铁调素通过激活 Nrf2/GPX4 信号通路对脓毒症相关急性肾损伤的保护作用

Protective Effect of Hepcidin on Sepsis-Associated Acute Kidney Injury via Activating the Nrf2/GPX4 Signaling Pathway.

作者信息Liang-Bo Guo, Shao-Sheng Wu, Feng Xu, Xin-Xing Chen, Heng Fan
PMID41020894
发布时间2025-09-18
DOI10.3390/cimb47090772

实验完整度

包含动物模型(CLP诱导SAKI小鼠)和细胞模型(LPS诱导HK-2细胞)两个独立证据层级,并进行了功能验证(铁死亡指标、肾损伤指标)和机制验证(Nrf2核转位及GPX4表达,使用抑制剂ML385和Fer-1)。

主要模型

C57BL/6小鼠SAKI模型(CLP诱导) LPS诱导的HK-2细胞模型

重点核对

铁调素给药剂量:5 mg/kg(小鼠),10 μg/mL(细胞) CLP手术方法:盲肠结扎穿刺,22G针头单次穿孔 LPS刺激浓度:10 μg/mL Nrf2抑制剂ML385:30 mg/kg(小鼠),10 μM(细胞) 铁死亡抑制剂Fer-1:5 mg/kg(小鼠)

摘要

背景:铁调素不仅维持全身铁稳态,还作为抗菌肽发挥作用。在本研究中,我们试图分析铁调素对脓毒症相关急性肾损伤(SAKI)的保护能力,并阐明其介导铁死亡通路的潜在机制。方法:通过盲肠结扎穿刺(CLP)建立 SAKI 小鼠模型,并建立 LPS 诱导的人肾皮质近曲小管上皮细胞(HK-2)模型,以研究铁调素对 SAKI 的保护机制。通过分析肾损伤生物标志物和铁死亡相关分子,结合核因子 E2 相关因子 2(Nrf2)核转位和铁死亡调节蛋白谷胱甘肽过氧化物酶 4(GPX4)的定量检测,我们揭示了铁调素介导的 SAKI 铁死亡机制。结果:铁调素显著减轻了 SAKI 小鼠的肾功能损害,并降低了脓毒症驱动的炎症介质增加。由于脓毒症与肾脏铁死亡增强相关,铁调素通过减轻铁死亡发挥治疗作用,其程度与铁死亡抑制剂 Ferrostatin-1(Fer-1)相当。此外,铁调素通过促进 Nrf2 的核转位,进而介导下游抗铁死亡蛋白 GPX4 的上调,在 SAKI 中发挥肾脏保护作用。重要的是,Nrf2 抑制剂 ML385 消除了铁调素诱导的 Nrf2 核转位以及随后 GPX4 表达的增加。结论:铁调素对 SAKI 的保护作用由 Nrf2/GPX4 铁死亡通路介导,强调了其对 SAKI 的治疗潜力。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
铁调素是否对脓毒症相关急性肾损伤具有保护作用,以及其潜在机制是否涉及铁死亡通路。
核心机制
铁调素通过促进Nrf2核转位,上调下游抗铁死亡蛋白GPX4表达,从而抑制铁死亡,减轻SAKI。
主要证据
在CLP诱导的SAKI小鼠和LPS诱导的HK-2细胞中,铁调素减轻肾损伤、抑制炎症和铁死亡,且Nrf2抑制剂ML385逆转其效应;与铁死亡抑制剂Fer-1效应相当。
研究意义
靶向铁死亡通路可能是缓解SAKI的有效策略,铁调素作为Nrf2/GPX4通路的激活剂,具有治疗SAKI的潜力。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立SAKI体内外模型

