謝通路中特異性下調的基因。

（B-D）BV2細胞轉染空載體或編碼Axl的質粒24 h，隨后用oAβ（5 μM）或DMSO（0.1%）再處理24 h。（B）BV2細胞細胞色素c氧化酶活性檢測。（C）BV2細胞內ATP濃度測定。（D）采用TMRM染色檢測BV2細胞線粒體膜電位，并展示代表性熒光圖像和相應定量分析。比例尺=50 μm；5個生物學重復結果一致。

（E、F）BV2細胞轉染空載體或編碼Axl的質粒24 h，隨后用DMSO（0.1%）、oAβ（5 μM）或oAβ（5 μM）聯合MP（5 mM）再處理24 h。（E）采用熒光探針C11 BODIPY 581/591評估BV2細胞脂質過氧化。代表性圖像顯示氧化敏感性熒光變化，并以綠色（氧化）/紅色（未氧化）信號比值進行定量。比例尺=200 μm；4個生物學重復結果一致。（F）采用PGSK檢測BV2細胞Fe2?水平，并定量平均PGSK熒光強度；PGSK與鐵結合后熒光降低。數據以均值±SD表示。F為3次獨立實驗；B和C為4次獨立實驗。統計分析采用單因素ANOVA并進行Dunnett多重比較。*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001，****P<0.0001；ns表示無顯著差異。

3.3 Aβ通過下調AXL-SLC2A3軸耗竭小膠質細胞線粒體ATP

AXL受體酪氨酸激酶是小膠質細胞中重要的TAM家族成員，在調控細胞存活和鐵穩態方面發揮關鍵作用。定量蛋白質組學結果顯示，oAβ暴露使原代小膠質細胞Axl蛋白水平約降低50%。為尋找連接Axl缺失與oAβ誘導線粒體功能障礙及鐵死亡的分子介質，研究團隊分析了在兩種條件下共同變化的蛋白。交集分析鑒定出80個共有差異表達蛋白，其中51個上調、29個下調，篩選標準為倍數變化≥2。

在這些蛋白中，葡萄糖轉運蛋白SLC2A3因其在線粒體代謝和鐵死亡易感性中的已知作用而成為重點候選分子。AD患者腦組織中SLC2A3表達降低進一步支持了這一發現的臨床相關性。此外，對一項系統描繪AD細胞類型特異性病理生理特征的數據集進行再分析發現，小膠質細胞中SLC2A3和鐵蛋白表達均顯著降低。

功能實驗確認，oAβ暴露或Axl缺失均可損害原代小膠質細胞和BV2細胞的葡萄糖攝取，而恢復Slc2a3表達可有效挽救這一缺陷。重要的是，Slc2a3恢復可減輕oAβ和Axl缺失誘導的病理級聯反應，在兩類細胞中均能逆轉線粒體去極化、恢復復合體IV活性并維持ATP生成。此外，葡萄糖剝奪可消除Slc2a3介導的復合體IV活性和ATP合成挽救效應，強調該機制依賴葡萄糖?？傮w而言，這些數據表明，AXL通過SLC2A3依賴的葡萄糖攝取維持小膠質細胞ATP生成，從而限制鐵死亡。

圖3 SLC2A3是AXL下游介導代謝支持的效應分子

（A）維恩圖顯示指定實驗組之間差異表達蛋白（DEPs）的重疊情況。（B）火山圖顯示各組差異表達蛋白，以統計顯著性（-log10 P值）對倍數變化（log2）作圖。

（C）原代小膠質細胞轉染空載體或編碼Slc2a3的質粒24 h，隨后用oAβ（5 μM）或DMSO（0.1%）再處理24 h。（D）BV2細胞先轉染scramble或Axl siRNA 24 h，再轉染空載體或編碼Slc2a3的質粒24 h，最后用oAβ（5 μM）或DMSO（0.1%）處理24 h。采用熒光葡萄糖類似物2-NBDG檢測細胞葡萄糖攝取，并以每個細胞平均熒光強度進行定量（C和D）。

（E）BV2細胞處理方式同D。采用TMRM染色檢測BV2細胞線粒體膜電位，并展示代表性熒光圖像和相應定量分析。比例尺=50 μm；5個生物學重復結果一致。

（F）原代小膠質細胞按C處理，或在無葡萄糖培養基中培養6 h。（G）BV2細胞按D處理，或在無葡萄糖培養基中培養6 h。測定細胞內ATP濃度（F和G）。數據以均值±SD表示。C、D和F為3次獨立實驗；G為4次獨立實驗。統計分析采用單因素ANOVA并進行Sidak多重比較。*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001，****P<0.0001；ns表示無顯著差異。

