靶向NCF2通过激活PPARα通路抑制铁死亡阻断狼疮肾炎进展的机制研究

本研究针对狼疮肾炎(LN)中铁死亡机制不明的问题，通过生物信息学筛选和实验验证发现NCF2是LN的关键调控因子。研究表明NCF2 knockdown可通过激活PPARα信号通路抑制铁死亡，减轻肾小管上皮细胞炎症损伤，为LN治疗提供了新的潜在靶点和策略。研究综合运用WGCNA、机器学习算法、免疫浸润分析和体外细胞实验等技术手段，成果发表于《Hereditas》。

　　

在自身免疫性疾病领域，系统性红斑狼疮（SLE）如同一场难以扑灭的免疫系统"内战"，而狼疮肾炎（LN）则是其中最严重的并发症之一。全球约340万人受SLE困扰，其中45%-85%的患者会发展为LN，约20%的病例最终不可避免地进展为终末期肾病。当前主要采用糖皮质激素和免疫抑制剂治疗，但效果有限且伴随明显副作用，这迫使科学家们不断探索新的治疗靶点和策略。

近年来，一种新型细胞死亡方式——铁死亡（ferroptosis）引起了学界关注。这种铁依赖性、脂质过氧化驱动的细胞死亡方式，与传统的细胞凋亡、坏死和自噬不同，其特征是大量活性氧（ROS）产生、铁依赖性脂质过氧化和氧化物积累。虽然铁死亡已被证实与LN的发病机制相关，但其在LN中的具体作用机制仍未被完全阐明。

《Hereditas》最新发表的研究成果为解决这一难题带来了突破。研究人员通过综合运用生物信息学分析、机器学习算法和实验验证方法，揭示了中性粒细胞胞质因子2（NCF2）在LN铁死亡中的关键调控作用，并阐明了其通过PPARα信号通路影响疾病进展的分子机制。

研究采用多个基因表达数据集（GSE32591和GSE81622），通过差异表达基因筛选、加权基因共表达网络分析（WGCNA）识别关键模块，并结合FerrDb数据库中的铁死亡相关基因进行交叉分析。利用支持向量机递归特征消除（SVM-RFE）算法筛选候选关键基因，采用CIBERSORT进行免疫浸润分析，通过基因集富集分析揭示分子机制。体外实验使用LPS诱导的人肾皮质近端小管上皮细胞HK-2构建LN细胞模型，通过基因敲降、CCK-8、Western blot、流式细胞术等技术验证NCF2的功能和机制。

Identification of the genes related to ferroptosis in LN

通过差异表达分析发现LN组织中存在4451个差异表达基因，其中2649个下调、1802个上调。WGCNA分析识别出10个基因共表达模块，其中绿色模块与炎症反应评分呈最强正相关（r=0.98）。该模块中的206个基因与铁死亡相关基因交叉后，获得9个LN铁死亡相关基因。功能富集分析显示这些基因主要参与氧化应激等生物过程以及烟酸盐和烟酰胺代谢、p53信号通路、HIF-1信号通路等通路。

Identification and verification of key genes in modulating ferroptosis in LN

通过SVM-RFE机器学习算法从9个基因中筛选出6个候选关键基因（CDKN1A、NCF2、CFL1、NNMT、CD44和CYBB）。在外部数据集验证中，只有NCF2在LN中表达显著升高且具有优秀诊断效能（AUC=0.837）。免疫浸润分析显示NCF2表达与单核细胞、M1型巨噬细胞等促炎细胞浸润水平正相关，与调节性T细胞（Tregs）等抗炎细胞负相关。

Functional analysis of NCF2

基于NCF2中位表达值将LN样本分为高表达组和低表达组，获得330个差异表达基因。这些基因主要富集在肾小球上皮发育、肾单位发育等生物学过程以及PPAR信号通路、肾素-血管紧张素系统等通路。基因集富集分析（GSEA）显示NCF2与氧化磷酸化、缬氨酸亮氨酸和异亮氨酸降解、核糖体、亨廷顿病、药物代谢细胞色素P450、精氨酸和脯氨酸代谢、帕金森病、柠檬酸循环、TCA循环、丁酸代谢和脂肪酸代谢等通路相关。

Knockdown of NCF2 alleviated LPS-induced injury of HK-2 cells

体外实验发现LPS处理显著升高HK-2细胞中NCF2的表达。敲降NCF2可逆转LPS对HK-2细胞活力的抑制，减少LPS诱导的细胞死亡，表明NCF2 knockdown可减轻LPS诱导的HK-2细胞损伤。

Knockdown of NCF2 inhibited LPS-induced ferroptosis in HK-2 cells and activated the PPARa signaling pathway

NCF2 knockdown显著降低了LPS诱导的TNF-α、IL-1β和IL-6等炎症因子水平，减少了ROS、MDA和Fe²⁺含量，增加了GSH和CAT水平，同时提高了GPX4、SCL7A11和PPARα的蛋白表达水平，表明NCF2 knockdown可通过激活PPARα通路抑制LPS诱导的铁死亡。

NCF2 knockdown inhibits ferroptosis by activating the PPARa signaling pathway

使用铁死亡诱导剂Erastin和PPARα拮抗剂GW6471处理发现，两者均可部分逆转NCF2 knockdown对LPS诱导的HK-2细胞的保护作用，证实NCF2通过调控PPARα信号通路影响铁死亡进程。

研究结论表明，NCF2是LN的关键调控因子，其 knockdown可通过激活PPARα信号通路抑制铁死亡，从而减轻肾小管上皮细胞的炎症损伤。这一发现不仅丰富了对LN发病机制的理解，更重要的是为LN治疗提供了新的潜在靶点和策略。靶向NCF2可能成为LN治疗的新策略，具有重要的临床转化价值。

该研究的创新之处在于首次将生物信息学筛选、机器学习算法与实验验证相结合，系统阐明了NCF2在LN铁死亡中的核心作用及其通过PPARα通路的调控机制。然而，研究也存在一定局限性，如LPS诱导的HK-2细胞模型不能完全复制体内免疫复合物沉积和足细胞损伤等关键病理过程，未来需要在Pristine诱导的狼疮小鼠模型或LN患者原代肾细胞中进行进一步验证。

总体而言，这项研究为LN的精准治疗提供了新的理论依据和实验证据，为开发针对NCF2的靶向疗法奠定了坚实基础，对改善LN患者预后具有重要的科学意义和临床价值。