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急性肾损伤（AKI）死亡率高且缺乏有效治疗手段，Stat3 在 AKI 中的作用存争议。研究人员通过构建小鼠模型及合成 PROTAC 化合物 E034 开展研究，发现 Stat3 通过 Stat3/Trim21/Gsdmd 轴加重肾损伤，E034 可缓解损伤，为 AKI 治疗提供新策略。
急性肾损伤（Acute Kidney Injury，AKI）如同隐藏在人体健康中的 “定时炸弹”，随时可能爆发，给患者带来沉重的负担。它是一种临床综合征，发病率和死亡率居高不下，目前在临床上还没有有效的预防和治愈方法。AKI 的病因复杂多样，像缺血 - 再灌注（I/R）损伤、败血症、接触肾毒性物质以及使用造影剂等，都可能成为引发 AKI 的 “导火索”。其病理表现主要包括肾小管上皮细胞凋亡、炎症细胞浸润和线粒体氧化应激等。
信号转导和转录激活因子 3（Signal Transducer and Activator of Transcription 3，Stat3）在细胞的增殖、分化和凋亡等过程中发挥着关键作用。在肾脏疾病领域，虽然已有研究表明抑制 Stat3 的磷酸化激活能改善肾损伤，但 Stat3 在 AKI 中的具体作用仍存在争议，而且其复杂的调控机制也有待进一步挖掘。此外，现有的针对 Stat3 磷酸化的小分子药物存在诸多弊端。在这样的背景下，为了深入探究 Stat3 在 AKI 中的作用及寻找更有效的治疗方法，安徽医科大学的研究人员开展了一系列研究。
研究人员通过构建肾小管上皮细胞 Stat3 条件性敲除（cKO）小鼠模型，并利用盲肠结扎穿孔（CLP）和缺血 - 再灌注（I/R）诱导的 AKI 小鼠模型进行研究。同时，他们设计并合成了靶向蛋白水解嵌合体（proteolysis - targeting chimaera，PROTAC）化合物 E034 。此外，还利用人肾组织、小鼠肾小管上皮细胞（mTECs）和 HK - 2 细胞，通过免疫组化、蛋白质免疫印迹分析（Western blot analysis）、实时荧光定量聚合酶链式反应（Real - time PCR）、染色质免疫沉淀（ChIP）、RNA 测序、扫描电子显微镜（SEM）和免疫共沉淀（Co - IP）等实验技术进行深入研究。
研究结果显示：
- 乙酰化驱动 Stat3 上调：在 AKI 小鼠模型和患者肾活检组织中，Stat3 的表达在 mRNA、总蛋白和磷酸化蛋白水平均升高，且主要定位于肾小管细胞。通过研究发现，组蛋白 H3K27 的乙酰化修饰是导致 Stat3 上调的重要原因。组蛋白乙酰转移酶 P300/Cbp 通过催化 H3K27 乙酰化，促进 Stat3 基因转录，进而增加其总蛋白表达。
- Stat3 cKO 减轻肾损伤和炎症：构建的肾小管上皮细胞 Stat3 cKO 小鼠在 CLP 和 I/R 诱导的 AKI 模型中，血清肌酐（CRE）和血尿素氮（BUN）水平显著降低，肾损伤标志物 Kim1 和 Lcn2 表达减少，NF - κB 信号通路激活受到抑制，炎症细胞因子如单核细胞趋化蛋白 - 1（Mcp - 1）和肿瘤坏死因子 - α（Tnf - α）的 mRNA 表达水平下降，肾脏病理损伤减轻，巨噬细胞浸润减少。
- Stat3 介导细胞损伤和炎症：在体外实验中，抑制 mTECs 和 HK - 2 细胞中 Stat3 的表达，可显著抑制 LPS 和 H/R 诱导的细胞损伤和炎症反应，表现为 Kim1 表达减少、NF - κB 信号通路中 P65 亚基的磷酸化和激活降低、炎症介质 mRNA 水平下降；而 Stat3 过表达则加剧细胞损伤和炎症。
- Trim21 是 Stat3 的直接靶点：通过 ChIP - seq 和 RNA - seq 分析，发现 Trim21 是 Stat3 的直接靶点。Stat3 可结合到 Trim21 的启动子区域，促进其转录。在体内外实验中，Stat3 的变化与 Trim21 的表达呈正相关。
- Trim21 促进细胞损伤、炎症和焦亡：敲低 Trim21 可抑制 LPS 诱导的 NF - κB 信号通路激活，减少炎症因子表达，减轻细胞损伤和焦亡；而过表达 Trim21 则加剧这些反应。Trim21 通过其 PRY/SPRY 结构域直接与 gasdermin D（Gsdmd）结合，促进 Gsdmd 的 N 端切割和激活，诱导焦亡，且该过程不依赖于炎症小体信号通路。
- Stat3/Trim21/Gsdmd 轴促进细胞损伤和焦亡：在 Stat3 cKO 小鼠中，Gsdmd - N 蛋白水平下降，Il - 1β 和 Il - 18 的激活受到抑制，细胞焦亡减轻；而在 Stat3 过表达的细胞中，这些指标则增加。在 Stat3 沉默的细胞中重新引入 Trim21，可恢复细胞损伤、炎症和焦亡相关指标，进一步证实了 Stat3/Trim21/Gsdmd 轴在调节细胞损伤和焦亡中的作用。
- AAV9 介导的 Stat3 沉默对 AKI 小鼠的肾保护作用：利用 AAV9 携带 Stat3 沉默质粒在小鼠肾小管细胞中抑制 Stat3 表达，可降低血清 CRE 和 BUN 水平，减轻肾损伤、炎症反应和细胞焦亡，表明抑制 Stat3 可保护肾脏免受 AKI 的损伤。
- Stat3 PROTAC E034 的肾保护作用：PROTAC 化合物 E034 可有效降解 Stat3，且具有低毒、高效和高特异性的特点。在体外实验中，E034 可减轻 LPS 和 H/R 诱导的细胞损伤、炎症和焦亡；在体内实验中，E034 可降低 CLP 诱导的 AKI 小鼠的血清 CRE 和 BUN 水平，改善肾脏病理损伤，减轻炎症反应和细胞焦亡，且在测试剂量范围内无明显毒性。
研究结论表明，Stat3 在 AKI 的发生发展中起重要作用，通过靶向 Stat3/Trim21/Gsdmd 轴可减轻肾损伤和炎症反应，为 AKI 的治疗提供了新的潜在靶点和治疗策略。PROTAC 化合物 E034 的出现，为临床治疗 AKI 带来了新的希望，它能够克服传统小分子抑制剂的局限性，直接诱导 Stat3 的降解，为精准治疗提供了可能。
然而，该研究也存在一些局限性。例如，虽然发现了 H3K27 乙酰化是 Stat3 上调的关键驱动因素，但组蛋白修饰在 Stat3 基因座的时空动态变化尚未明确，其他可能调节 Stat3 转录的组蛋白标记和非编码 RNA 也未被充分研究。此外，小鼠 AKI 模型与临床实际情况可能存在差异，E034 的安全性和治疗窗口还需要进一步在临床试验中评估。尽管如此，这项研究依然为 AKI 的研究和治疗开辟了新的道路，后续研究可针对这些局限性展开，有望为 AKI 患者带来更有效的治疗方法，降低 AKI 的发病率和死亡率，改善患者的预后。该研究成果发表在《eBioMedicine》上，为生命科学和健康医学领域在急性肾损伤研究方向提供了重要的参考依据。
