SLC22A17通过促进铁死亡（ferroptosis）和抑制成纤维细胞的活化，影响尿道狭窄的发病机制

《Biocell》：SLC22A17 affects the development of urethral stricture by promoting ferroptosis and inhibiting the activation of fibroblasts

尿道狭窄的纤维化机制研究：通过高通量mRNA测序鉴定出201个上调和561个下调的差异基因，发现SLC22A17在瘢痕组织中显著下调，其抑制铁死亡并促进纤维母细胞活化，从而加剧纤维化。临床样本取自15例尿道修复手术，实验验证SLC22A17敲低促进铁死亡，而 deferoxamine 可逆转该效应。该研究首次揭示SLC22A17通过调控铁死亡影响尿道瘢痕纤维化，为靶向治疗提供新思路。

　　

陶亮|邓超|郭航|戴正豪|卢玉婷|姜毅文|陈伟国

苏州大学附属第一医院泌尿科，中国苏州215006

摘要

尿道狭窄是一种常见的泌尿系统疾病，与尿道成纤维细胞的异常有关，但其发病机制仍不明确。本研究旨在阐明该疾病的发病机制。通过高通量mRNA测序技术，识别尿道狭窄患者尿道瘢痕组织与邻近正常尿道组织之间的差异表达基因（DEGs），随后进行基因本体论富集和京都基因组百科全书（KEGG）通路分析。通过定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）和免疫组化验证了溶质转运蛋白家族22成员17（SLC22A17）的表达情况。从人类尿道瘢痕组织中分离出尿道瘢痕成纤维细胞并进行体外培养。通过检测丙二醛、脂质过氧化物、酰基辅酶A合成酶长链家族成员4和谷胱甘肽过氧化物酶4的水平来检测铁死亡（ferroptosis）现象。通过测量胶原蛋白I和α-平滑肌肌动蛋白的表达水平来验证成纤维细胞的活化情况。高通量mRNA测序结果显示，尿道瘢痕组织中有201个基因上调，561个基因下调。此外，SLC22A17在尿道瘢痕组织中的表达水平降低。SLC22A17的敲低抑制了铁死亡，并促进了邻近正常尿道成纤维细胞的活化。去铁胺（deferoxamine）抑制了SLC22A17过度表达介导的铁死亡以及尿道瘢痕成纤维细胞的活化。进一步研究表明，SLC22A17的沉默也抑制了依铁死亡途径及尿道瘢痕成纤维细胞的活化。这些发现表明，SLC22A17可能通过促进铁死亡来抑制尿道瘢痕成纤维细胞的纤维化，从而防止尿道狭窄的发生。

引言

尿道狭窄是一种常见的泌尿系统疾病，男性发病率约为0.2%–0.9%，远高于女性，这主要是由于解剖结构和病因学差异所致[1]。该疾病通常会导致尿道黏膜及周围组织的纤维化和瘢痕形成，形成瘢痕化的尿道管腔[1][2]。尿道狭窄显著影响患者的生活质量并增加医疗成本，其外科治疗具有挑战性[3]。尿道扩张术和内尿道切开术是最常用的治疗手段，但这些方法的失败率高达90%，长期疗效较差[4][5][6]。因此，阐明尿道狭窄的发病机制并探索有效的治疗策略至关重要。

尿道狭窄的发病机制主要与成纤维细胞的活化有关[7]，成纤维细胞是尿道伤口愈合的关键修复细胞[2]。成纤维细胞的功能障碍可导致过度纤维化和肥大性瘢痕形成[2]。成纤维细胞的过度增殖、迁移、自噬、胶原蛋白合成及细胞外基质沉积均参与了尿道狭窄的发展[4][8][9][10]。铁死亡是一种受铁调控的细胞死亡形式[11]，涉及多种病理过程，如成纤维细胞分化和纤维化；例如，激活铁死亡可减轻肥大性瘢痕成纤维细胞的纤维化，从而抑制瘢痕形成[12][13]。因此，铁死亡可能与尿道瘢痕成纤维细胞的功能障碍有关。然而，铁死亡与尿道瘢痕成纤维细胞之间的具体关系尚未完全明了。

尿道狭窄的病理生理机制复杂且多因素参与，涉及多种基因[14]。本研究利用尿道狭窄患者及其邻近正常尿道组织进行高通量mRNA测序，以探讨与疾病进展相关的关键基因。差异表达基因（DEGs）分析显示，溶质转运蛋白家族22成员17（SLC22A17，也称为Lcn2-R）在尿道瘢痕组织中表达下调。SLC22A17属于SLC22有机离子转运蛋白家族[15]，主要表达于神经系统、上皮组织和生殖组织[16]。最新研究表明，SLC22A17参与多种疾病的发生，包括脑缺血、阿尔茨海默病和癌症进展[17][18][19]。然而，SLC22A17在尿道狭窄病理生理中的作用仍不明确。最近的研究发现，沉默SLC22A17可抑制人脑内皮细胞中的TNF-α诱导的铁死亡[17]。基于这些证据，我们推测SLC22A17可能调节尿道狭窄中的铁死亡过程。本研究验证了SLC22A17在尿道狭窄中的异常表达，并利用尿道成纤维细胞阐明了其在这一过程中的作用。

临床样本

组织样本来自上海交通大学医学院附属上海第六人民医院接受尿道重建手术的15名患者的尿道狭窄段。切除的样本应包括距离狭窄边缘1厘米处的正常尿道组织。所有15名患者均成功接受了尿道修复和重建手术。

尿道瘢痕组织中差异表达基因的鉴定与功能分类

剪切波弹性成像显示，尿道瘢痕组织在狭窄部位的硬度明显高于邻近正常尿道区域（32.9 ± 6.2 kPa vs 21.5 ± 4.3 kPa，P < 0.001；图1A）。主成分分析结果显示，尿道瘢痕组织与邻近正常尿道组织的基因谱存在显著差异（图1B）。共检测到762个差异表达基因（DEGs）。

讨论

尿道狭窄是一种以慢性纤维组织形成为特征的常见泌尿系统疾病[1][2]。其发病机制主要涉及成纤维细胞的功能障碍[2]。目前，尿道狭窄的治疗多采用外科方法，但治疗效果往往不理想[3][4][5][6]。因此，阐明尿道狭窄的发病机制并寻找有效的治疗策略至关重要。

结论

综上所述，本研究明确了尿道狭窄患者中差异表达基因（DEGs）的特征及其潜在功能。SLC22A17在尿道瘢痕组织和成纤维细胞中表达下调，且通过促进铁死亡来抑制尿道纤维化，使其成为预防尿道纤维化和改善纤维化严重程度的潜在靶点。

作者贡献声明

邓超：方法学设计、实验研究、数据分析。 郭航：软件开发、资源获取、方法学支持。 戴正豪：数据可视化、结果验证、方法学指导。 陶亮：初稿撰写、实验设计、概念框架构建。 卢玉婷：结果验证、数据分析、软件应用。 姜毅文：数据可视化、软件操作、资源管理。 陈伟国：文章修订与编辑、研究监督、概念指导。

数据获取

本研究使用的数据集可应请求向相应作者获取。

伦理审批

本研究方案符合《赫尔辛基宣言》的指导原则，并获得了上海第六人民医院医学伦理委员会的批准（批准编号：2024-KY-054(K)）。

资金支持 本研究得到了浦东新区科学技术发展基金（PKJ2021-Y52）的支持。

利益冲突声明 作者无需要披露的利益冲突。

致谢 不适用。