综述:内质网应激与铁死亡在糖尿病肾病中的相互调制:分子机制与治疗潜力
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时间:2025年10月11日
来源:Apoptosis 8.1
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本综述深入探讨了糖尿病肾病(DN)中内质网应激(ERS)与铁死亡(Ferroptosis)相互作用的分子机制,揭示了二者通过协同调控氧化应激、脂质过氧化及炎症反应加剧肾损伤的过程,并展望了靶向ERS(如IRE1α、PERK、ATF6通路)和铁死亡(如GPX4、System Xc-、Nrf2靶点)的创新治疗策略,为DN防治提供了新的研究方向。
糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy, DN)作为糖尿病最严重的微血管并发症之一,其病理过程涉及多种分子机制的复杂交互。近年研究发现,内质网应激(Endoplasmic Reticulum Stress, ERS)与铁死亡(Ferroptosis)在DN进展中形成关键调控网络。ERS由内质网内错误折叠蛋白堆积触发,通过激活未折叠蛋白反应(Unfolded Protein Response, UPR)的三条核心通路——IRE1α、PERK和ATF6信号轴,调节细胞应激适应与凋亡决策。而铁死亡作为一种铁依赖性的程序性细胞死亡形式,其特征是细胞内亚铁离子(Fe2+)蓄积、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)活性抑制及脂质过氧化物(如MDA和4-HNE)大量生成。在DN环境中,高血糖、炎症因子及氧化应激共同加剧ERS与铁死亡的恶性循环:ERS通过PERK-eIF2α通路下调GPX4表达,促进肾小管上皮细胞脂质过氧化;同时,铁死亡过程中积累的活性氧(ROS)进一步扩大内质网钙稳态失衡,形成正反馈回路。
ERS与铁死亡的核心交汇点位于抗氧化防御系统。核因子E2相关因子2(Nrf2)作为抗氧化反应元件(ARE)的关键转录因子,同时调控ERS适应性反应和铁死亡抵抗基因。在DN模型中,ERS通过激活ATF4-CHOP通路抑制Nrf2核转位,导致抗氧化酶(如HO-1、NQO1)表达下调,加剧肾细胞对铁死亡的敏感性。另一方面,铁死亡特征性代谢变化——如酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(ACSL4)介导的多不饱和脂肪酸(PUFA)磷脂过氧化——可直接激活IRE1α-XBP1s分支,诱导炎症因子(IL-6、TNF-α)释放和肾间质纤维化。值得注意的是,System Xc-(胱氨酸/谷氨酸逆向转运体)作为铁死亡负调控靶点,其功能受ERS磷酸化修饰调控,表明二者在胱氨酸代谢层面存在直接耦合。
靶向ERS-铁死亡轴为DN治疗提供新方向。药理抑制剂如ERS抑制剂(4-PBA、TUDCA)、铁死亡抑制剂(Ferrostatin-1、Liproxstatin-1)在动物模型中显著改善肾功能指标(血肌酐、尿蛋白)并减轻肾小球硬化。基因干预策略聚焦于关键分子:腺相关病毒(AAV)介导的GPX4过表达可逆转肾小管铁死亡;siRNA沉默CHOP或ATF4则有效阻断ERS向凋亡转化。天然化合物(如白藜芦醇、姜黄素)通过协同激活Nrf2-GPX4轴并抑制UPR过度激活,展现多靶点治疗潜力。此外,铁螯合剂(去铁胺)和抗氧化剂(维生素E)的联合应用,证实通过减少游离铁池和脂质过氧化物可协同缓解DN进展。
当前研究仍需解决关键问题:ERS与铁死亡在DN不同阶段(早期高滤过期 vs 晚期纤维化期)的动态调控差异尚未明确;器官特异性靶向递送系统(如肾小球系膜细胞定向纳米颗粒)亟待开发;人群遗传多态性(如GPX4、ATF6基因变异)对治疗反应的影响需通过大型队列验证。未来需整合单细胞测序与空间转录组技术,解析肾组织内不同细胞类型(足细胞、近端小管上皮细胞)中ERS-铁死亡互作的特异性网络,为精准治疗提供理论基础。
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