NADPH氧化酶依赖的HO-1表达通过铁积累介导香烟烟雾诱导的肺上皮细胞铁死亡

本研究揭示了香烟烟雾提取物(CSE)通过NADPH氧化酶-ROS-HO-1通路诱导支气管上皮细胞铁死亡(ferroptosis)的新机制，发现HO-1通过调控细胞内Fe(II)积累和氧化应激促进慢性阻塞性肺疾病(COPD)发展，为靶向HO-1治疗COPD提供了理论依据。

　　

慢性阻塞性肺疾病(COPD)作为全球第三大死因，其发病机制与香烟烟雾(CS)诱导的气道上皮损伤密切相关。尽管已知CS会引发多种细胞死亡方式，但铁死亡(ferroptosis)——这种依赖铁和活性氧(ROS)的新型程序性死亡方式在COPD中的作用仍属未知领域。更关键的是，血红素加氧酶-1(HO-1)这个具有"双面刃"特性的分子，既能抗氧化又能促进铁释放，其在COPD中铁死亡的调控机制更是迷雾重重。

来自蔚山大学医院的研究团队在《Free Radical Biology and Medicine》发表的研究，通过体外BEAS-2B细胞模型和体内COPD小鼠模型，首次揭示CSE通过NADPH氧化酶-ROS-HO-1级联反应诱导铁死亡的完整通路。研究发现HO-1过表达会通过促进Fe(II)积累和脂质过氧化导致细胞死亡，而锌原卟啉(ZnPP)抑制或HO-1敲除则可逆转这一过程。该研究不仅阐明CS诱发COPD的新机制，更提出靶向HO-1铁死亡通路治疗COPD的创新策略。

关键技术方法包括：采用CCK-8和Calcein-AM检测细胞活力；通过MDA和4-HNE测定脂质过氧化水平；使用铁含量检测和Western blot分析铁代谢相关蛋白；建立CSE诱导的COPD小鼠模型；应用siRNA进行HO-1基因沉默。

【CSE诱导细胞内铁超载和铁死亡】
BEAS-2B细胞经CSE处理后呈现剂量依赖性死亡，铁死亡抑制剂Fer-1和铁螯合剂DFO可完全阻断该过程。CSE显著提升MDA、4-HNE等脂质过氧化标志物，同时降低关键抗氧化酶GPX4水平。透射电镜观察到典型铁死亡形态学特征——线粒体嵴减少和膜密度增加。

【NOX-HO-1轴调控机制】
CSE激活Nrf2通路并上调其靶基因HO-1表达。NADPH氧化酶(NOX)抑制剂apocynin可阻断HO-1诱导，证实ROS是上游信号。值得注意的是，HO-1过表达会加剧铁死亡，而ZnPP处理或HO-1敲除则显著改善细胞存活，揭示HO-1在铁死亡中的"促死"作用。

【动物模型验证】
在CSE诱导的COPD小鼠模型中，肺组织呈现典型的铁死亡特征：HO-1表达升高伴随GPX4下降，铁含量和脂质过氧化产物增加。Fer-1和ZnPP干预可显著缓解肺病理损伤，证实HO-1介导的铁死亡在COPD发病中的关键作用。

该研究首次构建了"CS-NOX-ROS-HO-1-铁死亡-COPD"的完整病理链条，突破性地揭示HO-1在COPD中通过双重机制发挥作用：一方面通过分解血红素产生抗氧化物质biliverdin发挥保护作用；另一方面却通过释放Fe(II)促进铁死亡。这种"双面性"解释了为何既往HO-1在COPD中的作用存在争议。研究提出的靶向调控HO-1活性而非简单抑制的策略，为COPD治疗开辟了新思路。特别值得注意的是，该发现可能拓展至其他铁死亡相关疾病，如神经退行性疾病和缺血再灌注损伤的治疗领域。