二聚体PKM2通过乳酸/p300轴介导的H4K12乳酸化激活HMGB1转录驱动肠缺血再灌注铁死亡

本研究针对肠缺血再灌注(I/R)损伤中铁死亡的调控机制，揭示了二聚体丙酮酸激酶M2(PKM2)通过乳酸代谢-p300-H4K12乳酸化级联反应激活HMGB1转录的关键作用。研究人员采用体内外I/R模型，结合ML265抑制剂和基因干预手段，证实PKM2二聚体通过上调糖酵解代谢流促进乳酸积累，进而依赖p300介导的组蛋白H4K12位点乳酸化修饰激活HMGB1表达，最终驱动肠上皮细胞铁死亡。该发现为肠I/R损伤提供了新的治疗靶点。

　　

肠缺血再灌注(I/R)损伤是临床常见的危急重症，其核心病理特征包括血管通透性增加、黏膜屏障破坏和大量活性氧(ROS)爆发。尽管已知铁死亡在这一过程中扮演重要角色，但具体调控机制仍如"黑箱"。更棘手的是，目前临床上缺乏针对肠I/R损伤的特异性治疗手段。面对这一困境，湖南省儿童医院的研究团队将目光投向了能量代谢重编程与表观遗传修饰的交叉领域——糖酵解关键酶PKM2的二聚体形式如何通过新型乳酸化修饰调控铁死亡。

这项发表在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》的研究，创新性地构建了小鼠肠系膜动脉缺血模型和Caco-2细胞缺氧复氧(H/R)模型，采用免疫共沉淀(CoIP)、染色质免疫沉淀定量PCR(ChIP-qPCR)等技术，结合代谢组学和基因干预手段，系统解析了PKM2二聚体的非经典功能。

HMGB1和PKM2二聚体在肠I/R中的高表达
研究发现肠I/R小鼠模型中HMGB1和核定位PKM2二聚体显著上调，与铁死亡标志物ACSL4升高、GPX4降低呈正相关。抑制剂实验证实PKM2特异性抑制剂ML265和HMGB1抑制剂甘草酸(Glycyrrhizin)均可显著缓解铁死亡。

糖酵解-乳酸代谢轴的关键作用
ML265处理显著降低了葡萄糖摄取、乳酸产量及GLUT1/ENO1/LDHA/PDK1等糖酵解关键分子表达。特别值得注意的是，乳酸处理直接提升了H/R模型中组蛋白全局乳酸化(pan-Kla)和H4K12位点特异性乳酸化(H4K12la)水平，这一效应可被ML265逆转。

p300介导的表观遗传调控机制
CoIP实验揭示PKM2二聚体直接结合组蛋白乙酰转移酶p300。ChIP-qPCR显示H/R条件下PKM2二聚体与p300在HMGB1启动子区的富集增强，伴随H4K12la修饰水平升高。基因沉默p300可特异性降低H4K12la修饰，而过表达p300能抵消ML265的保护作用。

基因互作验证
研究通过精巧的基因干预实验证实：HMGB1过表达完全逆转了PKM2敲低对铁死亡的抑制作用，而ACSL4敲除或GPX4过表达仅部分缓解PKM2过表达的促铁死亡效应，确立了HMGB1在PKM2下游的核心地位。

这项研究首次阐明了"PKM2二聚体-乳酸-p300-H4K12la-HMGB1"级联反应轴在肠I/R铁死亡中的核心作用，为临床干预提供了多个潜在靶点：既可靶向抑制PKM2二聚体形成，也可干预p300介导的乳酸化修饰，或阻断HMGB1信号传导。特别值得注意的是，研究发现乳酸不仅是代谢废物，更是通过表观遗传调控重塑细胞命运的关键信使，这一发现为代谢-表观遗传交叉研究开辟了新视角。该成果对脓毒症、创伤性休克等继发肠I/R损伤的防治具有重要转化价值。