《Biochemical Pharmacology》：Targeting PIM1 ameliorates sepsis-associated acute kidney injury through inhibiting ferroptosis
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SA-AKI的肾脏保护机制研究中发现PIM1通过抑制ROS和铁死亡发挥作用，体内实验显示PIM1上调可改善肾功能及线粒体损伤，体外实验证实其通过调节脂质代谢恢复线粒体膜电位和GSH水平，为SA-AKI治疗提供新靶点。
王婷婷|张春雷|高凌霞|郭文峰|周璐|李慧荣|张涵|刘宏宝
第四军医大学唐都医院肾脏科，中国西安新西一路1号，710038
摘要
脓毒症相关性急性肾损伤（SA-AKI）是重症监护病房（ICU）死亡的主要原因之一。Moloney鼠白血病病毒-1（PIM1）的病毒整合位点具有多种细胞功能，其在SA-AKI中的功能和机制尚不清楚。研究发现，PIM1在SA-AKI小鼠的肾脏组织和LPS诱导的HK-2细胞中表达异常升高。我们的研究表明，PIM1通过抑制活性氧（ROS）和铁死亡（ferroptosis）来保护脓毒症引起的肾脏损伤。在体内实验中，上调PIM1可有效缓解脓毒症引起的肾脏功能障碍、肾脏损伤、线粒体损伤和氧化还原失衡。在体外实验中，PIM1通过恢复线粒体膜电位来维持线粒体功能。此外，PIM1还能减少铁的积累和线粒体中的ROS生成，抑制酰基辅酶A合成酶长链家族成员4（ACSL4）、铁蛋白重链1（FTH1）和前列腺素合成酶2（PTGS2）的表达，恢复谷胱甘肽（GSH）水平及谷胱甘肽过氧化物酶4（GPx4）的表达，并调节脂质代谢以抑制脓毒症相关的铁死亡。这些发现表明，PIM1通过线粒体ROS和铁死亡途径保护肾脏，为PIM1作为脓毒症期间肾脏保护的新靶点提供了新的见解。
引言
脓毒症是重症监护病房（ICU）中常见的危重疾病，肾脏是最脆弱的器官系统，目前仍缺乏针对性的治疗干预措施。在脓毒症相关性急性肾损伤（SA-AKI）过程中，肾小管上皮细胞是主要的受损细胞类型。新兴证据表明，SA-AKI的发病机制涉及缺氧应激、代谢重编程、线粒体功能障碍和微循环衰竭[1]。尽管取得了这些进展，但其病理生理机制仍不完全清楚。
Moloney鼠白血病病毒-1（PIM1）的病毒整合位点是一种 constitutively active 的钙调蛋白依赖性丝氨酸/苏氨酸激酶，属于Pim激酶家族，是线粒体稳态和细胞存活的关键调节因子[2]。机制研究表明，PIM1通过调节线粒体功能在心肌细胞保护中起关键作用[3,4]。最新研究还发现，PIM1具有双重保护机制：既能减轻宿主组织损伤，又能增强抗菌防御[5]。值得注意的是，通过miR-195抑制PIM1可有效减轻临床前模型中的脓毒症引起的肺和肝脏损伤[6]。然而，PIM1在SA-AKI发病机制中的具体作用仍不明确，这是在系统炎症过程中理解器官特异性结局的关键知识空白。
铁稳态、脂质生物合成和活性氧（ROS）的生成共同决定了线粒体对铁死亡的敏感性[7]。肾脏这种高能量需求的器官主要依靠脂肪酸β-氧化来维持管状细胞的稳态[8]。酰基辅酶A（CoA）合成酶长链家族成员4（ACSL4）介导的多不饱和脂肪酸（PUFA）激活通过磷脂酶介导的信号传导和膜磷脂重塑来调控过氧化反应[9,10]。谷胱甘肽过氧化物酶4（GPx4）- L-谷胱甘肽（GSH）抗氧化轴的耗竭会导致膜过氧化，最终引发铁死亡[11, [12], [13], [14]]。已有研究显示铁死亡参与了急性肾损伤的发病机制[11]。临床证据表明，铁死亡在AKI发病机制中起作用，药理学上的铁死亡抑制剂在临床前盲肠结扎（CLP-）或脂多糖（LPS）模型中对脓毒症引起的肾脏损伤具有保护作用[15,16]。PIM1是否参与调节SA-AKI中的铁死亡仍有待研究。
我们的研究首先对人类AKI活检样本、SA-AKI小鼠肾脏组织以及LPS刺激的人类肾脏2（HK-2）细胞中的PIM1表达进行了多组分分析，发现这种丝氨酸/苏氨酸激酶的表达存在情境依赖性的失调。鉴于PIM1在氧化应激适应中的作用，我们推测其可能在SA-AKI的病理生理过程中协调铁死亡过程。实验验证表明，PIM1通过抑制铁死亡来减轻肾脏损伤，分子机制分析进一步明确了特定的脂质过氧化调节机制。这些发现使PIM1成为SA-AKI治疗的新靶点，值得进一步探索其在脓毒症相关器官功能障碍中的药效潜力。
试剂
LPS购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。AZD1208购自MedChemExpress（中国上海）。硝酸纤维素（NC）膜、细胞计数试剂盒-8（CCK-8）、青霉素-链霉素、JC-1检测试剂盒、GSH和GSSH检测试剂盒、MDA检测试剂盒、HRP结合的二级抗体、增强型化学发光（ECL）试剂、2′,7′-二氯二氢荧光素（DCFH-DA）和DHE均购自Beyotime Biotechnology（中国上海）。线粒体超氧化物指示剂（MitoSOX）和C11
在AKI条件下PIM1表达上调，且观察到显著的铁死亡现象
我们在GEO数据集（GSE220812）中发现，与对照组小鼠相比，脓毒症小鼠的肾脏组织中PIM1表达异常（图1A-C）。为了探讨PIM1在SA-AKI进展中的作用，我们使用免疫组化（IHC）染色方法检测了AKI患者活检样本中的PIM1表达。如图1D所示， PIM1在
讨论
AKI长期以来一直是导致脓毒症高死亡率的主要并发症，可发生在脓毒症的任何阶段[30]。目前，SA-AKI的病理生理机制仍不清楚。我们的研究表明，PIM1在AKI患者和SA-AKI小鼠的肾脏组织中表达异常。已有研究指出，PIM1在细胞存活、线粒体功能和炎症相关疾病中起重要作用[31,32]。最近的研究还发现，PIM1能保护肾脏免受损伤
伦理批准
人类样本研究获得了第四军医大学伦理委员会的批准（临床试验注册号：K202302-08）。动物研究按照第四军医大学唐都医院动物护理和使用委员会的规定进行审查并获批准（方案编号：20250007）。
CRediT作者贡献声明
王婷婷：撰写初稿、研究设计、资金获取、数据分析、概念构建。张春雷：验证结果、项目管理、方法学设计、数据分析。高凌霞：资源提供、方法学设计、数据分析。郭文峰：方法学设计、数据分析。周璐：结果验证、资源提供、数据分析。李慧荣：结果验证、项目管理、方法学设计、数据分析。张涵：撰写、审稿与编辑、结果验证
资助
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：82402561）和唐都医院学科平台与技术创新发展基金（项目编号：2024JCRH002）的支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
