香烟烟雾诱导的DLPC通过USP7/GPX4调控轴促进巨噬细胞铁死亡在慢性阻塞性肺病中的作用机制

研究人员针对慢性阻塞性肺病（COPD）中巨噬细胞铁死亡的调控机制展开研究，发现香烟烟雾通过上调GPAT3促进DLPC合成，进而抑制USP7介导的GPX4去泛素化，最终触发巨噬细胞铁死亡。该研究揭示了磷脂代谢重编程与铁死亡的新关联，为COPD治疗提供了GPAT3-DLPC-USP7/GPX4轴三个潜在靶点。

　　

吸烟是慢性阻塞性肺病（COPD）的主要诱因，但香烟烟雾如何导致肺部损伤的具体机制仍有待阐明。近年来，铁死亡（Ferroptosis）——一种由铁依赖的脂质过氧化引发的程序性细胞死亡方式，被发现在COPD进展中扮演重要角色。巨噬细胞作为肺部重要的免疫细胞，其异常死亡会加剧炎症和组织损伤。然而，香烟烟雾如何通过调控磷脂代谢诱导巨噬细胞铁死亡，这一过程的关键分子机制尚不明确。

中山大学附属第八医院呼吸与危重症医学科的研究团队在《Chemico-Biological Interactions》发表的研究，通过整合转录组学和代谢组学分析，发现香烟烟雾提取物（CSE）能显著上调甘油磷脂代谢产物DLPC（1,2-二亚油酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱），并激活巨噬细胞铁死亡通路。研究人员采用THP-1来源的巨噬细胞模型和小鼠肺气肿模型，结合RNA测序、靶向脂质组学、免疫共沉淀和泛素化分析等技术，系统解析了DLPC通过USP7/GPX4调控轴促进铁死亡的分子机制。

3.1 香烟烟雾诱导甘油磷脂代谢重编程和巨噬细胞铁死亡

转录组分析显示CSE处理后的巨噬细胞中346个基因差异表达，铁死亡通路显著富集。代谢组学进一步揭示DLPC等含多不饱和脂肪酸的磷脂（PUFA-PC）水平显著升高，同时谷胱甘肽代谢通路关键成分减少。功能实验证实CSE以剂量依赖性方式诱导巨噬细胞死亡，且可被铁死亡抑制剂Fer-1特异性挽救。

3.2 甘油磷脂代谢物DLPC加速巨噬细胞铁死亡

结构分析显示DLPC是含两个亚油酸（C18:2）的磷脂分子。浓度≥400μM的DLPC处理显著降低巨噬细胞活力，该效应仅被Fer-1逆转。共聚焦显微镜和流式细胞术证实DLPC诱导线粒体和内质网中脂质活性氧（ROS）积累2.4倍，透射电镜观察到线粒体嵴断裂等铁死亡特征性超微结构改变。

3.3 DLPC促进GPX4泛素化和蛋白酶体降解

免疫印迹显示DLPC以时间和剂量依赖性方式降低GPX4蛋白而非mRNA水平。蛋白酶体抑制剂MG132能逆转这种降解，而溶酶体抑制剂氯喹无效。环己酰亚胺追踪实验证实DLPC将GPX4半衰期从>24小时缩短至12小时。免疫沉淀实验进一步揭示DLPC处理增强GPX4泛素化修饰。

3.4 DLPC通过抑制USP7介导的去泛素化促进GPX4降解

质谱鉴定出USP7是GPX4相互作用蛋白。免疫共沉淀和免疫荧光证实DLPC破坏USP7-GPX4复合物形成。机制上，DLPC不改变USP7 mRNA但促进其泛素化降解，进而削弱USP7通过TRAF/CAT结构域对GPX4的稳定作用。过表达实验证实野生型USP7而非结构域缺失突变体能减少GPX4泛素化。

3.5 GPAT3介导香烟烟雾诱导的DLPC合成

RNA测序显示CSE特异性上调GPAT3（而非LPLAT家族成员）。敲低GPAT3可减少PUFA-PC（包括DLPC）积累，降低脂质ROS并缓解CSE诱导的铁死亡。靶向脂质组学证实GPAT3沉默使DLPC水平降低47%。

3.6 巨噬细胞特异性GPAT3沉默减轻肺铁死亡和气肿

AAV9介导的巨噬细胞GPAT3敲除小鼠模型中，CSE诱导的肺泡破坏（平均线性间距增加35%）和4-HNE（脂质过氧化标志物）积累显著改善。肺组织GPX4蛋白水平恢复2.1倍，谷胱甘肽氧化还原平衡重建。

该研究首次阐明香烟烟雾-GPAT3-DLPC-USP7/GPX4轴在巨噬细胞铁死亡中的级联调控机制：CSE通过上调GPAT3促进DLPC合成，后者通过抑制USP7介导的GPX4去泛素化，触发GPX4蛋白酶体降解和铁死亡。这不仅为COPD的发病机制提供了新见解，还提示靶向GPAT3-DLPC-USP7/GPX4通路可能成为治疗新策略。研究创新性地将磷脂代谢重编程、泛素化调控和铁死亡三大领域有机结合，为慢性炎症性疾病中细胞死亡调控提供了范式转换。