華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院高紅宇/顏奇研究團隊揭秘鐵死亡與腎間質纖維化的關鍵聯系
文章標題：Inhibition of tubular epithelial cells ferroptosis alleviates renal interstitial fibrosis by reducing lipid hydroperoxides and TGF-β/Smad signaling
發表期刊(kan)：Cell Communication and Signaling (IF 8.9)
合作客戶：華中科技(ji)大(da)學(xue)同(tong)濟醫(yi)學(xue)院附(fu)屬同(tong)濟醫(yi)院高紅宇(yu)/顏奇研究(jiu)團隊
維真助力
基因信息
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GPX4：谷胱(guang)甘肽過氧化物酶 4
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實驗動物
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8周(zhou)齡C57BL/6小鼠
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病毒產品
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AAV9-mGPX4 、AAV9-vector
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病毒用量
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2.0×10^10 pfu
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注射方式
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腎(shen)實(shi)質內注射
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AAV載(zai)體有效介(jie)導GPX4在小(xiao)鼠(shu)腎小(xiao)管上皮細胞過表達
研究背景
腎(shen)(shen)臟疾病是現代(dai)社會的主要(yao)健康問題，腎(shen)(shen)纖維化(hua)是慢(man)性(xing)(xing)腎(shen)(shen)臟病（CKD）的最終共同途徑(jing)，但目前治療手段有限。鐵(tie)(tie)(tie)(tie)死(si)(si)亡作為一種非(fei)凋亡形式(shi)的調節(jie)(jie)性(xing)(xing)細胞(bao)死(si)(si)亡，參與多種疾病進(jin)程(cheng)，在(zai)CKD中鐵(tie)(tie)(tie)(tie)過(guo)載可導致腎(shen)(shen)損傷(shang)和纖維化(hua)，抑制鐵(tie)(tie)(tie)(tie)死(si)(si)亡可能是緩(huan)解腎(shen)(shen)纖維化(hua)的有效策(ce)略。谷胱(guang)甘肽過(guo)氧化(hua)物酶4（GPX4）是鐵(tie)(tie)(tie)(tie)死(si)(si)亡的關鍵(jian)調節(jie)(jie)因子，但其在(zai)纖維化(hua)腎(shen)(shen)臟中影響鐵(tie)(tie)(tie)(tie)死(si)(si)亡的具體(ti)機制尚不清楚。
研究結果
1.抑制鐵死亡減弱UUO誘導的腎纖維化中TGFβ-Smad信號的激活
通(tong)過(guo)構(gou)建單(dan)側輸尿管(guan)梗(geng)阻（UUO）小鼠模型，研究發現鐵(tie)死亡(wang)(wang)(wang)(wang)在(zai)腎(shen)(shen)(shen)(shen)小管(guan)上皮(pi)細(xi)胞(bao)（TECs）中持續發生，且與腎(shen)(shen)(shen)(shen)間質(zhi)纖維(wei)化(hua)(hua)進程密切(qie)相關；對UUO小鼠使用鐵(tie)死亡(wang)(wang)(wang)(wang)抑制(zhi)(zhi)劑Fer-1，結果表明抑制(zhi)(zhi)鐵(tie)死亡(wang)(wang)(wang)(wang)能有(you)效(xiao)緩解腎(shen)(shen)(shen)(shen)纖維(wei)化(hua)(hua)。此外，Fer-1處理后，梗(geng)阻腎(shen)(shen)(shen)(shen)臟(zang)中TGF-β及其關鍵下游效(xiao)應(ying)物(wu)p-Smad2、p-Smad3，以及CTGF、PDGFB和FGF2的(de)水平顯著降(jiang)低，表明Fer-1通(tong)過(guo)抑制(zhi)(zhi)TGF-β/Smad信(xin)號(hao)通(tong)路(lu)，減(jian)少了(le)促纖維(wei)化(hua)(hua)細(xi)胞(bao)因子的(de)釋放，進而(er)減(jian)輕(qing)了(le)腎(shen)(shen)(shen)(shen)間質(zhi)纖維(wei)化(hua)(hua)。體外實驗(yan)進一步驗(yan)證(zheng)Fer-1能有(you)效(xiao)改善TGF-β誘(you)導(dao)的(de)HK-2細(xi)胞(bao)鐵(tie)死亡(wang)(wang)(wang)(wang)積累并緩解細(xi)胞(bao)纖維(wei)化(hua)(hua)。上述(shu)結果證(zheng)實鐵(tie)死亡(wang)(wang)(wang)(wang)在(zai)腎(shen)(shen)(shen)(shen)纖維(wei)化(hua)(hua)過(guo)程中起著關鍵作用，它通(tong)過(guo)持續激活(huo) TGF-β/Smad信(xin)號(hao)通(tong)路(lu)，促進下游促纖維(wei)化(hua)(hua)因子的(de)釋放，最終導(dao)致纖維(wei)化(hua)(hua)的(de)發生，而(er)抑制(zhi)(zhi)鐵(tie)死亡(wang)(wang)(wang)(wang)可以有(you)效(xiao)減(jian)輕(qing)TGF-β誘(you)導(dao)的(de)纖維(wei)化(hua)(hua)反應(ying)。
