Prominin-2/FBXO22/BACH1轴通过抑制铁死亡保护骨髓间充质干细胞并改善椎间盘退变的机制研究

本研究针对椎间盘退变(IVDD)治疗中骨髓间充质干细胞(BMSCs)移植后因氧化应激(OS)微环境导致的铁死亡问题，揭示了Prominin-2通过调控FBXO22介导的BACH1降解形成保护轴，结合小分子化合物TBE56显著增强BMSCs存活率。该研究为靶向铁死亡的干细胞治疗提供了新策略，发表于《Stem Cell Research & Therapy》。

　　

椎间盘退变(IVDD)是导致慢性腰背痛的主要病因，其病理核心是髓核细胞(NPCs)的进行性丢失。虽然骨髓间充质干细胞(BMSCs)移植被认为具有修复潜力，但退变椎间盘内高活性氧(ROS)微环境会引发移植细胞的铁死亡(Ferroptosis)——一种铁依赖的脂质过氧化性细胞死亡方式，严重制约治疗效果。东南大学附属中大医院的研究团队在《Stem Cell Research & Therapy》发表的研究，揭示了Pentraxin家族蛋白Prominin-2通过双重机制抵抗铁死亡的新靶点，为优化干细胞治疗提供了理论依据。

研究采用的主要技术包括：从SD大鼠分离培养BMSCs并进行多向分化鉴定；构建TBHP诱导的氧化应激模型模拟退变微环境；通过慢病毒转染实现Prominin-2、FBXO22和BACH1的过表达/沉默；利用免疫共沉淀(CO-IP)和双分子荧光互补(BiFc)验证蛋白互作；透射电镜观察线粒体形态变化；建立Transwell共培养系统评估BMSCs对退变NPCs的保护作用；采用穿刺法构建大鼠IVDD模型进行体内治疗评估。

Prominin-2促进FBXO22介导的BACH1降解
研究发现氧化应激会降低FBXO22表达，而过表达Prominin-2可恢复其水平。通过CO-IP和BiFc实验证实FBXO22与BACH1存在直接相互作用。使用蛋白酶体抑制剂MLN4924处理时，Prominin-2促进的BACH1降解被显著抑制，表明该过程依赖FBXO22介导的泛素化降解途径。

FBXO22过表达抑制BMSCs铁死亡
FBXO22过表达的BMSCs在TBHP处理后表现出更强的增殖能力和集落形成能力。透射电镜显示其线粒体嵴结构保持完整，铁死亡标志物GPX4和铁蛋白(Ferritin)表达上调，证实FBXO22通过降解BACH1发挥抗铁死亡作用。

药物调控FBXO22影响治疗效果
小分子化合物TBE56（FBXO22激活剂）处理使Prominin-2过表达BMSCs的GSH/GSSG比值提升2.3倍，ROS水平降低68%。相反，FBXO22抑制剂MLN4924会逆转这种保护作用，导致脂质过氧化产物MDA增加1.8倍。

BACH1/HMOX1轴的作用机制
转录组分析发现HMOX1（血红素加氧酶1）是连接BACH1与铁死亡的关键效应分子。TBHP刺激使BACH1蛋白水平升高3.5倍，同时抑制HMOX1转录。BACH1敲除可使HMOX1表达恢复至对照组水平，证实该轴的调控关系。

体内外治疗效果验证
Transwell共培养显示TBE56预处理的Prominin-2过表达BMSCs使退变NPCs的SA-β-gal阳性率降低42%。在大鼠IVDD模型中，该联合治疗组8周时的椎间盘高度指数(DHI)较对照组提高31%，组织学评分改善最显著，且基质降解酶MMP-9/ADAMTS5表达下降约60%。

该研究首次阐明Prominin-2通过"铁外排-FBXO22/BACH1降解"双途径抵抗铁死亡的分子机制。创新性地采用TBE56增强FBXO22活性，使移植BMSCs在氧化应激环境中的存活率提高2.1倍。这不仅为理解干细胞移植失效提供了新视角，更开创了靶向铁死亡增强再生医学疗效的新策略，对椎间盘退变及其他退行性疾病的干细胞治疗具有重要转化价值。研究揭示的BACH1/HMOX1调控轴也可能成为抗氧化治疗的新靶点。