ZEB1的SUMO化修饰调控烧伤诱导早期急性肾损伤中的PANoptosis

《Journal of Cellular and Molecular Medicine》：SUMOylation of ZEB1 Modulates PANoptosis in Burn-Induced Early Acute Kidney Injury

本研究揭示了转录因子ZEB1通过SUMO化修饰在烧伤诱导急性肾损伤（AKI）中调控PANoptosis（泛凋亡）的新机制。通过临床数据分析、大鼠模型和体外实验证实，ZEB1 SUMO化通过稳定其蛋白表达，促进氧化应激、炎症反应及PANoptosis关键效应分子（Caspase-3/MLKL/GSDMD）激活。SUMO化抑制剂2-D08或ZEB1敲低可显著改善肾功能损伤，表明靶向ZEB1 SUMO化为烧伤AKI的早期干预提供了新策略。

　　

ZEB1的SUMO化修饰调控烧伤诱导早期急性肾损伤中的PANoptosis

ABSTRACT

烧伤诱导的急性肾损伤（AKI）涉及炎症性程序性细胞死亡通路，包括PANoptosis。本研究探讨了转录因子ZEB1的SUMO化如何调控早期烧伤诱导AKI中的PANoptosis。通过分析人类AKI数据集发现ZEB1表达与PANoptosis/SUMO化基因相关。大鼠烧伤AKI模型（24–72小时）显示肾功能障碍（肌酐、尿素升高）、组织病理损伤（H&E、TUNEL染色）和氧化应激（MDA升高/SOD/CAT降低）。体外实验中，缺氧/复氧（H/R）处理的HK-2细胞显示ZEB1和PANoptosis效应分子（Caspase-3/MLKL/GSDMD）上调。免疫共沉淀证实ZEB1 SUMO化增强而泛素化减弱。SENP1过表达或SUMO化抑制（2-D08）可逆转上述变化。结果表明ZEB1 SUMO化通过促进PANoptosis加重烧伤AKI，提示其作为早期干预的潜在靶点。

1 Introduction

急性肾损伤（AKI）是烧伤患者常见且危及生命的并发症，发病率为9%–50%，显著增加死亡率。烧伤AKI由全身灌注不足、氧化应激和炎症级联反应驱动，导致肾小管上皮细胞损伤。PANoptosis作为一种整合了焦亡、凋亡和坏死性凋亡的炎症性程序性细胞死亡形式，在肾小管损伤中起关键作用。ZEB1作为转录因子，参与上皮-间质转化（EMT）和肾纤维化，但其在烧伤AKI中调控PANoptosis的机制未知。SUMO化作为一种可逆的翻译后修饰，可能通过调节ZEB1的稳定性及功能参与AKI进程。本研究通过生物信息学分析、大鼠烧伤模型和HK-2细胞H/R模型，探讨ZEB1 SUMO化在PANoptosis中的作用。

2 Materials and Methods

生物信息学分析使用GEO数据集（GSE53769、GSE139061）评估ZEB1表达及其与PANoptosis相关基因（MLKL、GSDMD、CASP3）和SUMO化基因（SUMO1、SENP1）的相关性。大鼠烧伤模型通过沸水浸烫法建立，检测肾功能指标（肌酐、尿素）、组织病理（H&E、TUNEL染色）和氧化应激指标（MDA、SOD、CAT）。HK-2细胞经H/R处理模拟肾缺血再灌注损伤，通过CCK-8、流式细胞术、Western blot、Co-IP等技术评估细胞活力、凋亡、ROS水平及蛋白修饰。使用ZEB1敲低、SUMO化抑制剂2-D08和SENP1过表达进行功能验证。

3 Results

3.1 ZEB1在人类AKI中上调并与PANoptosis和SUMO化相关基因关联

AKI肾组织中ZEB1 mRNA显著升高，与MLKL、GSDMD等PANoptosis基因呈正相关，与SUMO1、SENP7等SUMO化基因负相关。基因互作网络显示ZEB1与GSDME、SUMO1直接关联。

3.2 烧伤AKI触发肾组织氧化应激、PANoptosis和ZEB1 SUMO化

烧伤大鼠血浆肌酐和尿素在48小时达峰值，H&E染色显示肾小管扩张和炎症浸润。TUNEL染色和cleaved Caspase-3表达证实凋亡增加，MDA升高和SOD/CAT活性降低表明氧化应激。Western blot显示MLKL、GSDMD-N和ZEB1蛋白上调，Co-IP证实ZEB1 SUMO化增强。

3.3 H/R诱导肾小管上皮细胞氧化应激、炎症和PANoptosis

H/R处理HK-2细胞后，细胞活力下降，凋亡率和ROS水平升高，IL-1β和IL-6分泌增加。PANoptosis效应分子（Caspase-3、MLKL、GSDMD）在mRNA和蛋白水平均上调。

3.4 H/R促进HK-2细胞中ZEB1 SUMO化并抑制其泛素化

Co-IP显示H/R增强ZEB1与SUMO1/SUMO2/3的结合，减少泛素化。SUMO野生型质粒共表达进一步证实SUMO化对ZEB1稳定的作用。

3.5 SENP1过表达降低ZEB1表达并增强其泛素化

H/R下调SENP1表达，SENP1过表达后ZEB1蛋白水平降低，全局泛素化恢复，ZEB1 SUMO化减弱。

3.6 ZEB1 SUMO化抑制或敲低减轻H/R诱导的细胞损伤

2-D08处理或ZEB1敲低显著改善细胞活力，减少凋亡和ROS生成，降低IL-1β和IL-6水平。

3.7 ZEB1 SUMO化抑制削弱PANoptosis效应分子激活

2-D08或ZEB1敲低后，cleaved Caspase-3、MLKL和GSDMD-N蛋白表达下降，Co-IP显示ZEB1 SUMO化减少。

4 Discussion

本研究首次揭示ZEB1 SUMO化在烧伤AKI中通过调控PANoptosis的关键作用。SUMO化通过稳定ZEB1蛋白，促进氧化应激和炎症反应，激活PANoptosis效应通路。SENP1介导的去SUMO化可逆转这一过程，提示靶向ZEB1 SUMO化或为AKI治疗提供新策略。研究局限性包括模型与临床差异及长期效应未验证。

5 Conclusions

ZEB1 SUMO化是烧伤AKI中PANoptosis的重要驱动因素，其抑制剂2-D08或基因干预可缓解肾损伤，具有临床转化潜力。