3.4 AXL通過葡萄糖轉運蛋白SLC2A3賦予小膠質細胞鐵死亡抵抗能力

為闡明AXL-SLC2A3軸在鐵死亡中的機制，研究團隊在oAβ暴露的原代小膠質細胞和BV2細胞中檢測關鍵鐵死亡參數。oAβ處理下調Axl和Slc2a3，同時降低鐵穩態調節蛋白Nfs1和核心鐵死亡抑制因子Gpx4的蛋白水平，并升高與鐵穩態相關的Hmox1蛋白表達。過表達Axl或Slc2a3均可有效逆轉這些分子改變。

值得注意的是，在同時敲低Axl的情況下，恢復Slc2a3仍然有效；而在敲低Slc2a3后，恢復Axl表達則無法抵消oAβ誘導的鐵死亡特征。這些結果證實Slc2a3是AXL下游效應分子。此外，葡萄糖剝奪會消除Slc2a3恢復帶來的保護作用，使脂質過氧化物和細胞內鐵重新積累?？傮w而言，這些數據表明，SLC2A3是AXL下游維持葡萄糖依賴性鐵死亡抵抗的關鍵效應分子。

圖4 AXL-SLC2A3軸決定小膠質細胞鐵死亡敏感性

（A）原代小膠質細胞轉染空載體或編碼Slc2a3的質粒，隨后用oAβ（5 μM）或DMSO（0.1%）處理24 h后裂解。（B）Axl缺失原代小膠質細胞轉染空載體或編碼Slc2a3的質粒。

（C）BV2細胞依次轉染scramble、Axl或Slc2a3 siRNA，再轉染空載體或編碼Axl、Slc2a3的質粒。細胞用oAβ（5 μM）或DMSO（0.1%）處理24 h后裂解。A-C展示Axl、Slc2a3、Nfs1、Gpx4、Hmox1和Gapdh的代表性western blot結果；3個生物學重復結果一致。

（D）野生型原代小膠質細胞轉染空載體或編碼Slc2a3的質粒24 h，隨后用oAβ（5 μM）再處理24 h；另一條件下，細胞接受oAβ處理24 h后再置于無葡萄糖培養基6 h。（E）BV2細胞處理方法同D。D和E展示Nfs1、Gpx4、Hmox1和Gapdh的代表性western blot結果；3個生物學重復結果一致。

（F-I）BV2細胞處理方法同D。（F）采用C11 BODIPY 581/591染料評估脂質過氧化。代表性圖像顯示氧化敏感性比率熒光變化，并以綠色（氧化）/紅色（未氧化）信號比值定量。比例尺=200 μm；5個生物學重復結果一致。（G）MDA水平定量。（H）BV2細胞GSH水平定量。（I）采用PGSK檢測BV2細胞Fe2?水平，并定量平均PGSK熒光強度；PGSK與鐵結合后熒光降低。數據以均值±SD表示。H和I為4次獨立實驗。統計分析采用單因素ANOVA并進行Sidak多重比較。***P<0.001，****P<0.0001。

3.5 AXL-AKT-SLC2A3軸通過恢復線粒體ATP阻斷oAβ誘導的小膠質細胞鐵死亡

鑒于AXL在小膠質細胞鐵死亡中的關鍵作用，研究團隊建立了四階段篩選流程，以尋找能夠靶向AXL、抑制鐵死亡并減輕AD相關病理的化合物。首先，對3000余種化合物庫進行表面等離子體共振成像（SPRi）篩選，鑒定出15種具有可檢測AXL結合活性的化合物。其次，采用CCK-8實驗評估這15種候選化合物在BV2細胞中的基礎細胞毒性；排除在基礎培養條件下顯著降低細胞活力的化合物后，獲得6種無明顯毒性的候選物。第三，在oAβ刺激的BV2細胞損傷模型中檢測這6種化合物，其中3種對oAβ誘導的細胞損傷具有保護作用。最后，進一步在erastin誘導的鐵死亡模型中評估這些活性候選物，最終基于其更優的細胞保護效應確定左甲狀腺素鈉（L-T4，化合物15）為先導化合物。

