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Free Radic Biol Med 空军军医大学马恒教授团队揭示MG53改善阿霉素诱导的心肌细胞铁死亡的作用及机制
学术
2024-08-13 07:00
山东
阿霉素
(Doxorubicin, DOX)
,一种广泛使用的化疗药物,其心脏毒性限制了临床应用。尽管
DOX
诱导的心肌毒性
(doxorubicin-induced cardiotoxicity, DIC)
与铁死亡密切相关,但心肌细胞铁死亡的分子机制在很大程度上仍是未知的。
MG53 (Mitsugumin-53
或
TRIM72)
作为细胞膜修复中的关键肌源性因子,在缺血心脏保护中起着重要作用;并且,
MG53
作为
E3
泛素连接酶参与多种生物过程和信号通路的调控。然而,
MG53
在
DIC
中的作用及其机制尚待阐明。
2024
年
8
月
9
日,空军军医大学马恒教授团队在
Free Radical Biology and Medicine
上发表了题为
“
MG53 inhibits ferroptosis by targeting the p53/SLC7A11/GPX4 pathway to alleviate doxorubicin-induced cardiotoxicity
”
的研究论文,探讨了
MG53
通过抑制铁死亡进而减轻
DIC
的作用及机制。
首先,研究者发现
DOX
干预导致小鼠心脏组织中
MG53
表达显著降低。免疫荧光染色证明
MG53
主要定位于表达
actinin (
心肌细胞标记物
)
的细胞,表明
DOX
干预后心脏组织中
MG53
的减少主要源自于心肌细胞。此外,
DOX
处理同样降低了原代心肌细胞中的
MG53
表达。
反之,
MG53
心肌特异性过表达有效抑制了
DIC
的表型。
MG53
心肌特异性过表达小鼠中
DOX
诱导的体重减轻被显著改善,同时降低
LDH
和
CK-MB
水平,改善心脏功能并减轻心肌纤维化。
为阐明
MG53
抑制
DIC
的机制,研究者评估了铁死亡水平。
结果表明
MG53
心肌特异性过表达减轻了
DOX
诱导的铁死亡,部分逆转了线粒体结构异常,显著抑制了
Fe
2+
和
MDA
水平的升高。此外,
MG53
过表达显著抑制了
ROS
、
4-HNE
水平的增加
和
GSH水平的降低
。
p53
介导的铁稳态和氧化还原失衡是
DOX
诱导的心肌铁死亡重要机制之一,研究者进一步探索了
MG53
作为
E3
泛素连接酶对
p53
降解的调控作用。泛素化相关生物信息学分析提示了
p53
作为
MG53
底物的可能性。离体和在体实验表明
MG53
与
p53
的结合和共定位,而
DOX
降低了二者的结合和
p53
泛素化。心肌细胞
MG53
过表达增加了
DOX
暴露下
p53
的泛素化水平,免疫共沉淀实验表明
MG53
介导
K48
依赖的
p53
多泛素化。相反,无
E3
酶活性
MG53
突变体,
MG53(C14A)
和
MG53(D-RING)
均无法促进
p53
泛素化,这些结果表明
MG53
调控
p53
的泛素化降解。
最终,研究者在细胞和动物模型中验证了
MG53
过表达通过调节
p53/SLC7A11/GPX4
信号通路抑制
DOX
诱导的心肌细胞铁死亡。
综上所述,该研究证明了
MG53
对
DIC
相关铁死亡的抑制作用。
DOX
使
MG53
表达水平显著降低而导致
p53
泛素化和降解减少,进一步抑制
SLC7A11/GPX4
通路促进心肌细胞铁死亡的发生。此研究阐明了
DIC
的潜在发病机制,靶向
MG53
可能是治疗
DIC
的新策略。
西北工业大学医学研究院博士生姜文华为该论文的第一作者,空军军医大学马恒教授为论文的通讯作者、西北工业大学医学研究院张子绘副教授为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、西北工业大学博士论文创新基金等多个项目的支持。
原文链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0891584924005872
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