ACSL4/GPX4与FSP1在草酸盐诱导急性肾损伤中的调控作用及治疗潜力

本研究针对草酸盐诱导的急性肾损伤（AKI）中铁死亡（ferroptosis）的调控机制展开深入探索。研究人员通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）和基因编辑技术，揭示了ACSL4/GPX4和FSP1两条独立通路在肾小管细胞铁死亡中的关键作用。结果表明，ACSL4缺失可减轻脂质过氧化和线粒体功能障碍，而FSP1缺失则加剧损伤。该研究为草酸盐肾病提供了新的治疗靶点，发表于《Cell Death Discovery》。

　　

草酸盐诱导的急性肾损伤（AKI）是晶体肾病的重要类型，其发病机制与肾小管上皮细胞（RTECs）中草酸钙（CaOX）晶体沉积引发的炎症和细胞死亡密切相关。尽管已知氧化应激和线粒体损伤参与其中，但铁死亡（ferroptosis）——一种由铁依赖的脂质过氧化驱动的程序性细胞死亡形式——在此过程中的作用尚未明确。随着肾结石发病率逐年上升（亚洲1-5%，欧洲5-9%，北美7-13%），且与代谢综合征、慢性肾病（CKD）等严重并发症相关，探索其分子机制具有重要临床意义。

福建医科大学附属第一医院的研究团队通过构建草酸盐诱导的AKI小鼠模型，结合单细胞RNA测序（scRNA-seq）和基因编辑技术，系统研究了铁死亡关键调控因子ACSL4（长链脂酰辅酶A合成酶4）、GPX4（谷胱甘肽过氧化物酶4）和FSP1（铁死亡抑制蛋白1）的作用。研究发现，草酸盐暴露会上调促铁死亡因子ACSL4，同时下调抑制因子GPX4和FSP1，导致脂质过氧化和线粒体功能障碍，最终触发肾小管细胞铁死亡。

研究采用的主要技术包括：1）构建肾小管特异性基因敲除小鼠模型（Acsl4^fl/fl
KspCre-ERT2和Fsp1^fl/fl
KspCre-ERT2）；2）10x单细胞RNA测序分析肾脏组织转录组；3）CRISPR-Cas9系统构建ACSL4和FSP1基因敲除的鼠肾小管上皮细胞系（MTECs）；4）脂质过氧化探针（BODIPY 581/591 C11）和线粒体膜电位检测（JC-10）等生化分析。

研究结果
1. 铁死亡在草酸盐诱导的AKI中被激活
通过HE和Von-Kossa染色证实小鼠模型中CaOX晶体沉积（图1A）。scRNA-seq分析显示肾小管细胞中Acsl4表达上调，而Gpx4和Fsp1下调（图1C）。Western blot进一步验证ACSLA4升高和GPX4/FSP1降低（图1D,E），同时铁死亡抑制剂Fer-1可减轻肾功能指标（Scr/BUN）和脂质过氧化标志物（4-HNE/MDA）的异常（图1F-J）。

2. Acsl4缺失缓解肾损伤和氧化应激
肾小管特异性敲除Acsl4的小鼠表现出更轻的肾小管坏死、更低的中性粒细胞（Ly6G⁺
）和巨噬细胞（F4/80⁺
）浸润（图2A-I）。体外实验显示，Acsl4^-/-
MTECs线粒体形态更完整，脂质过氧化水平更低（图4F-J）。

3. Fsp1缺失加剧铁死亡和炎症反应
Fsp1敲除小鼠肾功能恶化，伴随更严重的TUNEL阳性细胞死亡和4-HNE积累（图3A-I）。MTECs中Fsp1缺失导致线粒体碎片化和GPX4表达下降（图6E-J）。

4. GPX4/FSP1过表达的保护作用
过表达GPX4或FSP1显著降低MTECs的脂质过氧化和细胞死亡（图5B-E；图7B-E）。

结论与意义
该研究首次阐明ACSL4/GPX4和FSP1双通路在草酸盐AKI中的调控网络：ACSL4通过促进多不饱和脂肪酸（PUFA）掺入磷脂加重铁死亡，而GPX4和FSP1分别通过谷胱甘肽依赖和独立途径抑制这一过程。研究不仅为晶体肾病的治疗提供了新靶点（如ACSL4抑制剂或FSP1激动剂），还揭示了铁死亡与免疫细胞浸润（如Ly6G⁺
中性粒细胞）的关联，为理解AKI向CKD转变的机制奠定基础。

值得注意的是，GPX4全身敲除会导致胚胎致死，而本团队开发的肾小管特异性诱导模型（Gpx4^fl/fl
KspCre-ERT2）在5天内即出现严重肾衰竭（图S8），凸显了组织特异性干预的必要性。未来研究可进一步探索ACSL4/FSP1调控剂在临床转化中的应用潜力。