表面等離子體共振分析顯示，L-T4可直接結合AXL，其解離常數（KD）為12.47 μM。為進一步確定L-T4是否在功能上激活AXL信號，研究團隊用L-T4處理BV2細胞0.5、1或2 h，并檢測Axl及其下游信號分子的磷酸化狀態。L-T4最早在0.5 h即可顯著增加Axl磷酸化，并伴隨Akt磷酸化同步升高。相反，在2 h處理時間內未觀察到Erk或Stat3磷酸化發生顯著變化。這些結果表明，在本研究實驗條件下，L-T4可快速激活Axl-Akt信號軸。

為評估經典甲狀腺激素受體信號的貢獻，研究團隊首先在BV2細胞中表征NH-3。NH-3在24 h的IC50為8.753 μM?；谠摻Y果及既往關于低微摩爾濃度可有效拮抗甲狀腺激素受體信號的報道，研究選擇3 μM NH-3用于后續實驗。在該條件下，NH-3處理24 h未引起BV2細胞明顯形態改變。重要的是，3 μM NH-3足以抑制L-T4誘導的BV2細胞下游甲狀腺激素受體信號激活，表現為Trem2和Klf9上調減弱。然而，在NH-3存在下，L-T4對oAβ誘導損傷的保護作用仍然存在，支持L-T4在本實驗體系中的有益作用并非主要由經典甲狀腺激素受體信號介導。

為進一步明確Axl信號與Slc2a3依賴性葡萄糖代謝之間的機制聯系，研究團隊考察了Akt的作用。L-T4處理增加oAβ暴露BV2細胞中的Axl和Akt磷酸化，并恢復Slc2a3表達。NH-3處理不影響L-T4的這些保護作用。然而，在Akt敲低后，L-T4仍可促進Axl磷酸化，卻無法恢復Slc2a3表達，說明Akt位于Axl下游，并且是L-T4介導Slc2a3恢復所必需的。上述結果支持AXL-AKT-SLC2A3信號軸將AXL激活與小膠質細胞葡萄糖代謝調控連接起來。

功能上，L-T4處理可逆轉oAβ誘導的線粒體功能障礙，恢復線粒體膜電位和ATP生成；而敲低Axl或Slc2a3均會消除這一保護作用。與鐵死亡抑制相一致，L-T4可抑制脂質過氧化和鐵過載，并以Axl/Slc2a3依賴方式減少oAβ誘導的細胞死亡。機制上，L-T4增加Slc2a3、Nfs1和Gpx4表達，同時降低Hmox1水平；值得注意的是，這些變化依賴Slc2a3。

關鍵的是，在oAβ暴露的小膠質細胞中恢復葡萄糖供給，可拯救TCA循環和OXPHOS，從而減輕鐵死亡易感性。進一步代謝分析顯示，這種保護作用并不限于ATP恢復，還包括氧化還原穩態恢復，表現為NADPH/NADP?比值和GSH水平升高。值得注意的是，當ATP合成被寡霉素阻斷時，L-T4仍可部分恢復NADPH/NADP?比值和GSH水平，但由于ATP水平仍受到抑制，不能逆轉脂質過氧化和Fe2?積累。這些結果提示，AXL-SLC2A3信號通過兩個代謝相關但功能不同的分支支持鐵死亡抵抗：一個是ATP依賴的生物能量維持，另一個是NADPH/GSH依賴的氧化還原防御。在本研究實驗條件下，ATP維持對于有效抑制脂質過氧化和鐵積累似乎不可或缺。總體而言，這些結果將L-T4確定為一種AXL結合化合物，其可快速激活AXL-AKT信號分支，并通過AXL-AKT-SLC2A3軸抑制小膠質細胞鐵死亡。

圖5 L-T4激活AXL-AKT-SLC2A3軸以恢復線粒體功能并抑制oAβ刺激小膠質細胞鐵死亡

（A）左甲狀腺素鈉（L-T4）的化學結構，以及L-T4與Axl蛋白結合親和力的表面等離子體共振（SPR）分析。

（B）BV2細胞用L-T4處理0.5、1或2 h，展示p-Axl、Axl、p-Akt、Akt、p-Erk、Erk、p-Stat3和Stat3的代表性western blot結果。

（C）BV2細胞轉染scramble或Akt siRNA 24 h，隨后用oAβ（5 μM）、L-T4（10 μM）或L-T4+NH-3（3 μM）處理24 h，展示p-Axl、Axl、p-Akt、Akt、Slc2a3和Gapdh的代表性western blot結果；3個生物學重復結果一致。

