SOX4沉默通过抑制NF-κB通路和铁死亡减轻氧化低密度脂蛋白诱导的内皮损伤

《Tissue and Cell》：Silencing of SOX4 prevents endothelial injury from ox-LDL stimulation by inhibiting NF-κB pathway and ferroptosis

本研究针对动脉粥样硬化中内皮细胞铁死亡机制不清的问题，开展了SOX4在氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）诱导的内皮损伤中作用机制的研究。研究发现沉默SOX4可通过抑制NF-κB通路活化，降低细胞内Fe2+水平、脂质过氧化和线粒体损伤，从而抑制内皮细胞铁死亡。该研究揭示了SOX4-NF-κB-铁死亡轴在动脉粥样硬化内皮损伤中的新机制，为心血管疾病治疗提供了潜在靶点。

　　

在心血管疾病研究领域，动脉粥样硬化始终是威胁人类健康的重要病理基础。这种以脂质驱动、大中动脉炎症为特征的疾病，其发生发展的关键环节在于血管内皮细胞的功能障碍。当氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）在血管内膜下积聚时，会引发一系列复杂的细胞反应，最终导致动脉粥样硬化斑块的形成。近年来，科学家们发现了一种新型细胞死亡方式——铁死亡（ferroptosis），这种铁依赖性的细胞死亡形式与动脉粥样硬化的进展密切相关，但其在内皮损伤中的具体调控机制仍有待深入探索。

与此同时，科学研究发现SOX4基因——一个属于SOX基因家族C亚群的转录因子，在多种人类恶性肿瘤中过度表达并发挥致癌作用。更引人注目的是，最近的研究表明SOX4可能成为动脉粥样硬化的新型调节因子。多个研究证实SOX4能通过激活NF-κB通路来增强炎症、凋亡和氧化应激。而有趣的是，先前证据显示SOX4过表达和NF-κB激活都具有促铁死亡效应。然而，SOX4是否通过NF-κB通路调节内皮细胞铁死亡，这一科学问题在动脉粥样硬化研究中尚待阐明。

为了回答这一科学问题，研究人员在《Tissue and Cell》上发表了一项创新性研究，深入探讨了SOX4在ox-LDL诱导的内皮损伤中的作用机制。该研究团队来自中国人民解放军中部战区总医院心内科，由何乐伟、侯盼和付文博共同完成。

研究主要采用了人脐静脉内皮细胞（HUVECs）作为实验模型，通过细胞活力检测、活性氧（ROS）和一氧化氮（NO）测定、线粒体膜电位（ΔΨm）和线粒体通透性转换孔（MPTP）检测、铁离子（Fe²⁺）和脂质过氧化水平分析，以及实时定量PCR和Western blotting等关键技术方法，系统评估了SOX4沉默对ox-LDL诱导的内皮损伤的保护作用及其机制。

3.1. SOX4沉默预防ox-LDL触发的HUVECs氧化应激

研究人员首先用不同浓度的ox-LDL处理HUVECs，发现细胞活力呈浓度和时间依赖性下降。随着ox-LDL浓度增加，SOX4的mRNA和蛋白表达水平也相应上升。通过转染特异性siRNA成功沉默SOX4基因后，研究发现沉默SOX4能降低ox-LDL处理HUVECs的细胞内ROS产生，增加NO产生，并能提高内皮型一氧化氮合酶（eNOS）的活化水平。这些结果明确表明，SOX4沉默能有效预防ox-LDL触发的氧化应激。

3.2. SOX4沉默改善ox-LDL触发的HUVECs线粒体损伤

进一步研究显示，SOX4沉默能显著改善ox-LDL引起的线粒体损伤。JC-1荧光探针检测发现，沉默SOX4能改善ox-LDL导致的线粒体膜电位（ΔΨm）破坏。钙黄绿素AM染色表明，SOX4沉默能阻止线粒体通透性转换孔（MPTP）的开放。同时，MitoSOX红色染料染色显示SOX4沉默能抑制ox-LDL引起的线粒体ROS（mito-ROS）产生。这些发现共同证明SOX4沉默对ox-LDL诱导的线粒体损伤具有保护作用。

