ACSF2-PGK1相互作用通过调控Keap1/Nrf2信号通路促进糖尿病肾病肾小管上皮细胞铁死亡

这篇研究揭示了ACSF2-PGK1互作在糖尿病肾病(DN)中的关键作用：通过调控Keap1/Nrf2信号通路促进肾小管上皮细胞铁死亡(ferroptosis)。研究结合临床样本(db/db小鼠模型和高糖诱导的HK-2细胞)证实，ACSF2表达与肾小管损伤程度正相关，其通过PGK1 S203磷酸化调控Keap1二聚化，抑制Nrf2核转位，形成氧化应激-铁死亡正反馈循环。该发现为DN治疗提供了新靶点。

　　

研究背景

糖尿病肾病(DN)作为终末期肾病的主要诱因，其发病机制中肾小管上皮细胞损伤日益受到关注。近年研究发现，铁死亡(ferroptosis)——一种以铁依赖的脂质过氧化(LPO)为特征的细胞死亡方式，在DN进展中起关键作用。ACSF2作为线粒体酰基辅酶A合成酶家族成员，参与多不饱和脂肪酸(PUFAs)代谢，而PUFA过氧化正是铁死亡的核心事件。然而，ACSF2在DN中的具体作用机制尚未阐明。

研究方法

研究团队通过RNA测序(RNA-seq)筛选DN患者肾组织差异表达基因，结合FerrDb数据库鉴定出37个铁死亡相关基因，其中ACSF2在DN组表达显著上调。采用db/db小鼠模型和高糖(30 mM)诱导的HK-2细胞模拟DN环境，通过AAV9介导的肾小管特异性KSP-cadherin启动子敲低ACSF2。运用免疫共沉淀(Co-IP)联合液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术筛选ACSF2互作蛋白，并利用分子对接验证结合位点。

关键发现

临床相关性：在83例DN患者肾活检组织中，ACSF2主要定位于近端肾小管，其表达水平与血清肌酐、尿蛋白/肌酐比值呈正相关，与估算肾小球滤过率(eGFR)负相关。免疫组化显示，随着肾小管间质纤维化(IFTA)程度加重，ACSF2表达逐渐升高，且与肾损伤分子1(KIM-1)和中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)表达呈正相关。

机制解析：

1. ACSF2-PGK1正反馈循环：LC-MS/MS鉴定出PGK1与ACSF2特异性结合（覆盖率达32%）。分子对接显示PGK1 S203位点邻近结合域。实验证实PGK1通过去泛素化稳定ACSF2蛋白，而ACSF2又促进PGK1 S203磷酸化，形成恶性循环。
2. Keap1/Nrf2通路调控：高糖环境下，ACSF2通过增强PGK1 S203磷酸化促进Keap1二聚化，导致核因子E2相关因子2(Nrf2)泛素化降解，抑制其核转位及下游血红素加氧酶1(HO-1)表达。
3. 铁死亡表型：透射电镜观察到DN组线粒体嵴减少、外膜破裂等典型铁死亡特征。ACSF2敲除后，丙二醛(MDA)和4-羟基壬烯醛(4-HNE)水平下降，谷胱甘肽(GSH)和超氧化物歧化酶(SOD)活性恢复，线粒体膜电位(MMP)改善。

动物模型验证：在db/db小鼠中，肾小管特异性敲低ACSF2可降低24小时尿蛋白（p<0.01），减轻PAS染色显示的肾小管损伤，并显著抑制铁死亡标志物谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)的下调。

研究意义

该研究首次揭示ACSF2-PGK1轴通过"磷酸化-去泛素化"双向调控加剧DN进展的分子机制：

1. 诊断价值：ACSF2表达与DN病理分级显著相关（AUC=0.862），可作为潜在生物标志物。
2. 治疗靶点：靶向阻断ACSF2/PGK1相互作用或能同时抑制氧化应激和铁死亡，为开发DN特异性疗法提供新思路。
3. 理论创新：阐明了代谢酶（PGK1）与脂质代谢因子（ACSF2）协同调控细胞死亡途径的跨界机制。

技术亮点

研究整合临床样本、类器官模型和多组学分析：

• 采用KSP-cadherin启动子实现肾小管特异性基因编辑
• 结合JC-1荧光探针和MitoNeoD实时监测线粒体功能
• 通过CHX追踪实验和MG132处理证实PGK1调控ACSF2蛋白半衰期

局限与展望

当前研究尚未解析ACSF2-PGK1复合物的精确空间结构，且体内给药策略有待优化。未来可通过冷冻电镜解析复合物三维结构，并开发靶向肾小管的纳米递药系统。