FOXF1与SHH调控铁信号通路在肺纤维化中的作用机制研究

本研究针对肺纤维化(PF)中铁超载促进疾病进展的机制不明问题，通过体内外实验揭示了铁/ROS-FOXF1正反馈环路和SHH-铁自促进通路共同驱动肺成纤维细胞持续活化的新机制。研究发现铁积累通过抑制FOXF1表达加剧氧化应激和胶原合成，而SHH信号可通过升高细胞内铁水平形成自我放大环路。该研究为靶向铁代谢通路治疗PF提供了理论依据，发表于《Redox Biology》。

　　

肺纤维化是一种致命性间质性肺疾病，其特征是肺组织内细胞外基质过度沉积形成瘢痕，导致肺功能进行性下降。目前临床缺乏有效逆转肺纤维化的治疗手段，患者预后极差。近年来研究发现，肺组织铁稳态失衡与肺纤维化发病密切相关，但铁信号调控肺纤维化的具体分子机制尚未明确。

在这项发表于《Redox Biology》的研究中，河北师范大学生命科学学院的科研团队深入探讨了FOXF1和SHH在肺纤维化铁信号调控中的作用。研究人员通过建立博来霉素(BLM)诱导的小鼠肺纤维化模型，结合临床肺纤维化患者样本，采用多种实验技术展开研究。

关键技术方法包括：建立BLM诱导的小鼠肺纤维化模型，通过口服给予铁补充剂柠檬酸铁铵(FAC)和铁螯合剂去铁胺(DFO)进行干预；利用tfr1^+/-基因敲除小鼠验证铁代谢相关基因功能；采用免疫组织化学、免疫荧光和Western blot检测蛋白表达；通过流式细胞术检测细胞内不稳定铁池(LIP)和活性氧(ROS)水平；使用细胞周期检测试剂盒分析细胞周期分布；通过实时荧光定量PCR检测基因表达；对原代人肺成纤维细胞进行基因过表达和沉默操作。

Elevated iron levels in PF lungs and in the primary cell types of BLM-induced mice with PF

研究发现肺纤维化患者和小鼠肺组织中铁蛋白轻链(FTL)和重链(FTH)表达显著升高，表明存在铁积累现象。在BLM诱导的小鼠肺纤维化模型中，肺组织铁水平从第7天开始持续升高至第21天，同时普鲁士蓝染色显示含铁血黄素沉积增加。流式细胞术分析发现成纤维细胞、巨噬细胞、上皮细胞和内皮细胞等多种肺细胞类型的LIP水平均显著升高。

Iron promotes BLM-induced PF in the mouse

通过给予FAC铁补充剂和DFO铁螯合剂干预发现，铁补充加重而铁剥夺减轻了BLM诱导的肺纤维化程度。Masson三色染色和羟脯氨酸含量测定显示，FAC组胶原沉积增加，DFO组减少。α-SMA免疫荧光染色进一步证实铁促进肌成纤维细胞分化。此外，tfr1^+/-小鼠肺铁水平降低，肺纤维化程度显著减轻，进一步证实肺铁超载促进纤维化进展。

Iron promotes cell proliferation and accelerates the cell cycle in lung fibroblasts

研究发现铁促进肺成纤维细胞增殖和细胞周期G₁/S期转换。体外实验表明，FAC和FeSO₄处理增加人原代肺成纤维细胞活力，提高S期细胞比例；而DFO和deferasirox(DFX)处理则抑制细胞活力，增加G₁期细胞比例。这些结果说明铁通过促进细胞周期进程加速成纤维细胞增殖。

Iron inhibits Foxf1 expression both in fibrotic lungs and in vitro

研究首次发现铁和ROS协同抑制FOXF1表达。肺纤维化患者和小鼠肺组织中FOXF1蛋白表达显著降低。体外实验证实，铁处理下调FOXF1 mRNA和蛋白水平，而抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)可恢复BLM诱导的FOXF1表达抑制，表明ROS参与铁对FOXF1的调控。

FOXF1 decreases ROS and LIP in BLM-treated human primary lung fibroblasts

FOXF1过表达显著降低BLM处理的人肺成纤维细胞内ROS和LIP水平，而FOXF1沉默则产生相反效果。机制上，FOXF1转录上调抗氧化蛋白FDX1和HO-1的表达。FDX1过表达同样降低ROS、LIP水平和胶原合成，表明FDX1是FOXF1下游效应分子。

SHH elevates iron levels and promotes proliferation and cell cycle progression in human pulmonary fibroblasts

研究发现SHH信号通路在肺纤维化中异常活化。SHH处理增加人肺成纤维细胞内铁水平，上调FTL和FTH表达，促进细胞增殖和G₁/S期转换，同时SHH可促进自身表达，形成自分泌放大环路。

研究结论表明，肺纤维化中存在铁/ROS-FOXF1正反馈环路和SHH-铁自促进通路，这两条通路共同驱动肺成纤维细胞持续活化和纤维化进程。FOXF1通过调控FDX1和HO-1等抗氧化蛋白表达维持氧化还原稳态，而铁积累和SHH信号通过抑制FOXF1表达打破这一平衡。该研究不仅深化了对肺纤维化发病机制的理解，还为开发靶向铁代谢通路的治疗策略提供了新思路。特别值得注意的是，SHH-铁信号通路的发现为解释肺纤维化中细胞自主性增殖提供了新机制，可能具有更广泛的生物学意义。