慢性间歇性寒冷应激诱发的脂质吞噬作用会增加泡沫巨噬细胞对铁死亡（ferroptosis）的敏感性，并加剧动脉粥样硬化的进程

《Free Radical Biology and Medicine》：Chronic Intermittent Cold Stress-induced lipophagy promotes foamy macrophage susceptibility to ferroptosis and exacerbates atherosclerosis

动脉粥样硬化冷应激模型显示慢性间歇性冷应激通过诱导泡沫巨噬细胞铁依赖性细胞死亡加速斑块进展，机制涉及铁代谢紊乱、脂质过氧化增强及GR/NRF2/GPX4信号轴抑制，靶向此通路可抑制疾病发展。

　　本研究探讨了慢性间歇性冷应激对动脉粥样硬化（AS）进展的影响及其潜在机制。动脉粥样硬化是心血管疾病（CVD）的主要病理过程之一，其特征包括大量脂质沉积和坏死核心的形成，这些变化会增加斑块的不稳定性，从而促进斑块破裂和血栓形成。尽管已知的动脉粥样硬化风险因素包括吸烟、血脂异常、高血压、糖尿病和肥胖，但近年来的研究逐渐揭示出环境因素如低温可能在这一过程中扮演重要角色。冷应激与心血管事件的增加密切相关，尤其是在具有基础心血管疾病的易感人群中，如中国北方地区冬季漫长且气温变化显著，这些环境因素可能加剧心血管疾病的发生风险。

本研究基于早期斑块模型，通过慢性间歇性冷应激模拟易感人群在日常户外活动中所经历的冷应激效应。结果表明，冷应激会加速高脂饮食喂养的ApoE-/-小鼠的动脉粥样硬化进展，具体表现为斑块厚度增加、坏死核心扩大、胶原蛋白减少以及炎症加重。进一步的单细胞RNA测序、免疫荧光和电子显微镜分析确认了冷应激能够诱导泡沫状巨噬细胞发生铁死亡，这一过程伴随着铁过载和脂质过氧化，并且上调了ALOX15的表达，同时下调了GPX4的表达。ALOX15是一种关键的脂氧合酶，它在促进多不饱和脂肪酸（PUFA）过氧化中起重要作用，而GPX4则是对抗脂质过氧化的重要抗氧化酶。

在机制层面，冷应激促进皮质酮（CORT）的释放，这一过程通过激活糖皮质激素受体（GR）来诱导过度的脂噬（lipophagy），从而增强ALOX15介导的PUFA过氧化。同时，冷应激还会破坏P62与KEAP1之间的相互作用，间接抑制NRF2介导的GPX4表达，进而协同诱导铁死亡。NRF2是一种关键的转录因子，它在维持氧化应激平衡、调控线粒体功能、铁代谢和脂代谢中发挥重要作用。P62作为NRF2的上游调控因子，通过与KEAP1竞争结合来促进NRF2的激活。而NRF2又通过与GPX4和铁代谢相关基因的启动子结合，调控其表达水平。

在体外实验中，研究发现P62的过表达或KEAP1的敲除能够显著恢复NRF2的总蛋白水平，并逆转其核转位的抑制。相反，NRF2的过表达和GR拮抗剂的应用能够有效逆转GPX4的下调、丙二醛（MDA）水平的升高以及Fe2?的积累。这些结果进一步验证了冷应激通过CORT信号通路和P62/KEAP1/NRF2/GPX4轴诱导铁死亡的机制。体内实验也表明，使用美替拉酮（CORT抑制剂）和铁死亡抑制剂Ferrostatin-1能够有效减轻泡沫状巨噬细胞的铁死亡以及动脉粥样硬化的进展。

铁死亡是一种由铁依赖性脂质过氧化引发的程序性细胞死亡形式，其发生与铁代谢、脂代谢、氧化还原平衡以及线粒体功能密切相关。铁死亡的诱导不仅与细胞内铁含量的增加有关，还受到脂质过氧化水平的影响。研究发现，泡沫状巨噬细胞中的脂质过氧化物积累，加上其清除能力的下降，是导致铁死亡的重要因素。这一过程可能通过多种机制实现，包括铁过载、脂氧合酶活性增强以及抗氧化系统功能的减弱。

此外，冷应激可能通过改变血流动力学和吞噬受损红细胞等途径导致巨噬细胞铁沉积，从而干扰其铁代谢并促进动脉粥样硬化。反复的巨噬细胞吞噬血小板和红细胞可能导致铁的异常积累，进而触发铁死亡，这一现象在人类动脉粥样硬化斑块中已被观察到。因此，针对巨噬细胞铁死亡的干预可能成为缓解慢性间歇性冷应激对动脉粥样硬化影响的新策略。

在实验设计方面，本研究严格遵循伦理原则和国际规范，所有动物实验均获得哈尔滨医科大学医学伦理审查委员会的批准。实验使用了8周龄的ApoE-/-雄性小鼠，这些小鼠因缺乏载脂蛋白E而容易形成动脉粥样硬化斑块，是研究该疾病的重要模型。通过冷应激处理，研究者能够更真实地模拟易感人群在寒冷环境下的生理和病理变化。

研究结果表明，冷应激显著加剧了动脉粥样硬化的进展，这为理解低温环境如何影响心血管疾病提供了新的视角。同时，研究还揭示了铁死亡在这一过程中的关键作用，特别是在泡沫状巨噬细胞中的发生。这些发现不仅有助于揭示冷应激与动脉粥样硬化之间的分子机制，还为开发新的治疗策略提供了理论依据。

铁死亡的调控涉及多个复杂的分子通路，其中NRF2和GPX4的表达水平是重要的调控节点。研究发现，冷应激通过抑制P62与KEAP1的相互作用，进而影响NRF2的激活，最终导致GPX4的表达减少。GPX4的减少会削弱细胞对脂质过氧化的抵抗能力，从而促进铁死亡的发生。此外，冷应激还能通过激活GR，促进脂噬的进行，进一步加剧脂质过氧化和铁死亡。

在实际应用中，研究还探讨了针对铁死亡和CORT信号通路的干预手段。例如，使用美替拉酮可以阻断CORT的合成，从而减少其对脂噬和铁死亡的促进作用。而使用Ferrostatin-1则能够直接抑制铁死亡，减轻泡沫状巨噬细胞的损伤。这些干预措施在体内外实验中均显示出良好的效果，提示其在临床治疗中的潜在价值。

综上所述，本研究通过系统分析，揭示了慢性间歇性冷应激如何通过诱导泡沫状巨噬细胞的铁死亡来促进动脉粥样硬化的进展。这一发现不仅加深了我们对冷应激与心血管疾病关系的理解，还为未来针对动脉粥样硬化的预防和治疗提供了新的思路和方法。研究结果表明，针对铁死亡或CORT信号通路的干预可能成为缓解冷应激对动脉粥样硬化影响的重要策略。这些发现为相关疾病的机制研究和临床干预提供了重要的理论支持和实践指导。