NRF2/SLC7A11/GPX4通路通过抑制肌成纤维细胞铁死亡调控氧化应激缓解关节纤维化的机制研究

本研究针对关节纤维化(Arthrofibrosis)这一缺乏有效治疗手段的临床难题，揭示了肌成纤维细胞铁死亡(Ferroptosis)的关键作用。通过单细胞测序和动物模型，证实NRF2/SLC7A11/GPX4信号轴通过调控氧化应激抑制铁死亡，为临床干预提供了新靶点。

　　

关节僵硬、活动受限是骨科术后常见并发症，其核心病理改变——关节纤维化(Arthrofibrosis)被称为"关节的疤痕"，目前尚无有效治疗手段。这种疾病以关节囊异常纤维化为特征，肌成纤维细胞过度活化导致胶原沉积，但关于其消退机制一直存在谜团。近年研究发现，铁死亡(Ferroptosis)这种铁依赖性细胞死亡方式与多种纤维化疾病相关，但在关节纤维化中的作用仍是空白。

中山大学附属第三医院的研究团队在《Cell Investigation》发表重要成果，首次揭示关节纤维化中肌成纤维细胞通过铁死亡途径程序性消亡的分子机制。研究采用单细胞RNA测序技术分析患者样本，结合大鼠关节固定模型和TGF-β诱导的细胞模型，发现NRF2/SLC7A11/GPX4抗氧化通路通过抑制脂质过氧化保护肌成纤维细胞，为临床治疗提供了新靶点。

关键技术方法包括：1) 建立大鼠关节固定模型并测量关节活动度(ROM)；2) 单细胞RNA测序分析患者滑膜组织；3) TGF-β诱导原代滑膜成纤维细胞活化；4) 铁死亡标志物检测(Fe²⁺、GSH、脂质ROS)；5) 使用铁死亡诱导剂(RSL3)和抑制剂(Fer-1)进行功能验证。

【单细胞RNA测序揭示AF患者成纤维细胞铁死亡特征】
通过分析关节纤维化患者滑膜组织，发现成纤维细胞中铁死亡相关基因显著差异表达。GPX4和SLC7A11等抑制基因下调，而ACSL4等促铁死亡基因上调，提示铁死亡可能参与疾病进展。

【铁死亡在体内关节纤维化进程中显现】
大鼠模型显示，关节固定8周后，纤维化标志物Collagen I和α-SMA表达增加，同时GPX4和SLC7A11表达下降。关节活动度测量证实ROM显著降低，与铁死亡特征相符。

【TGF-β激活诱导成纤维细胞铁死亡】
体外实验表明，TGF-β处理导致原代滑膜成纤维细胞GSH水平下降，Fe²⁺和脂质ROS积累，伴随GPX4表达降低，证实铁死亡参与肌成纤维细胞活化过程。

【抑制铁死亡缓解大鼠关节纤维化】
关节腔内注射铁死亡抑制剂Fer-1可显著改善ROM，减少胶原沉积，上调GPX4表达；而诱导剂RSL3加重纤维化，证实铁死亡调控的治疗潜力。

【NRF2通过SLC7A11/GPX4轴抑制铁死亡】
机制研究发现，氧化应激激活NRF2转录因子，进而调控SLC7A11/GPX4通路。NRF2激动剂NK252可抵抗铁死亡，降低ROS和脂质过氧化水平，而抑制剂ML385则加重纤维化。

这项研究首次系统阐明铁死亡在关节纤维化中的关键作用，提出"氧化应激-NRF2-铁死亡"调控轴的全新机制。临床意义在于：1) 铁死亡标志物可作为疾病进展的分子指标；2) Fer-1等抑制剂具有转化医学价值；3) NRF2通路激活为药物开发提供方向。该成果不仅为关节纤维化治疗开辟新途径，也为其他纤维化疾病研究提供了范式参考。