《International Immunopharmacology》：Forsythoside B protects cartilage and subchondral bone in osteoarthritis by regulating the Nrf2/NF – κ B signaling pathway
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Colistin硫酸盐通过诱导肾小管上皮细胞内锌离子失衡，激活Gasdermin D介导的pyroptosis通路，加剧急性肾损伤，锌螯合剂可减轻肾损伤，揭示锌稳态失调是Colistin肾毒性的关键机制，为治疗提供新策略。
杨秦杰|刘坤|朱荣平|左晓聪|谢月亮
中南大学第三湘雅医院药学系，中国湖南长沙410013
摘要
多粘菌素是一种广谱抗生素，作为治疗多重耐药革兰氏阴性菌感染的最后一道防线，但其临床应用受到急性肾损伤（AKI）的严重限制，而急性肾损伤的发病机制尚不明确。焦亡是一种促炎性的程序性细胞死亡途径，在药物诱导的AKI中起着重要作用。然而，多粘菌素在引发焦亡中的作用尚未被充分研究。最新研究表明，锌稳态的失调可能促进了焦亡的发生。本研究发现，硫酸多粘菌素会导致小鼠肾脏和肾小管上皮细胞内的锌离子过载，这种锌稳态的紊乱加剧了由多粘菌素引起的焦亡，从而加重了AKI的进展。关键的是，螯合细胞内的锌离子可以减轻焦亡并缓解肾脏损伤。我们的发现揭示了锌稳态失调驱动的焦亡是多粘菌素相关肾毒性的病理机制，为预防多粘菌素诱导的AKI提供了潜在的治疗策略。
引言
多粘菌素是目前治疗多重耐药（MDR）革兰氏阴性菌感染的首选药物[1,2]。然而，其临床应用受到多粘菌素诱导的急性肾损伤（AKI）的严重限制，约25.9%至45.0%的患者会出现这种并发症，且死亡率高达32.9%[3, [4], [5]]。多粘菌素诱导AKI的发病机制尚未完全阐明。现有研究表明，多粘菌素的亲脂性结构会破坏细胞膜完整性，增加细胞通透性并引发细胞裂解[6,7]；同时，它还会促进氧化应激和白细胞介素-1β（IL-1β）介导的肾脏炎症[8,9]。尽管如此，多粘菌素诱导肾毒性的具体机制仍不清楚，这阻碍了针对性的干预措施的发展。
多粘菌素在肾小管上皮细胞内的积累会导致肾小管功能障碍，这是多粘菌素诱导AKI的典型病理特征[10, [11], [12]]。最新研究表明，焦亡（一种依赖半胱天冬酶的炎症性程序性细胞死亡）在缺血-再灌注性AKI中起着关键作用，并在顺铂相关的肾毒性中也有重要作用[13, [14], [15]]。这一过程涉及半胱天冬酶对Gasdermin D（GSDMD）的切割，形成孔道，使促炎细胞因子IL-1β和IL-18释放，进而加剧细胞肿胀和膜破裂，最终导致细胞死亡[16, [17], [18], [19]]。然而，多粘菌素诱导的AKI与焦亡之间的机制联系仍需通过实验进一步验证。
锌离子（Zn2+）是多种酶的关键辅因子，在炎症和细胞死亡过程中通过调节锌稳态发挥重要作用[20,21]。锌稳态的失调不仅会引发AKI，还会加重慢性肾病（CKD）[20]，并促进焦亡的发生[22]。细胞质中锌离子浓度升高会导致锌调节蛋白的失调和DNA损伤，从而激活半胱天冬酶-1/GSDMD介导的焦亡途径[23]。金属硫蛋白（MTs）是一种富含半胱氨酸的低分子量蛋白质，在调节锌稳态、减轻重金属毒性及抑制氧化应激方面发挥作用[21]。在高锌环境下，锌离子会上调MTs的表达以恢复锌稳态[24]。因此，锌稳态对焦亡的发生具有关键调控作用。尽管锌离子在焦亡中的作用已被证实，但其在多粘菌素诱导的肾毒性中的具体机制仍需进一步研究。
我们假设锌稳态的失调是多粘菌素诱导AKI的核心病理机制。本研究证实锌的积累是多粘菌素诱导AKI的重要因素，高水平的细胞内锌离子会激活GSDMD介导的焦亡，从而加重肾脏损伤。这些发现揭示了多粘菌素相关肾毒性的新病理机制，并提示调节锌稳态可能是一种潜在的治疗策略。
动物模型
实验所用C57BL/6雄性小鼠（8–12周龄，体重20–25克）来自中南大学实验动物部（长沙）。所有小鼠均生活在无特定病原体（SPF）的环境中，环境温度和湿度得到严格控制，并提供标准饮食和饮水。经过24小时禁水处理后，小鼠被随机分为三组：对照组（注射生理盐水）、多粘菌素组（每天腹腔注射40毫克/公斤硫酸多粘菌素）。
锌稳态失调促进多粘菌素诱导的AKI
我们对对照组和多粘菌素处理组HK-2细胞的转录组进行分析，发现锌稳态存在显著异常。多粘菌素处理组中金属硫蛋白-1（MT1）家族基因及锌转运蛋白（尤其是溶质载体家族39成员10（SLC39A10）和溶质载体家族30成员1（SLC30A1）的表达显著上调（图1A）。功能富集分析进一步证实了细胞内锌离子的紊乱。
讨论
肾小管上皮细胞是肾脏的主要实质成分，极易受到各种病理损伤[28]。焦亡是AKI中肾小管细胞死亡的关键机制，也是该疾病的典型病理特征[29]。这种促炎性的程序性细胞死亡主要由GSDMD介导。最新研究表明，多粘菌素诱导的AKI模型中相关基因的表达显著上调。
作者贡献声明
杨秦杰：撰写初稿、数据可视化、结果验证、方法学设计。刘坤：结果验证、方法学完善。朱荣平：数据整理。左晓聪：资金筹集。谢月亮：撰写稿件、审稿与编辑、项目构思。
伦理声明
本研究中的所有动物实验均获得了中南大学实验动物伦理委员会的批准。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本研究结果的财务利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了湖南省自然科学基金（项目编号：2023JJ40911、2023RC1032）和中国国家自然科学基金（项目编号：82304636、U22A20386）的支持。