模拟脓毒症相关急性肾损伤,用于评估铁调素的保护作用。

通过CLP手术建立小鼠SAKI模型,并使用LPS处理HK-2细胞建立体外损伤模型。

2

评估铁调素对SAKI小鼠的保护作用

检测铁调素预处理对SAKI小鼠生存率、肾功能、炎症和肾组织病理的影响。

比较各组小鼠生存率、血清肌酐和BUN、炎症因子、肾损伤标志物以及肾组织病理评分。

3

检测铁死亡相关指标

验证铁调素对SAKI中铁死亡的影响。

检测肾组织Fe2+、MDA、GSH、GSSG、GSH-Px活性及铁死亡相关蛋白ACSL4和GPX4的表达。

4

体外验证铁调素对LPS诱导HK-2细胞的保护作用

验证铁调素对LPS诱导的HK-2细胞损伤和铁死亡的影响。

检测细胞活力、炎症因子、损伤标志物、凋亡率和ROS水平。

5

机制验证:Nrf2核转位及GPX4表达

验证铁调素是否通过激活Nrf2核转位上调GPX4表达。

检测肾组织和细胞中Nrf2核转位及GPX4表达,并使用Nrf2抑制剂ML385验证其依赖性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
铁调素QYAO-BIO--
ML385MCEHY-100523
Ferrostatin-1MCEHY-100579
DMEM/F12培养基文中未明确说明--
胎牛血清Biological IndustriesC04001-500
脂多糖Sigma-AldrichL2630
CCK-8试剂盒APExBIOK1018
TNF-α ELISA试剂盒(小鼠)MULTI SCIENCESEK282
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0037
NGAL ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0828
KIM-1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3039
IL-6 ELISA试剂盒(小鼠)MULTI SCIENCESEK206
TNF-α ELISA试剂盒(人)ABclonalRK0030
IL-6 ELISA试剂盒(人)MULTI SCIENCESEK106
肌酐检测试剂盒Nanjing Jiancheng InstituteC011-2-1
尿素氮检测试剂盒Nanjing Jiancheng InstituteC013-2-1
亚铁离子检测试剂盒SolarbioBC5415
谷胱甘肽过氧化物酶活性检测试剂盒SolarbioBC1195
MDA检测试剂盒SolarbioBC002
GSH检测试剂盒SolarbioBC1175
DCFH-DA荧光探针ServicebioG1706
GPX4抗体Proteintech67763-1-Ig
ACSL4抗体Proteintech22401-1-AP
Nrf2抗体ABclonalA0674
Lamin B1抗体Proteintech12987-1-AP
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
山羊抗兔IgG-HRPProteintechSA00001-2
山羊抗小鼠IgG-HRPProteintechSA00001-1
核蛋白提取试剂盒YazymePC204
Nrf2抗体(IHC)ServicebioGB113808
凋亡检测试剂盒(Annexin V-APC/PI)MultiSciencesAT107
RNA提取试剂盒Yishen BiotechnologyRN001
逆转录试剂盒TaKaRaRR036A
qPCR预混液PromegaA6001

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
CLP手术细节(22G针头单次穿孔,挤出约1mm粪便),小鼠品系、性别、年龄、体重,术后液体复苏(37℃生理盐水)
阅读提示:方法2.1
药物处理
铁调素剂量(5 mg/kg)和时间(CLP前24h),ML385剂量(30 mg/kg)和时间(CLP前2h),Fer-1剂量(5 mg/kg)和时间(CLP前1h)
阅读提示:方法2.1
细胞培养和处理
HK-2细胞来源,培养条件(DMEM/F12, 10% FBS, 1% P/S),LPS浓度(10 μg/mL)和处理时间(24h),铁调素浓度(10 μg/mL)和时间(LPS前24h),ML385浓度(10 μM)和时间(LPS前1h)
阅读提示:方法2.2
肾损伤检测
血清肌酐和BUN检测试剂盒,ELISA检测NGAL、KIM-1、炎症因子,肾组织病理评分标准
阅读提示:方法2.4, 2.5, 2.10
铁死亡指标检测
肾组织Fe2+、MDA、GSH、GSSG、GSH-Px活性检测方法,Western blot检测ACSL4和GPX4蛋白表达
阅读提示:方法2.6, 2.7, 2.8, 2.11
机制验证
Nrf2核转位检测(核浆分离),ML385抑制效果,GPX4表达变化
阅读提示:方法2.11, 2.12