UUO期間TGF-β/Smad信(xin)號激活(huo)通過Fer-1抑制TEC鐵死(si)亡而減(jian)弱
2.UUO期間，GPX4過表達小鼠的TEC鐵死亡得到修復
為進一(yi)步(bu)明(ming)確(que)TEC鐵(tie)(tie)死(si)(si)亡(wang)(wang)在(zai)腎(shen)間(jian)(jian)質(zhi)纖維化(hua)(hua)中(zhong)的(de)(de)作(zuo)用，研究團隊采用AAV載體(ti)將mGPX4導(dao)入小(xiao)(xiao)(xiao)鼠(shu)腎(shen)臟近端TECs，成功實現了(le)GPX4在(zai)小(xiao)(xiao)(xiao)鼠(shu)腎(shen)臟組織中(zhong)的(de)(de)有(you)效過(guo)(guo)表(biao)(biao)達。在(zai) UUO 14 天后，注(zhu)射AAV9-Vector的(de)(de)對照組小(xiao)(xiao)(xiao)鼠(shu)出現GPX4 表(biao)(biao)達下降(jiang)(jiang)、脂質(zhi)氫(qing)過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)（4-HNE）積(ji)累以(yi)及TUNEL陽性(xing)細胞增多(duo)的(de)(de)現象；而(er)在(zai)GPX4過(guo)(guo)表(biao)(biao)達小(xiao)(xiao)(xiao)鼠(shu)中(zhong)，這(zhe)些鐵(tie)(tie)死(si)(si)亡(wang)(wang)相關的(de)(de)變化(hua)(hua)被顯著抑制。同時，脂質(zhi)代謝酶ACSL4和(he)LPCAT3在(zai)GPX4過(guo)(guo)表(biao)(biao)達小(xiao)(xiao)(xiao)鼠(shu)中(zhong)也(ye)有(you)效降(jiang)(jiang)低。這(zhe)表(biao)(biao)明(ming)在(zai) UUO 過(guo)(guo)程中(zhong)，過(guo)(guo)表(biao)(biao)達 GPX4 能夠有(you)效修復 TECs 的(de)(de)鐵(tie)(tie)死(si)(si)亡(wang)(wang)，逆轉鐵(tie)(tie)死(si)(si)亡(wang)(wang)的(de)(de)進展。對UUO誘導(dao)的(de)(de)小(xiao)(xiao)(xiao)鼠(shu)腎(shen)臟進行觀察(cha)，發現其出現嚴重的(de)(de)形(xing)態(tai)(tai)學(xue)病變，如腎(shen)小(xiao)(xiao)(xiao)管擴張、腎(shen)小(xiao)(xiao)(xiao)管間(jian)(jian)質(zhi)擴張以(yi)及間(jian)(jian)質(zhi)膠(jiao)原沉積(ji)，而(er) GPX4 過(guo)(guo)表(biao)(biao)達（GPX4-OE）的(de)(de)小(xiao)(xiao)(xiao)鼠(shu)腎(shen)臟形(xing)態(tai)(tai)學(xue)異常明(ming)顯減(jian)(jian)少，表(biao)(biao)明(ming)GPX4過(guo)(guo)表(biao)(biao)達減(jian)(jian)輕了(le)腎(shen)臟的(de)(de)病理損傷。免疫熒(ying)光(guang)分析發現 GPX4-OE 顯著抑制纖維化(hua)(hua)標志(zhi)物(wu)表(biao)(biao)達水(shui)平，這(zhe)些實驗結果證(zheng)明(ming)GPX4過(guo)(guo)表(biao)(biao)達保護TEC免受鐵(tie)(tie)死(si)(si)亡(wang)(wang)，減(jian)(jian)輕腎(shen)間(jian)(jian)質(zhi)纖維化(hua)(hua)。進一(yi)步(bu)分析發現抑制TEC鐵(tie)(tie)死(si)(si)亡(wang)(wang)可通過(guo)(guo)抑制TGF-β/Smad信號通路，對腎(shen)間(jian)(jian)質(zhi)纖維化(hua)(hua)起到保護作(zuo)用。
GPX4過表達(da)的(de)小鼠因鐵死(si)亡缺陷而減輕UUO誘(you)導(dao)的(de)腎間質纖維化
研(yan)究結(jie)論
本研究(jiu)揭(jie)示腎小管上(shang)皮(pi)細胞鐵死亡(wang)是腎纖(xian)維(wei)(wei)化疾病的關鍵(jian)病理機制，抑制TECs鐵死亡(wang)可(ke)有(you)(you)效改(gai)善腎間質纖(xian)維(wei)(wei)化，顯著降低促(cu)纖(xian)維(wei)(wei)化因子的表達(da)，其作(zuo)用機制與抑制TGF-β/Smad信(xin)號(hao)通路有(you)(you)關。這表明抑制TECs鐵死亡(wang)可(ke)能是預防和治療CKD的一種有(you)(you)前景(jing)的策(ce)略(lve)。
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