靶向HIF-1α通过调控铁代谢和细胞能量挽救缺氧氧化应激诱导的视网膜色素上皮细胞死亡

本研究针对年龄相关性黄斑变性(AMD)中视网膜色素上皮(RPE)细胞在缺氧氧化应激下的死亡机制展开探索。研究人员通过建立缺氧(1% O2)联合碘酸钠(NaIO3)的体外模型，发现HIF-1α通过上调转铁蛋白受体1(TFR1)增加细胞内铁水平，促进铁死亡(ferroptosis)；而组蛋白去乙酰化酶抑制剂Vorinostat可通过抑制HIF-1α-TFR1-HO-1通路，显著改善线粒体呼吸功能并完全保护RPE细胞。该研究为AMD治疗提供了新的靶点策略。

　　

在老龄化社会中，年龄相关性黄斑变性(AMD)已成为导致不可逆视力丧失的首要病因。视网膜色素上皮(RPE)细胞作为视网膜的能量代谢中枢，其功能障碍与AMD进展密切相关。既往研究表明，RPE细胞在衰老过程中面临双重打击：一方面，布鲁赫膜增厚和脉络膜血流减少导致慢性缺氧；另一方面，高耗氧特性使其易受氧化损伤。当缺氧与氧化应激同时发生时，会形成独特的"缺氧氧化应激"(hypoxidative stress)微环境，但这一现象如何加速RPE退化仍不清楚。

德国杜伊斯堡-埃森大学医学院的研究团队在《Cell Death Discovery》发表重要成果。研究人员利用ARPE-19细胞系构建缺氧氧化应激模型，通过基因沉默和药物干预等手段，首次揭示缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)通过"铁代谢-能量代谢"双途径调控RPE细胞命运的关键机制。研究发现，临床已获批的抗癌药物Vorinostat能有效阻断这一恶性循环，为AMD治疗带来新希望。

研究采用siRNA基因沉默、Western blot、流式细胞术、Seahorse能量代谢分析等关键技术。通过建立1% O₂缺氧联合10 mM NaIO₃的体外模型模拟病理微环境，利用C11-BODIPY581/591检测脂质过氧化，结合铁离子特异性荧光探针NDB-DFO定量细胞内Fe³⁺水平，系统评估了HIF-1α与HIF-2α在RPE退化中的差异作用。

HIF-1加重缺氧氧化应激诱导的铁死亡

实验证实缺氧氧化应激主要引发铁死亡，铁螯合剂和Ferrostatin-1可完全挽救细胞死亡。siRNA沉默显示HIF-1α(而非HIF-2α)敲除使细胞死亡率降低20%，并显著减少脂质过氧化产物。机制上，HIF-1α通过上调TFR1增加细胞内铁水平，而TFR1沉默可产生类似保护效应。

HIF-1α敲除降低细胞内铁水平

基因表达谱分析发现HIF-1α特异性调控铁代谢相关基因。Western blot证实TFR1蛋白在HIF-1α沉默组显著下调，流式检测显示细胞内Fe³⁺水平相应降低。这解释了铁死亡易感性降低的结构基础。

HIF-1α敲除增强NRF2信号，HO-1诱导促进细胞死亡

抗氧化应激相关基因分析揭示NRF2在HIF-1α沉默组显著上调。有趣的是，血红素加氧酶1(HO-1)虽被缺氧氧化应激普遍诱导，但其沉默却显示保护作用，表明HO-1在此背景下具有促氧化特性。

HIF-1α敲除改善缺氧条件下的线粒体呼吸和糖酵解能力

Seahorse分析显示HIF-1α沉默显著提升基础呼吸(145%)和最大呼吸能力(160%)，同时增强补偿性糖酵解。这表明HIF-1α是缺氧条件下代谢重编程的主要调控者。

Vorinostat和SP2509完全挽救ARPE-19细胞

在筛选的8种小分子抑制剂中，组蛋白去乙酰化酶抑制剂Vorinostat表现最突出。它能下调HIF-1α-TFR1-HO-1轴，减少脂质过氧化(降幅达65%)，并提升线粒体备用呼吸能力(增幅40%)，实现细胞完全保护。而LSD1抑制剂SP2509虽也有效，但通过HIF非依赖机制发挥作用。

这项研究首次阐明HIF-1α在缺氧氧化应激中的"双刃剑"作用：既通过TFR1上调促进铁超载和铁死亡，又通过抑制线粒体功能阻碍能量供应。临床意义在于：①发现FDA已批准的Vorinostat具有视网膜保护潜力，可快速转化应用于AMD治疗；②提出"代谢-氧化"交叉调控的新视角，为理解AMD发病机制提供新框架；③确立HO-1的病理作用，修正了既往认为其纯属保护性蛋白的认知。这些发现为开发针对早期AMD的靶向治疗策略奠定了重要理论基础。