NF-κB-SLC7A11轴调控炎症性巨噬细胞铁死亡敏感性的机制研究

本研究揭示了M1极化巨噬细胞抵抗铁死亡(ferroptosis)的关键机制：通过CRISPR筛选和转录组分析发现，LPS-TLR4激活的NF-κB-RELA通路直接上调SLC7A11表达，促进胱氨酸摄取和谷胱甘肽(GSH)合成，从而维持氧化还原稳态。该发现为炎症性疾病中巨噬细胞功能调控提供了新靶点。

　　

在免疫学领域，巨噬细胞的命运调控一直是核心科学问题。这些先天免疫系统的"多面手"能够根据微环境信号极化为促炎的M1型或抗炎的M2型，这种可塑性对宿主防御和组织修复至关重要。然而，M1巨噬细胞在富含活性氧(ROS)的炎症环境中如何抵抗铁死亡(ferroptosis)这一由脂质过氧化驱动的程序性细胞死亡，其机制尚不明确。这一科学问题的解答，不仅关乎基础免疫代谢调控的认知，更为炎症性疾病的治疗策略开发提供新思路。

武汉大学的研究团队在《Cell Insight》发表的研究成果，首次系统阐明了NF-κB-SLC7A11轴在调控巨噬细胞铁死亡敏感性中的核心作用。研究采用CRISPR-Cas9全基因组筛选结合转录组学分析，锁定胱氨酸/谷氨酸逆向转运体SLC7A11为关键分子；通过构建Slc7a11基因敲除小鼠、同位素代谢流分析等多维度技术，揭示了RELA直接转录激活Slc7a11的分子机制，最终解析了M1巨噬细胞通过代谢重编程获得铁死亡抵抗力的完整通路。

关键技术方法包括：基于RAW264.7-Cas9细胞的CRISPR代谢基因筛选、骨髓来源巨噬细胞(BMDM)极化模型、[3,3'-¹³
C₂
]-胱氨酸同位素示踪、染色质免疫共沉淀(ChIP)验证RELA结合位点等。实验采用6-8周龄C57BL/6J背景的野生型和Slc7a11^ko
小鼠。

【CRISPR-Cas9筛选耦合转录组分析鉴定SLC7A11为M1巨噬细胞铁死亡的关键调节因子】
研究发现M1巨噬细胞对RSL3(谷胱甘肽过氧化物酶4抑制剂)诱导的铁死亡具有显著抵抗力，脂质过氧化水平低于M0/M2型。通过CRISPR筛选与转录组数据交叉分析，发现系统x_c
^-
转运体组分SLC7A11和SLC3A2均为顶级候选基因。过表达实验证实SLC7A11可显著抑制铁死亡。

【选择性诱导SLC7A11增强M1巨噬细胞的胱氨酸摄取和谷胱甘肽生物合成】
时空表达分析显示SLC7A11在M1型中特异性高表达。同位素示踪实验证实M1巨噬细胞对[3,3'-¹³
C₂
]-胱氨酸的摄取效率更高，导致细胞内半胱氨酸和GSH水平显著提升。胱氨酸剥夺实验反向验证了SLC7A11-GSH轴的核心作用。

【Slc7a11敲除触发M1巨噬细胞铁死亡】
构建的Slc7a11^ko
小鼠虽发育正常，但其M1巨噬细胞在LPS刺激后GSH合成受阻，对RSL3敏感性显著增加。铁死亡抑制剂Ferrostatin-1可逆转该表型，证实SLC7A11缺失通过破坏氧化还原稳态导致铁死亡。

【RELA直接激活M1巨噬细胞中Slc7a11的转录】
机制研究发现LPS-TLR4和IL-1β均可通过NF-κB通路激活RELA，后者直接结合Slc7a11启动子区-76bp处的κB位点。CRISPR敲除Rela而非c-JUN或IRF3可阻断SLC7A11诱导，人THP1巨噬细胞模型中也存在保守调控机制。

这项研究首次建立了炎症信号-代谢重编程-细胞命运决定的完整调控轴：LPS-TLR4-RELA-SLC7A11-GSH。其科学价值体现在三方面：首先，解释了M1巨噬细胞在氧化应激环境存活的代谢基础；其次，揭示了NF-κB调控铁死亡的新功能；最后，为靶向巨噬细胞的炎症性疾病治疗提供新策略——通过抑制SLC7A11可能选择性清除病理状态下的过度活化巨噬细胞。研究还提示，除SLC7A11外，GCH1-BH4等通路可能构成协同防御网络，这种多层次的代谢检查点设计反映了进化过程中对免疫细胞稳态的精密调控。未来研究可进一步探索该通路在动脉粥样硬化、类风湿关节炎等慢性炎症疾病中的治疗潜力。