巨噬细胞移动抑制因子(MIF)通过双相调控铁死亡在肾缺血/再灌注损伤中的保护作用机制研究

本研究针对急性肾损伤(AKI)中铁死亡的关键调控机制，揭示了巨噬细胞移动抑制因子(MIF)在缺血期通过激活AMPK/GPX4通路、在再灌注期通过提升GSH含量发挥双相保护作用。研究人员通过建立HK-2细胞缺氧/复氧(H/R)模型和小鼠肾缺血/再灌注(I/R)模型，结合AAV9介导的基因敲降技术，首次阐明MIF通过不同机制分阶段抑制铁死亡，为AKI的精准干预提供了新靶点。该成果发表于《Communications Biology》，对临床肾移植和心脏手术相关AKI防治具有重要指导价值。

　　

肾脏作为人体重要的代谢器官，其缺血/再灌注损伤(I/R-AKI)是临床常见的危重病症，可见于休克、心脏手术和肾移植等场景。尽管医学技术不断进步，但I/R-AKI的高死亡率仍困扰着临床工作者，除肾脏替代治疗外缺乏有效防治手段。近年研究发现，铁死亡(Ferroptosis)这种新型细胞死亡方式在I/R-AKI中起关键作用，但调控机制尚未明确。更值得注意的是，既往研究多聚焦再灌注阶段，而忽视了缺血期的病理变化。巨噬细胞移动抑制因子(MIF)作为多效性细胞因子，在肾脏疾病中表现出矛盾的双重作用——既有研究显示其可加重炎症反应，也有证据表明其具有抗氧化保护功能，这种"双面性"使MIF成为极具研究价值的分子靶点。

第四军医大学唐都医院的研究团队在《Communications Biology》发表的重要成果，首次系统揭示了MIF通过时空特异性机制分阶段抑制铁死亡的分子图谱。研究人员采用HK-2人肾小管上皮细胞缺氧/复氧(H/R)模型和小鼠肾I/R模型，结合腺相关病毒(AAV9)介导的基因敲降技术，通过检测脂质ROS、GSH含量、铁离子(Fe²⁺)水平等铁死亡标志物，发现：在缺血期，MIF通过激活AMPK磷酸化(p-AMPK)上调GPX4表达；而在再灌注期则通过提升GSH含量独立于GPX4发挥保护作用。这种双相调控机制的阐明，为临床不同阶段AKI的精准干预提供了理论依据。

关键技术方法包括：1)建立HK-2细胞H/R模型和小鼠肾I/R模型确定关键时间节点；2)采用AAV9原位注射构建肾特异性MIF敲降小鼠；3)通过透射电镜观察线粒体形态学改变；4)联合使用铁死亡抑制剂(Fer-1)、凋亡抑制剂(Z-vad)和坏死性凋亡抑制剂(Nec-1)明确主导死亡方式；5)采用C11 BODIPY荧光探针和DHE染色检测活性氧(ROS)。

Hypoxia/reoxygenation induced an increase in MIF expression in HK-2 cells, accompanied by ferroptosis
通过H6/R12时间梯度实验证实缺氧6小时复氧12小时是铁死亡最严重的时相，此时MIF表达显著升高。透射电镜观察到典型铁死亡特征：线粒体皱缩、嵴减少和膜破裂。铁死亡抑制剂Fer-1的保护效果显著优于凋亡和坏死性凋亡抑制剂，确立铁死亡为主导死亡方式。

Ischemia/reperfusion induced the increase of MIF expression in the kidney, accompanied by ferroptosis
小鼠肾I/R模型显示再灌注24小时肾功能损伤最严重，伴随GSH耗竭、Fe²⁺蓄积和脂质过氧化产物MDA升高。免疫荧光证实MIF主要定位于肾小管上皮细胞，且循环MIF水平在AKI后显著升高，提示其可作为潜在生物标志物。

Upregulation and downregulation of MIF alleviated and aggravated the ferroptosis of HK-2 cells under H/R, respectively
外源重组MIF(rMIF)在复氧开始时添加效果最佳，使细胞存活率提升1.8倍，同时降低Fe²⁺和MDA水平。siRNA敲降MIF则加重线粒体损伤，证实MIF的保护作用不依赖GPX4活性或AMPK通路激活。

MIF ameliorated ferroptosis via activating the AMPK pathway and GPX4 pathway in the hypoxia stage
缺血早期(1小时)即出现p-AMPK和GPX4上调，使用AMPK抑制剂Compound C(CC)可逆转这种保护效应。在缺氧6小时阶段补充rMIF仍能通过激活AMPK/GPX4轴减轻损伤，显示缺血期干预的时效窗较宽。

Deficiency of MIF aggravated ischemia-induced ferroptosis by inhibiting AMPK activation and the GPX4 pathway
AAV9介导的肾特异性MIF敲降使缺血30分钟小鼠的肾小管损伤评分增加2.3倍，伴随p-AMPK和GPX4表达下降，证实内源性MIF在缺血期通过AMPK-GPX4轴发挥保护作用。

这项研究创新性地描绘了MIF在I/R-AKI中的动态保护图谱：缺血期通过AMPK-GPX4轴维持氧化还原平衡，再灌注期通过GSH系统抵抗脂质过氧化。该发现不仅解决了关于MIF功能争议的关键问题，更提出了"阶段特异性干预"的新策略——在器官移植的冷缺血期可靶向AMPK通路，而在血管再通后则应着重调控GSH代谢。此外，循环MIF水平的变化规律为其作为AKI预警标志物提供了依据。研究采用的AAV9原位递送技术也为肾脏靶向治疗提供了可行方案，对临床转化具有重要指导价值。