RBX1通过抑制NCOA4介导的铁蛋白自噬缓解铁死亡并延缓椎间盘退变的机制研究

针对椎间盘退变(IVDD)中酸性微环境诱导的干细胞铁死亡机制不明问题，安徽医科大学第一附属医院团队揭示了RBX1通过泛素化调控NCOA4介导的铁蛋白自噬(Ferritinophagy)通路，发现抑制该通路可保护髓核干细胞(NPSCs)并延缓IVDD进程。该研究为基于内源性干细胞修复的IVDD治疗提供了新靶点。

　　

腰痛是全球致残的首要原因之一，而椎间盘退变(IVDD)是其重要诱因。随着人口老龄化加剧，IVDD导致的健康负担日益沉重。椎间盘作为人体最大的无血管纤维软骨组织，其核心髓核组织(NP)中的细胞丢失和细胞外基质(ECM)降解是IVDD的始发因素。近年研究发现，髓核来源干细胞(NPSCs)具有自我更新和分化潜能，为IVDD治疗带来希望。然而，退变椎间盘中异常酸性微环境(pH≤6.5)如何影响NPSCs存活仍不清楚。更值得注意的是，铁代谢紊乱与多种退行性疾病相关，但铁死亡(Ferroptosis)这种铁依赖的程序性细胞死亡在IVDD中的作用机制尚未阐明。

安徽医科大学第一附属医院骨科团队在《Journal of Translational Medicine》发表的研究，首次揭示了酸性微环境通过核受体辅激活因子4(NCOA4)介导的铁蛋白自噬诱发NPSCs铁死亡的新机制，并发现E3泛素连接酶RBX1通过调控NCOA4蛋白稳定性发挥保护作用。

研究采用临床队列分析、细胞实验和动物模型相结合的策略。通过204例IVDD患者血清铁代谢标志物检测，发现铁蛋白水平与退变程度呈负相关。分离培养人NPSCs建立酸性微环境模型，结合铁死亡抑制剂Fer-1干预实验。运用siRNA基因沉默、腺相关病毒(AAV)过表达、免疫共沉淀(Co-IP)等技术解析RBX1-NCOA4调控网络。通过大鼠尾椎穿刺模型进行体内验证。

血清铁蛋白是IVDD严重程度的独立风险因素
临床研究发现，血清铁蛋白浓度与MRI评估的Pfirrmann分级呈显著负相关，ROC曲线显示其对重度IVDD的预测价值优于其他铁代谢指标。组织检测显示，重度退变髓核中谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)表达降低而丙二醛(MDA)升高，证实铁死亡参与IVDD进展。

酸性微环境诱导NPSCs铁死亡
体外实验表明，pH≤6.5的酸性条件显著降低NPSCs活力，增加活性氧(ROS)积累和ECM降解标记物(MMP3/ADAMTS5)。铁死亡抑制剂Fer-1可逆转这些效应，并恢复线粒体膜电位(△Ψm)，证实酸性环境通过铁死亡途径损害NPSCs功能。

NCOA4介导铁蛋白自噬是关键机制
酸性环境显著上调NCOA4表达，促进其与铁蛋白重链(FTH1)结合引发铁蛋白自噬，导致游离铁释放和脂质过氧化。自噬抑制剂3-MA和氯喹(CQ)可阻断该过程。NCOA4基因沉默能挽救酸性诱导的FTH1降解，抑制铁死亡和ECM破坏。

RBX1通过泛素化调控NCOA4稳定性
生物信息学预测和Co-IP实验证实，RBX1作为E3泛素连接酶直接结合NCOA4并促进其降解。酸性环境削弱RBX1-NCOA4相互作用，导致NCOA4蛋白积累。蛋白酶体抑制剂MG132处理证实RBX1通过泛素-蛋白酶体途径调控NCOA4。

RBX1过表达缓解动物模型IVDD进展
在大鼠尾椎退变模型中，AAV介导的Rbx1过表达或Ncoa4 siRNA注射均能改善MRI信号强度，降低椎间盘组织MDA含量，组织学显示更好的NP结构保存。而同时过表达Ncoa4会抵消Rbx1的保护作用，证实RBX1通过抑制NCOA4发挥治疗效应。

该研究首次阐明酸性微环境-RBX1-NCOA4轴调控NPSCs铁死亡的分子机制，为IVDD治疗提供了新思路：通过靶向RBX1增强NCOA4泛素化降解，或抑制铁蛋白自噬通路，可能成为保护内源性NPSCs、促进椎间盘自我修复的有效策略。研究不仅填补了酸性微环境与铁死亡关联的理论空白，更为开发基于干细胞微环境调控的IVDD精准治疗奠定了基础。

值得注意的是，退变椎间盘复杂的病理微环境还涉及缺氧、炎症等多因素交织，未来需要构建更接近人体病理状态的综合模型。此外，RBX1在人体其他组织中的广泛表达可能带来靶向治疗的副作用，这些都有待进一步探索。