FBXO2通过双重机制缓解椎间盘退变：激活PINK1-Parkin线粒体自噬和泛素化LCN2抑制铁死亡

本研究揭示了F-box蛋白FBXO2在椎间盘退变(IVDD)中的关键保护作用，通过双重机制——激活PINK1/Parkin介导的线粒体自噬(mitophagy)和促进K27连接的多聚泛素化降解铁死亡(ferroptosis)诱导因子LCN2，有效维持细胞外基质(ECM)稳态，为IVDD治疗提供了新靶点。

　　

FBXO2通过双重机制缓解椎间盘退变

2.1 FBXO2在退变核髓核组织中表达下调

临床样本分析显示，FBXO2在Pfirrmann分级V级的严重退变椎间盘组织中表达显著低于II级轻度退变组，且与KLF10表达呈正相关。大鼠穿刺模型和FBXO2基因敲除小鼠实验证实，FBXO2缺失会加速椎间盘退变进程，表现为细胞外基质成分胶原II减少和MMP3增加。

2.2 FBXO2调控细胞外基质稳态

体外实验表明，FBXO2过表达能上调胶原II和聚集蛋白聚糖(aggrecan)合成，同时抑制基质金属蛋白酶MMP3和ADAMTS4的降解活性。大鼠模型中，AAV9介导的FBXO2过表达显著改善椎间盘磁共振T2信号强度和病理评分，而FBXO2敲除小鼠则出现更严重的椎间盘组织结构破坏。

2.3 FBXO2-PINK1/Parkin轴恢复线粒体自噬流

蛋白质组学分析发现FBXO2过表达显著富集自噬相关通路。机制研究表明，FBXO2通过激活PTEN诱导假定激酶1(PINK1)/Parkin通路促进受损线粒体清除，恢复线粒体膜电位(JC-1和TMRE检测证实)，降低活性氧(ROS)积累。线粒体-溶酶体共定位实验显示FBXO2增强线粒体自噬体形成。

2.4 FBXO2调控氧化应激诱导的铁死亡

蛋白质组GO分析提示FBXO2与铁死亡调控通路密切相关。TBHP处理可诱导典型铁死亡特征：谷胱甘肽(GSH)耗竭、脂质过氧化(C11-BODIPY检测)和铁超载(PGSK测定)。FBXO2过表达能逆转这些变化，并通过透射电镜观察到对线粒体嵴结构的保护作用。

2.5 FBXO2与LCN2互作并触发其泛素化降解

免疫共沉淀质谱(IP-MS)鉴定出铁代谢蛋白脂质运载蛋白2(LCN2)是FBXO2的作用靶点。结构域分析显示FBXO2通过其FBA结构域与LCN2结合，介导K27连接的多聚泛素化而非经典的K48连接，促进LCN2通过蛋白酶体降解。

2.6 FBXO2调控LCN2介导的铁死亡

共转染实验证实，LCN2过表达可诱导核髓核细胞铁死亡标志物ACSL4和PTGS2上调，同时抑制GPX4和FTH表达。FBXO2过表达能逆转LCN2引起的线粒体功能障碍(MTG/MTR比值下降)和铁死亡特征，包括恢复GSH水平和降低脂质ROS。

2.7 FBXO2在体内调控LCN2介导的铁死亡

动物实验显示，FBXO2敲除小鼠椎间盘中LCN2和铁死亡标志物4-HNE表达增加，而LCN2特异性shRNA可部分挽救FBXO2缺失导致的椎间盘退变表型。Micro-CT分析证实LCN2沉默能改善FBXO2敲除小鼠的椎间盘高度指数(DHI)。

3 讨论

研究建立了FBXO2-KLF10转录调控轴在椎间盘退变中的关键作用，阐明其通过"一线双靶"机制——即同时增强线粒体质量控制和抑制铁依赖性细胞死亡来维持核髓核细胞稳态。特别值得注意的是FBXO2采用非典型的K27泛素链拓扑结构降解LCN2，这为理解E3连接酶的底物特异性调控提供了新视角。AAV9介导的FBXO2基因治疗显示出良好的椎间盘靶向性，为临床转化奠定基础。