青年文摘|在与脓毒症相关的急性肾损伤中，由NFIL3-ACSL4轴调控铁死亡和炎症
文摘
科学
2024-08-13 18:12
上海
与脓毒症相关的急性肾损伤（SA-AKI）增加了脓毒症患者的死亡风险，肾小管细胞死亡被认为是SA-AKI中的主要病理变化之一。调控性细胞死亡包括细胞凋亡、细胞自噬、坏死性凋亡和铁死亡等。铁死亡与其他类型的调控性细胞死亡不同，被认为是由铁依赖的脂质过氧化物累积引起的非凋亡性细胞死亡。近期一项研究报告称，在SA-AKI期间肾小管上皮细胞中涉及铁死亡，抑制铁死亡可以减轻脓毒性肾损伤。因此，铁死亡可能成为SA-AKI的新兴治疗靶标。 脓毒症可导致昼夜节律失调，从而引起免疫紊乱并加剧器官损伤。最近发现，节律基因ARNTL参与铁死亡。核因子白细胞介素-3（NFIL3）也是一种具有广泛作用的节律基因，它调控免疫细胞的发育，影响T细胞功能，并参与肝脏代谢和脂肪生成等过程。长链脂酰辅酶A合成酶4（ACSL4）主要功能是催化长链脂肪酸与辅酶A结合形成长链脂酰-CoA，是脂质代谢中的一个关键步骤。ACSL4在细胞内具有特定的组织分布，并且在铁死亡中起着至关重要的作用，通过促进膜脂质的过氧化增加细胞对铁死亡的敏感性。。2024年8月4日发表在Cell Death Discovery上的一篇文章中，Zhong Xiao等研究人员发现节律基因NFIL3在脓毒症患者中高表达，通过上调ACSL4在肾小管细胞中诱导铁死亡。该项研究首次阐明了节律基因NFIL3在SA-AKI中的作用，为SA-AKI提供了一种新的治疗策略。 研究使用雄性C57BL/6小鼠，通过盲肠结扎和穿刺（CLP）方法建立脓毒症模型。将小鼠随机随机分配到5个组：假手术组（Sham组，n=6），假手术+DMSO组（Sham + DMSO组，n=6），脓毒症模型组（CLP组，n=6），脓毒症+Erastin（诱导铁死亡）处理组（CLP+ E组，n=6），以及脓毒症+Fer-1（铁死亡抑制剂）处理组（CLP+ F组，n=6）。使用人肾小管上皮细胞（HK-2细胞），在Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM)中培养，补充10% FBS和1%青霉素/链霉素。使用LPS处理细胞模拟炎症环境，并分别用Erastin和Fer-1[d2] 进行处理。 研究通过Western blot和免疫组化技术分析各组小鼠肾脏中NFIL3和ACSL4的表达，实验显示，与假手术组和假手术+DMSO组相比，CLP后小鼠的肾脏NFIL3和ACSL4表达上调。Erastin可以进一步提高脓毒症组小鼠肾脏中的NFIL3和ACSL4表达，而Fer-1则抑制其表达（图1A-C）。同样，与对照组相比，LPS处理的HK2细胞中NFIL3和ACSL4的表达水平也较高。
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图1 A-C：各组小鼠NFIL3和ACSL4的表达水平 为了验证NFIL3是否通过调节ACSL4在SA-AKI中导致肾小管上皮细胞的铁死亡，研究通过siRNA技术针对NFIL3进行基因敲除，从而降低HK-2细胞中NFIL3的表达水平。免疫荧光的结果显示，NFIL3的敲除导致谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）表达显著减少（图2C，D）。观察到各组细胞中MDA（丙二醛）、GSH（谷胱甘肽）、非血红素铁的变化，发现NFIL3表达减少后，MDA和非血红素铁水平降低，GSH水平升高，与Fer-1治疗后的结果相似（图2E–G）。同时，实验还检测了IL-6和TNF的表达水平，发现炎症反应也随着NFIL3的敲除而改变（图2H，I）。此外，NFIL3的下调减轻了LPS引起的细胞内ROS水平升高和脂质过氧化物累积（图2J–M）。CCK-8（Cell Counting Ki-8,用于评估细胞的增殖情况和毒性水平）实验显示，NFIL3的下调增加了LPS诱导的细胞活力（图2N）。细胞超微结构也表明，NFIL3的下调改善了LPS引起的与铁死亡相关的细胞变化（图2O）。此外，NFIL3敲除后，ACSL4的表达显著减少（图2P–R）。这些发现表明，NFIL3的抑制可以通过下调ACSL4减轻LPS诱导的铁死亡和炎症反应，从而对SA-AKI具有保护作用。![]()
图2 A-B：使用Western blot分析在HK-2细胞中NFIL3敲除的效率；C-D：在NFIL3抑制后，各组细胞的GPX4免疫荧光染色代表性图像及其定性分析；E-G：各组细胞中MDA（丙二醛）、GSH（谷胱甘肽）、非血红素铁的水平的定量分析；H-I：上清液中检测IL-6和TNF-α的浓度；J至M各组中ROS和脂质过氧化水平及其定量分析；N：CCK8试剂盒检测各组细胞的活性；O：透射电子显微镜（TEM）的代表性图像；P-R：NFIL3敲除后，抑制了由LPS诱导的ACSL4表达增加。NFIL3和ACSL4在所示各组的Western blot结果
该研究显示NFIL3在脓毒症患者中高表达，并能通过上调ACSL4表达促进铁死亡，从而在SA-AKI中起到关键作用。NFIL3敲除可通过下调ACSL4的表达减轻铁死亡和炎症，从而保护SA-AKI。这表明铁死亡和炎症在SA-AKI中是紧密联系的，并且NFIL3-ACSL4轴是一个潜在的治疗靶点。这些发现为开发针对SA-AKI的新疗法提供了理论基础，尤其是通过调节NFIL3和ACSL4的表达来控制铁死亡和炎症反应。 该研究发现，在SA-AKI发生发展的病理过程中，NFIL3可能是一个关键节点；通过抑制NFIL3可以减轻通过ACSL4调节的铁死亡和炎症。这些发现有助于深化对SA-AKI病理机制的理解，为SA-AKI的治疗提供了理论依据和潜在的治疗靶点。
【原文链接】
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC11297963/pdf/41420_2024_Article_2113.pdf
