综述:NCOA4介导的铁蛋白自噬通过铁蛋白相分离促进机械通气诱导的肺纤维化中铁死亡并富集含铁蛋白的细胞外囊泡

【字体: 时间:2025年07月31日 来源:Journal of Advanced Research 13

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  这篇研究揭示了机械通气(MV)通过ANG II/AGTR1轴激活NCOA4介导的铁蛋白自噬(ferritinophagy),驱动肺泡上皮细胞(AECs)发生铁死亡(ferroptosis),并通过含铁蛋白(FTH)的细胞外囊泡(EVs)激活肺成纤维细胞,最终导致肺纤维化。研究创新性地发现机械应力促进NCOA4介导的铁蛋白相分离,为机械力-铁代谢-细胞通讯的分子机制提供了新见解,为MVPF治疗提供了潜在靶点。

  

机械通气诱导肺纤维化的铁代谢机制

铁死亡参与MV诱导肺纤维化进程
单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析显示,机械通气后肺泡上皮细胞(AECs)中铁代谢相关基因表达异常,特别是铁死亡抑制基因Gpx4和Fth1显著下调。体外机械牵张(MS)实验证实,肺泡上皮细胞系MLE12中GPX4和SLC7A11蛋白水平降低。铁死亡抑制剂Ferrostatin-1(Fer-1)处理可逆转这些变化,减轻线粒体损伤和脂质过氧化,显著改善肺纤维化病理表现。单细胞分析显示,MV组AECs和成纤维细胞的铁死亡评分显著升高,提示铁依赖性氧化损伤在肺纤维化中起关键作用。

铁蛋白自噬通过调控铁死亡加重肺纤维化
研究发现机械牵张上调NCOA4表达,同时下调铁蛋白重链(FTH1)。氯喹(CQ)抑制溶酶体酸化可逆转这一过程。免疫荧光证实NCOA4主要定位于E-cadherin阳性的AECs中。铁螯剂去铁胺(DFO)处理可恢复GPX4和SLC7A11表达,表明铁超载是导致抗氧化防御系统受损的关键因素。抑制铁蛋白自噬能有效减轻MV诱导的肺纤维化,表现为α-SMA和纤维连接蛋白表达降低,肺组织结构改善。

机械牵张通过NCOA4驱动FTH相分离促进铁蛋白自噬
免疫共沉淀显示MS增强NCOA4与FTH的结合。透射电镜观察到MS后MLE12细胞中富含致密沉积物的自噬溶酶体增多。通过构建EGFP-FTH融合蛋白,发现机械应力促进FTH形成动态的液-液相分离(LLPS)凝聚体,荧光漂白恢复(FRAP)分析显示MS组FTH凝聚体流动性增强。1,6-己二醇(HEX)破坏相分离可减少NCOA4与FTH共定位,恢复FTH、GPX4和SLC7A11表达,证实相分离在铁蛋白自噬中的关键作用。

ANG II/AGTR1通路激活启动铁蛋白自噬
AAV介导的AGTR1敲低可下调NCOA4表达,同时上调FTH水平。免疫荧光显示AGTR1敲低主要影响AECs中NCOA4表达。ANG II/AGTR1轴激活通过促进NCOA4介导的铁蛋白自噬,导致铁超载和铁死亡,进而推动肺纤维化进展。这一发现为理解机械力如何通过RAS系统调控铁代谢提供了新视角。

MV通过铁超载促进EVs激活肺成纤维细胞
单细胞分析显示MV后AECs与成纤维细胞间通讯增强。从支气管肺泡灌洗液(BALF)分离的EVs中检测到铁蛋白,且MV组EVs数量和蛋白含量显著增加。这些含铁蛋白的EVs被MRC-5成纤维细胞摄取后,通过PKH67标记和铁探针检测证实导致细胞内铁积累,促进α-SMA和纤维连接蛋白表达。DFO处理可逆转这种激活效应,证实铁超载的关键作用。值得注意的是,成纤维细胞通过调控铁储存避免铁死亡,与AECs形成鲜明对比。

治疗靶点与展望
研究证实NCOA4敲低可有效减轻肺纤维化,提示其作为治疗靶点的潜力。铁蛋白相分离的发现为理解机械力感知与细胞代谢的耦合机制提供了新思路。未来研究可进一步探索:临床MVPF患者的铁代谢特征;NCOA4固有无序区(IDR)在相分离中的具体作用;成纤维细胞铁代谢调控的分子机制等。这些发现为开发针对机械通气相关肺损伤的干预策略奠定了重要基础。

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