常温机器灌注保存人类肾脏引发铁积累与铁死亡的机制研究及优化策略

本研究针对常温机器灌注(NMP)保存供体肾脏时红细胞(RBC)溶血引发的铁积累和铁死亡(ferroptosis)问题，通过48小时灌注19例人类供肾，发现溶血导致铁沉积和磷脂过氧化，激活铁死亡通路。创新性地采用无细胞亚常温灌注成功避免了这些损伤，为临床肾脏保存技术提供了重要优化方向，发表于《Nature Communications》。

　　

在器官移植领域，如何更好地保存供体器官一直是重大挑战。虽然常温机器灌注(NMP)技术已被成功应用于肝脏移植，但在肾脏移植中的临床转化却进展缓慢。这引发了一个关键科学问题：为什么看似先进的NMP技术对肾脏的保护效果不尽如人意？荷兰莱顿大学医学中心的研究团队通过深入研究，揭示了这一现象背后的分子机制，并提出了创新性的解决方案，相关成果发表在《Nature Communications》上。

研究人员发现，使用红细胞(RBC)作为氧载体的NMP技术会不可避免地导致溶血，进而引发一系列连锁反应：溶血产生的游离血红蛋白(fHb)被肾脏摄取后，通过血红素加氧酶-1(HO1)分解产生大量游离铁；这些铁离子通过Fenton反应引发磷脂过氧化，特别是氧化磷脂(oxPL)的积累，最终激活铁依赖性细胞死亡——铁死亡(ferroptosis)。这一发现解释了为什么当前NMP技术可能对肾脏造成伤害而非保护。

研究采用了多组学方法：通过LC-MS/MS脂质组学分析发现氧化磷脂显著增加；RNA测序显示铁代谢相关基因表达改变；使用增强普鲁士蓝染色(EPPB)证实铁沉积；并检测了脂质过氧化标志物4-羟基壬烯醛(4HNE)和丙二醛(MDA)。实验涉及19例人类供肾，分为RBC灌注组、游离血红蛋白清除组和无细胞灌注组。

研究结果部分，"常温灌注导致进行性铁积累"显示，48小时RBC灌注后，铁离子在肾脏组织明显沉积，伴随铁摄取基因(DMT1、FTH1)上调而铁输出基因(FPN)下调。"RBC灌注触发铁死亡"部分通过脂质组学发现539种脂质中44种显著增加，主要是氧化磷脂，且非酶促氧化产物随时间增加。"干预措施减轻溶血损伤"部分显示，虽然透析清除fHb降低了脂质过氧化，但铁死亡基因特征仍存在；而25℃无细胞灌注则完全避免了铁积累和铁死亡，并显著降低了急性肾损伤(AKI)标志物NGAL和LDH。

这项研究的结论挑战了当前肾脏保存的范式，证明RBC-based NMP可能通过溶血-铁积累-铁死亡通路对肾脏造成伤害。创新性地提出亚常温无细胞灌注作为解决方案，不仅避免了这些损伤，还能实现长达4天的肾脏保存。这一发现对临床实践具有重要指导意义，提示需要重新评估RBC-based NMP在肾脏移植中的应用，为开发更安全的器官保存技术提供了理论基础。研究还深化了对铁死亡在肾脏损伤中作用的理解，为相关疾病的治疗提供了新思路。