3.3. SOX4沉默抑制ox-LDL触发的HUVECs铁死亡

研究团队深入探讨了SOX4对ox-LDL触发铁死亡的影响。RhoNox-6染色显示，SOX4沉默能显著降低ox-LDL处理HUVECs中的Fe²⁺水平。Western blotting分析发现，SOX4沉默能降低促铁死亡标志物转铁蛋白受体1（TFR1）和酰基辅酶A合成酶长链家族成员4（ACSL4）的表达，同时提高抗铁死亡标志物谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）和溶质载体家族7成员11（SLC7A11）的表达。此外，C11-BODIPY 581/591探针检测表明SOX4沉默能抑制脂质ROS产生，油红O染色显示SOX4沉默能减轻脂质积聚。这些数据充分证明SOX4沉默能有效抑制ox-LDL触发的铁死亡。

3.4. SOX4通过NF-κB通路调节ox-LDL触发的HUVECs铁死亡

机制研究表明，ox-LDL刺激能激活NF-κB通路，而SOX4沉默能抑制这一活化过程。当研究人员使用NF-κB通路激活剂PMA处理细胞时，发现PMA能够抵消SOX4沉默对Fe²⁺水平、铁死亡相关标志物表达、脂质过氧化和脂质积聚的影响。这些结果明确表明SOX4通过NF-κB通路调节ox-LDL触发的铁死亡。

3.5. SOX4通过NF-κB通路和铁死亡参与ox-LDL触发的内皮损伤

为进一步验证SOX4在内皮损伤中的作用机制，研究人员还使用了铁死亡诱导剂erastin处理细胞。结果显示，无论是PMA还是erastin处理，都能抵消SOX4沉默对ox-LDL处理的HUVECs中ROS产生、NO产生、eNOS活化、ΔΨm改变、MPTP开放和mito-ROS产生的保护作用。这些数据进一步证实SOX4通过NF-κB通路激活和铁死亡发生参与ox-LDL引起的内皮损伤。

研究结论与讨论部分强调，本研究首次揭示了SOX4在ox-LDL诱导的内皮细胞铁死亡中的关键作用，并阐明了SOX4-NF-κB-铁死亡轴的具体分子机制。研究发现SOX4沉默能有效减轻ox-LDL引起的内皮细胞氧化应激、线粒体损伤和铁死亡，这一保护作用至少部分是通过抑制NF-κB通路活化实现的。

该研究的创新性在于首次将SOX4、NF-κB通路和铁死亡这三个重要因素联系起来，为理解动脉粥样硬化发病机制提供了新的视角。特别是在心血管疾病研究领域，铁死亡作为一种新发现的细胞死亡方式，其在内皮损伤中的调控机制尚未完全阐明。本研究不仅证实了SOX4在内皮铁死亡中的促进作用，还揭示了NF-κB通路在这一过程中的中介作用，为开发针对SOX4的动脉粥样硬化治疗策略提供了理论依据。

值得注意的是，SOX4作为血流敏感基因，在低剪切应力血管区域高表达，这与动脉粥样硬化好发于血管特定解剖部位的特征相吻合。这一发现为理解血流动力学如何影响内皮细胞功能和动脉粥样硬化发生提供了重要线索。

然而，研究作者也指出，需要在载脂蛋白E敲除（ApoE^-/-）小鼠中进行体内内皮细胞特异性SOX4敲除实验，以进一步验证SOX4在动脉粥样硬化铁死亡相关内皮损伤中的作用。这样的体内研究将有助于将这一发现向临床转化推进。

总体而言，这项研究不仅深化了我们对动脉粥样硬化发病机制的理解，也为开发新的治疗策略提供了潜在靶点。针对SOX4的干预措施可能成为预防和治疗动脉粥样硬化的新途径，具有重要的临床转化价值。随着进一步研究的深入，SOX4有望成为心血管疾病治疗领域的一个重要靶标。