TRIM21 通过抑制铁死亡诱导的中性粒细胞胞外陷阱减轻出血性肝缺血再灌注损伤

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究 TRIM21 在出血性肝缺血 / 再灌注(I/R)损伤中的作用机制,研究人员构建小鼠模型及体外肝细胞损伤模型,发现 TRIM21 上调可通过调控 SLC7A11 蛋白稳定性促进铁死亡诱导的 NETs 形成,加剧损伤,敲低 TRIM21 则可缓解。该研究为相关治疗提供新策略。

  肝脏作为人体重要的代谢器官,在出血性休克等危急病症中极易因缺血缺氧遭受损伤,而缺血后的血流恢复(即再灌注)又会引发更复杂的二次伤害,如活性氧(ROS)爆发、炎症反应失控等,这一系列过程被称为肝缺血再灌注(I/R)损伤。目前,尽管快速止血和液体复苏是抢救出血性休克的关键步骤,但如何有效减轻随之而来的肝 I/R 损伤仍是临床难题,其背后的分子机制尚未完全明晰,亟需找到新的治疗靶点和干预策略。
为了攻克这一科学问题,深圳南山区人民医院的研究人员开展了相关研究,旨在揭示 TRIM21(三结构域蛋白 21)在出血性肝 I/R 损伤中的作用及机制。研究发现,敲低 TRIM21 可通过抑制铁死亡(一种依赖铁的脂质过氧化性细胞死亡方式)诱导的中性粒细胞胞外陷阱(NETs,由 DNA、组蛋白和抗菌蛋白组成的网状结构)形成,显著减轻肝 I/R 损伤。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为出血性肝损伤的治疗提供了全新的思路。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:构建 C57BL/6 小鼠出血性肝 I/R 模型,通过颈动脉和颈静脉插管模拟失血性休克及肝血管夹闭缺血 - 再灌注过程;建立体外肝细胞氧葡萄糖剥夺 / 复氧(OGD/R)损伤模型;运用 HE 染色观察肝组织病理变化,TUNEL 染色检测肝细胞凋亡;通过 ELISA 法检测血清丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)及氧化应激指标(MDA、GSH、SOD);利用免疫荧光和免疫组化技术检测 TRIM21、SLC7A11、Cit-H3、MPO 等蛋白的表达及定位;采用实时荧光定量 PCR(qPCR)和 Western blot 分析炎症因子及铁死亡相关蛋白的转录和翻译水平;通过免疫共沉淀(Co-IP)和泛素化实验验证 TRIM21 与 SLC7A11 的相互作用。

研究结果


1. NETs 参与肝 I/R 损伤


在小鼠肝 I/R 模型中,HE 染色显示肝组织出现显著损伤,血清 ALT、AST 水平大幅升高,TUNEL 染色证实肝细胞凋亡增加。Western blot 和免疫荧光检测发现,NETs 形成标志物 Cit-H3、PAD4、MPO 的表达显著上调,qPCR 显示炎症因子 IL-1β、IL-6、TNF-α 等水平升高。使用 DNase I 降解 NETs 后,上述损伤指标及炎症反应均明显减轻,表明 NETs 在肝 I/R 损伤中起关键推动作用。

2. 铁死亡诱导的 NETs 加剧肝 I/R 损伤


通过检测铁死亡相关指标发现,肝 I/R 损伤组小鼠肝组织中 MDA(脂质过氧化产物)水平升高,SOD、GSH(抗氧化物质)水平降低,铁代谢相关蛋白 SLC7A11、FTH1 及 GPX4 表达下调。给予铁死亡抑制剂 Fer-1 治疗后,氧化应激指标改善,SLC7A11、FTH1、GPX4 的表达恢复,提示铁死亡是 NETs 形成的重要诱因,二者共同加剧肝损伤。

3. TRIM21 促进铁死亡进程


研究发现,肝 I/R 损伤组和 OGD/R 细胞模型中 TRIM21 表达显著上调。敲低 TRIM21 后,MDA 水平下降,SOD、GSH 活性升高,SLC7A11、GPX4、FTH1 表达增加,表明 TRIM21 通过调控铁代谢和氧化应激促进铁死亡。

4. TRIM21 抑制可减少铁死亡诱导的 NETs 形成


在 OGD/R 模型中,敲低 TRIM21 可降低 ROS 含量,恢复抗氧化指标,并显著减少 Cit-H3、PAD4、MPO 的表达,说明 TRIM21 缺失能抑制铁死亡介导的 NETs 生成。体内实验进一步证实,AAV 介导的 TRIM21 基因沉默可改善肝组织病理结构,降低 ALT、AST 水平,减少炎症因子表达,减轻肝细胞凋亡。

5. TRIM21 通过泛素化 SLC7A11 调控铁死亡和 NETs


免疫荧光共定位和 Co-IP 实验证实 TRIM21 与 SLC7A11 存在直接相互作用,泛素化实验显示 TRIM21 可促进 SLC7A11 的泛素化降解。作为铁死亡关键蛋白,SLC7A11 的稳定性降低会加剧脂质过氧化,进而诱导 NETs 形成,而敲低 TRIM21 则通过稳定 SLC7A11 抑制这一恶性循环。

研究结论与意义


本研究首次揭示了 TRIM21 在出血性肝 I/R 损伤中的关键作用:TRIM21 作为 E3 泛素连接酶,通过泛素化降解 SLC7A11 蛋白,增强铁死亡诱导的 NETs 形成,从而加剧肝损伤。而敲低 TRIM21 可通过稳定 SLC7A11,抑制铁死亡和 NETs 生成,显著减轻肝 I/R 损伤。这一发现不仅阐明了肝 I/R 损伤中 TRIM21/SLC7A11 / 铁死亡 / NETs 的新调控通路,还为临床治疗出血性休克相关肝损伤提供了潜在靶点(如 TRIM21 抑制剂或 SLC7A11 激动剂),具有重要的转化医学意义。未来研究可进一步探索 TRIM21 抑制剂的体内安全性和有效性,推动其向临床应用的转化。

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