（D-H）BV2細胞轉染scramble、Axl或Slc2a3 siRNA 24 h，隨后用DMSO（0.1%）、L-T4（10 μM）、oAβ（5 μM）或oAβ（5 μM）聯合L-T4（10 μM）處理24 h。（D）采用TMRM染色檢測BV2細胞線粒體膜電位，并展示代表性熒光圖像和相應定量分析。比例尺=50 μm；5個生物學重復結果一致。（E）BV2細胞內ATP濃度測定。（F）采用熒光探針C11 BODIPY 581/591評估BV2細胞脂質過氧化。代表性圖像顯示氧化敏感性熒光變化，并以綠色（氧化）/紅色（未氧化）信號百分比定量。比例尺=200 μm；5個生物學重復結果一致。（G）采用PGSK檢測BV2細胞Fe2?水平，并定量平均PGSK熒光強度；PGSK與鐵結合后熒光降低。（H）展示Slc2a3、Nfs1、Gpx4、Hmox1和Gapdh的代表性western blot結果；3個生物學重復結果一致。數據以均值±SD表示。E和G為4次獨立實驗。統計分析采用單因素ANOVA并進行Sidak多重比較。**P<0.01，***P<0.001，****P<0.0001。

3.6 L-T4改善AD中的認知下降和鐵死亡相關病理

認知障礙，尤其是學習和記憶缺陷，是AD患者及相應小鼠模型的重要特征。為進一步研究L-T4的體內作用，研究團隊使用6月齡5×FAD轉基因小鼠。這是一種成熟模型，能夠再現人AD的關鍵病理特征。在該年齡階段，5×FAD小鼠海馬和大腦皮層出現廣泛Aβ斑塊沉積，并伴隨明顯神經炎癥、突觸功能障礙和認知缺陷。多奈哌齊（Don）是一種已獲美國FDA批準用于輕中度AD治療的膽堿酯酶抑制劑，并已被證明可改善AD小鼠模型的認知表現。本研究將Don作為陽性對照，用于緩解5×FAD小鼠認知缺陷。

動物實驗設計如圖6A所示。在新物體識別（NOR）實驗中，與野生型對照相比，5×FAD小鼠的新物體偏好指標——辨別指數顯著降低。L-T4處理以劑量依賴方式恢復該指數，提示識別記憶得到挽救。類似地，在Morris水迷宮實驗中，L-T4以劑量依賴方式顯著縮短5×FAD小鼠訓練期間逃避潛伏期，提示學習能力改善。在隨后的空間探測試驗中，5×FAD小鼠在目標象限停留時間更短、在目標象限移動距離更少、穿越平臺次數更少，而L-T4均可劑量依賴性改善這些指標。總體而言，這些數據表明，L-T4以劑量依賴方式減輕AD小鼠模型中的認知缺陷。

為進一步明確體內AXL的細胞定位，研究團隊在腦切片中對Axl與小膠質細胞、星形膠質細胞、神經元和內皮細胞標志物進行免疫熒光共染。Axl信號主要與小膠質細胞標志物Iba1共定位，而與GFAP、NeuN或CD31的重疊極少。這些發現表明，在本研究實驗條件下，Axl主要定位于所檢測腦區的小膠質細胞，從而支持對體內效應的小膠質細胞中心解釋。

為確定L-T4的保護作用是否依賴AXL，研究團隊評估了L-T4在5×FAD小鼠中減輕鐵死亡相關病理和突觸丟失的效果。為從遺傳學層面驗證AXL是其作用靶點，研究團隊構建了Axl敲除5×FAD小鼠。在5×FAD小鼠中，L-T4處理顯著降低MDA積累并提高皮層GSH水平，同時減少皮層和海馬中4-HNE及Aβ的積累。機制上，L-T4上調皮層Slc2a3、Nfs1和Gpx4表達，并下調Hmox1；這些作用在Axl敲除5×FAD小鼠中被消除。鑒于突觸功能障礙是AD的重要特征，研究團隊進一步檢測樹突形態。Golgi-Cox染色顯示，5×FAD小鼠海馬和皮層的樹突棘密度以及樹突復雜性明顯降低。L-T4處理顯著恢復這些突觸參數，而Axl敲除則消除了其治療獲益。

鑒于鐵死亡可通過可擴散信號傳播，研究團隊假設發生鐵死亡的小膠質細胞可驅動突觸退行性改變。支持這一假設的是，L-T4減少了oAβ刺激BV2細胞釋放的脂質過氧化物。值得注意的是，來自oAβ刺激BV2細胞的條件培養基可誘導神經元損傷，而當小膠質細胞預先接受L-T4處理后，該條件培養基的毒性明顯降低。相比之下，L-T4本身并不能減輕oAβ誘導的SH-SY5Y細胞損傷。這些結果表明，L-T4通過AXL發揮作用，并通過阻斷鐵死亡應激的細胞間傳播來保護突觸。

