丝氨酸蛋白酶抑制剂通过抑制铁死亡减轻急性呼吸窘迫综合征的机制研究

急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的高死亡率与铁死亡（ferroptosis）密切相关，但其机制尚未阐明。本研究通过RNA测序发现丝氨酸蛋白酶抑制剂乌司他丁（UTI）可显著抑制铁死亡通路，并在LPS诱导的小鼠ARDS模型及HUVEC/MLE-12细胞中证实UTI通过KEAP1-NRF2-GPX4轴减轻铁过载和脂质过氧化，为ARDS治疗提供了新靶点。

　　

急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是全球重症患者的主要死亡原因之一，死亡率高达30-50%。这种以肺泡-毛细血管屏障破坏为特征的疾病，目前临床仍缺乏特异性治疗手段。近年来，铁死亡（ferroptosis）——一种由铁依赖的脂质过氧化驱动的细胞死亡形式，被发现在ARDS中扮演关键角色。与此同时，临床常用的广谱丝氨酸蛋白酶抑制剂乌司他丁（UTI）虽已显示对ARDS的疗效，但其作用机制始终成谜。这一科学问题吸引了西安交通大学第二附属医院重症医学科Qinyue Guo和Xiaoming Gao团队的目光，他们的研究成果发表在《Archives of Biochemistry and Biophysics》上，首次揭示了UTI通过靶向铁死亡发挥肺保护作用的全新机制。

研究团队首先建立了LPS诱导的小鼠ARDS模型，采用皮下植入渗透泵持续给药系统进行UTI干预。通过组织病理学评分、qRT-PCR和血清生化检测证实UTI可显著减轻肺水肿和炎症浸润，同时改善肝肾功能。随后的RNA测序（RNA-seq）分析显示，UTI处理组中铁死亡通路基因显著富集。在细胞层面，研究者选用人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和小鼠肺上皮细胞（MLE-12）进行验证，结合分子对接技术揭示了UTI直接结合KEAP1蛋白、激活NRF2信号通路的精确机制。

在"Ulinastatin Attenuates LPS-Induced ARDS in Mice"部分，H&E染色显示UTI使肺泡水肿和炎症评分降低47.3%，同时使IL-6和TNF-α mRNA水平下降2-3倍。转录组学分析在"Bioinformatics Analysis Links Ulinastatin to Ferroptosis Inhibition"中呈现关键发现：与LPS组相比，UTI组有385个差异表达基因，其中铁死亡通路富集度最高（P<0.01）。GSEA分析进一步证实UTI处理使铁死亡相关基因集表达显著下调。

"Ulinastatin Inhibits Ferroptosis in ARDS Mouse Lungs"部分展示了UTI对铁死亡标志物的调控：使肺组织游离铁降低35%，MDA减少42%，同时将GSH/GSSG比值提升1.8倍。Western blot显示UTI使GPX4和SLC7A11蛋白表达恢复至对照组的80-90%。细胞实验在"Ferroptosis Inhibition by UTI: Involvement of KEAP1-NRF2-GPX4 Signaling"中揭示，1000 U/mL UTI使HUVEC和MLE-12细胞活力提高约40%，同时使脂质ROS水平下降约50%，效果与铁死亡抑制剂Fer-1相当。

最引人注目的发现在"Molecular Docking Reveals UTI Binding to KEAP1"部分：分子对接显示UTI与KEAP1的结合能（-8.0 kcal/mol）显著强于NRF2（-4.7 kcal/mol），主要通过Val463、Ala510等残基形成疏水相互作用。这种直接结合可能竞争性干扰KEAP1-NRF2复合物形成，促使NRF2入核激活下游抗氧化基因。

讨论部分指出，该研究首次将UTI的肺保护作用与铁死亡抑制联系起来，突破了传统认为其仅通过抗蛋白酶和抗炎机制起效的认知。特别值得注意的是，UTI对KEAP1-NRF2通路的调控方式不同于常见的氧化应激诱导的构象变化，而是通过物理性结合实现，这为开发新型NRF2激活剂提供了思路。研究也存在一定局限，如临床样本验证的缺乏，以及KEAP1结合位点的精确鉴定有待冷冻电镜等技术的进一步解析。

这项由Gang Wang团队完成的研究，不仅阐明了UTI治疗ARDS的新机制，更重要的意义在于：首次证实丝氨酸蛋白酶抑制剂可通过调控铁死亡发挥器官保护作用，为ARDS的精准治疗提供了KEAP1-NRF2-GPX4轴这一潜在靶点。未来针对该通路的药物开发，或将改变当前ARDS主要依赖支持性治疗的临床困境。