铁蛋白吞噬作用参与了糖尿病中血管内皮细胞因晚期糖基化终产物（AGEs）诱导的铁死亡过程

《Journal of Cellular and Molecular Medicine》：Ferritinophagy Is Involved in the Advanced Glycation End Products-Induced Ferroptosis of Vascular Endothelial Cells in Diabetes Mellitus

AGEs通过诱导ferritinophagy和ferroptosis导致糖尿病动脉粥样硬化闭塞症（ASO）血管损伤，细胞实验显示AGEs降低HUVECs活力，升高铁离子、MDA，降低GSH，qPCR和Western blot证实ACSL4、NCOA4、FTH1表达升高，GPX4降低，加入ferrostatin-1可逆转损伤。动物实验表明ROS清除剂改善下肢血流。

　　本研究聚焦于糖尿病患者中动脉硬化闭塞症（ASO）的发病机制，重点探讨了晚期糖基化终产物（AGEs）和铁蛋白自噬依赖的铁死亡在该疾病中的作用。糖尿病作为一种常见的代谢性疾病，其并发症对患者的健康和生活质量造成严重影响，尤其是微血管和大血管并发症，被认为是糖尿病患者死亡和残疾的主要原因。AGEs是糖尿病患者体内由于高血糖环境而形成的特殊代谢产物，它们通过非酶促糖基化反应生成，可以与细胞膜上的受体如RAGE结合，进而激活一系列信号通路，如MAPK/ERK、TGF-β、JNK和NF-κB等，这些通路会加剧氧化应激和炎症反应，最终导致血管内皮细胞损伤和病理改变。

为了深入研究AGEs对血管内皮细胞的影响，研究人员选取了健康对照组和糖尿病患者的血管组织样本，发现糖尿病组中AGEs的含量显著高于正常组。进一步通过HE染色观察到糖尿病患者的血管壁结构模糊，内皮细胞大量缺失，内部弹性膜不规则排列，且内膜和中膜被增生的结缔组织和胶原纤维取代，伴有明显的淋巴细胞浸润。这些病理变化提示了糖尿病与血管病变之间的密切联系。

研究还涉及细胞实验和动物模型，以验证AGEs对内皮细胞（如人脐静脉内皮细胞HUVECs）的影响。实验结果显示，当HUVECs暴露于AGEs后，细胞活力显著下降，伴随铁离子和MDA（丙二醛）水平的升高以及GSH（谷胱甘肽）水平的降低，这表明AGEs可能诱导了铁死亡。通过加入铁死亡抑制剂Ferrostatin-1，可以部分逆转这些效应，说明铁死亡确实由AGEs引发。此外，通过透射电镜、免疫荧光和Western blot分析，研究人员确认了AGEs能够诱导铁蛋白自噬，这一过程由NCOA4介导，将铁蛋白运输至自噬溶酶体中进行降解，从而释放自由铁离子，促进铁死亡的发生。

在进一步的实验中，研究人员通过不同浓度的AGEs处理HUVECs，并观察其在不同时间点的反应。结果显示，随着AGEs浓度的增加，细胞的线粒体膜电位显著下降，线粒体ROS（活性氧）水平升高，同时铁蛋白自噬相关蛋白如ACSL4、LC3B、NCOA4和FTH1的表达水平显著上升，而GPX4（谷胱甘肽过氧化物酶4）的表达水平则显著降低。这些变化在加入ROS清除剂MitoTEMPOL后得到缓解，表明清除细胞内的ROS可以有效抑制AGEs诱导的铁死亡和铁蛋白自噬。

动物实验部分，研究人员构建了糖尿病模型和动脉硬化闭塞症模型，并通过激光斑点成像系统测量了下肢血流情况。实验发现，ROS清除剂显著降低了血管组织中的铁离子和MDA含量，同时提高了GSH水平，并且降低了FTH1和LC3B的表达，这些变化与血管内皮细胞损伤和动脉硬化闭塞症的改善相关。此外，ROS清除剂还能显著提升模型组中下肢的血流，进一步支持其在改善糖尿病相关血管损伤中的潜在作用。

本研究还对相关蛋白的表达变化进行了深入分析，特别是SQSTM1这一关键的自噬衔接蛋白。实验结果显示，SQSTM1的表达水平在不同浓度的AGEs刺激下呈现出不规则的变化，其表达水平在48小时达到高峰，随后在72小时下降。这种变化可能反映了AGEs诱导的铁蛋白自噬过程中自噬流的异常，即虽然自噬体形成活跃，但由于溶酶体完整性受损或自噬相关蛋白表达受限，导致SQSTM1未能被有效降解。此外，AGEs可能通过激活Nrf2或NF-κB信号通路促进SQSTM1的转录，从而影响其表达水平。这些发现表明，AGEs诱导的铁蛋白自噬与铁死亡之间存在复杂的相互作用，而这种相互作用可能进一步加剧内皮细胞损伤和血管病变。

研究还指出，铁死亡是一种与传统凋亡、坏死和自噬不同的程序性细胞死亡形式，主要依赖于细胞内的脂质过氧化和铁代谢失衡。在糖尿病背景下，AGEs通过促进ROS的积累，导致铁死亡的发生，进而加重血管损伤。而铁蛋白自噬则通过调节细胞内的铁代谢，促进铁死亡的进程。因此，抑制铁蛋白自噬或清除ROS可能成为治疗糖尿病相关血管病变的新策略。

本研究的意义在于揭示了AGEs在糖尿病动脉硬化闭塞症发病机制中的关键作用，特别是其通过诱导铁死亡和铁蛋白自噬引发的血管内皮损伤。这些发现不仅有助于理解糖尿病血管病变的分子机制，还为开发针对AGEs相关的治疗策略提供了理论依据。未来的研究应进一步探索AGEs诱导铁死亡和铁蛋白自噬的具体信号通路，以更全面地揭示其在糖尿病病理过程中的作用机制。同时，应考虑在不同人群（包括女性和不同年龄段）中验证这些发现的普遍性，并通过长期随访研究评估AGEs和铁死亡对糖尿病患者血管健康的影响。此外，探索Ferrostatin-1与其他抗氧化剂或抗糖尿病药物的联合应用，可能有助于提高治疗效果，为糖尿病血管并发症的临床治疗提供新的方向。