圖6 L-T4緩解5×FAD小鼠認知損害

（A）小鼠實驗流程示意圖。（B-C）通過NOR實驗評估識別記憶能力，數據展示代表性運動軌跡（B）和辨別指數（C）。（D）各組小鼠在MWM空間學習期間的逃避潛伏期。（E-H）MWM實驗空間記憶表現分析，包括代表性運動軌跡（E）、目標象限移動距離（F）、目標象限停留時間（G）和穿越平臺次數（H）。數據以均值±SD表示。每組10只小鼠。統計分析中，C、F-H采用單因素ANOVA并進行Dunnett多重比較，D采用雙因素ANOVA并進行Dunnett多重比較。*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001；ns表示無顯著差異。

圖7 L-T4通過Axl介導機制改善5×FAD小鼠Aβ病理并減輕鐵死亡

（A）小鼠皮層MDA水平定量。（B）小鼠皮層GSH水平定量。（C）指定小鼠海馬中4-HNE和Aβ斑塊的代表性共聚焦圖像及定量結果。免疫熒光顯示細胞核（DAPI，藍色）、4-HNE（Alexa Fluor 555，紅色）和Aβ斑塊（硫黃素S，綠色）。比例尺=200 μm。每組4只小鼠。

（D）小鼠皮層中Slc2a3、Nfs1、Gpx4、Hmox1和Gapdh蛋白的代表性免疫印跡分析；指定組每組2或3只小鼠。

（E）海馬Golgi-Cox染色神經元的代表性圖像、樹突復雜性的Sholl分析以及總樹突長度定量。比例尺=20 μm。指定組每組4只小鼠；每只動物隨機選擇7-8個分離神經元。

（F）Golgi-Cox染色樹突棘的代表性圖像及樹突棘密度分析。比例尺=10 μm。指定組每組4只小鼠。數據以均值±SD表示。統計分析采用單因素ANOVA并進行Sidak多重比較。***P<0.001，****P<0.0001；ns表示無顯著差異。

【Citation】:Liu S, Yang C, Zhang N, et al. AXL prevents amyloid-β-induced microglial ferroptosis by sustaining SLC2A3-mediated mitochondrial respiration.Pharmacol Res. Published online April 21, 2026.

【貢獻】★★★★★

本研究揭示，AXL是此前未被認識到的小膠質細胞代謝檢查點，可限制小膠質細胞鐵死亡，并表明其藥理性激活是AD中的一種可行治療策略。具體而言，L-T4是一種能夠結合AXL并快速激活AXL/AKT信號的化合物，可抵消oAβ誘導的小膠質細胞鐵死亡。在體外，L-T4上調葡萄糖轉運蛋白SLC2A3，恢復葡萄糖攝取和ATP生成，并減輕鐵死亡；同時，L-T4還改善NADPH/NADP?比值和GSH水平，說明葡萄糖利用恢復在支持線粒體生物能量代謝的同時，也有助于維持氧化還原穩態。

短時刺激實驗顯示，L-T4迅速增加AXL磷酸化，并選擇性增強AKT磷酸化，而ERK和STAT3磷酸化在2 h內未發生明顯變化。這提示在本研究實驗條件下，L-T4更傾向于激活AXL-AKT分支，而非廣泛激活AXL所有經典下游通路。與此一致，AKT敲低可消除L-T4誘導的SLC2A3恢復，但不阻止AXL磷酸化，說明AKT位于AXL下游并介導SLC2A3調控。這些數據為AXL-AKT-SLC2A3信號軸連接受體激活與小膠質細胞葡萄糖代謝控制提供了機制支持。

體內結果顯示，L-T4給藥劑量低于誘導小鼠甲狀腺功能亢進的閾值，且未擾亂全身甲狀腺激素穩態；在該劑量下，L-T4可挽救5×FAD小鼠的突觸丟失。免疫熒光共定位分析顯示，腦切片中的Axl信號主要與小膠質細胞標志物Iba1共定位，與星形膠質細胞、神經元或內皮細胞標志物重疊較少，支持體內觀察到的效應與小膠質細胞AXL密切相關。

總體而言，研究結果表明，早期藥理性激活小膠質細胞AXL不僅能夠阻止細胞自主性鐵死亡，還能抑制鐵死亡應激在細胞間傳播，為延緩AD疾病進展提供了潛在策略。

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