靶向FTO通过抑制铁死亡和M2巨噬细胞积累减轻肾纤维化

本研究针对慢性肾脏病(CKD)中肾纤维化缺乏有效治疗策略的难题，揭示了m6A去甲基化酶FTO在肾纤维化中的关键作用。研究人员通过体内外实验证明，FTO抑制通过下调铁死亡激活剂ACSL4和促纤维化因子TGFBI，显著减轻单侧输尿管梗阻(UUO)诱导的肾纤维化。该发现为开发靶向FTO的治疗方案提供了重要理论依据，对降低CKD患病率及医疗负担具有重要意义。

　　

慢性肾脏病(CKD)是一个日益严重的全球健康问题，预计到2040年将成为全球第五大死亡原因。肾纤维化是各种CKD的共同最终病理改变，其特征是细胞外基质过度沉积导致肾功能进行性丧失。目前临床上尚缺乏能够有效阻止或逆转肾纤维化的靶向治疗方法，这促使研究人员积极探索新的治疗靶点和策略。

近年来，铁死亡(ferroptosis)作为一种新型的程序性细胞死亡方式受到广泛关注。这种细胞死亡的特点是铁依赖性的脂质过氧化和活性氧(ROS)产生，已在多种肾脏疾病模型中被证实与肾纤维化的发生发展密切相关。同时，M2型巨噬细胞的积聚也被发现在多种器官纤维化中发挥关键作用。然而，这些过程之间的内在联系及其调控机制尚不完全清楚。

脂肪质量和肥胖相关蛋白(FTO)是一种重要的m⁶A RNA去甲基酶，在肥胖、癌症等多种疾病中发挥重要作用。先前的研究表明FTO在肾纤维化中表达上调，但其具体作用机制和作为治疗靶点的潜力仍有待深入探索。

在这项发表于《iScience》的研究中，Dalin Zhang、Chun-Lung Chiu及其同事通过整合多种实验方法，包括：利用单侧输尿管梗阻(UUO)小鼠模型进行体内功能研究；使用人肾小管上皮细胞系HK2和原代小鼠肾上皮细胞进行体外机制探讨；通过蛋白质组学和脂质组学分析筛选FTO下游靶点；采用基因特异性m⁶A qPCR技术检测RNA甲基化水平；建立人多能干细胞来源的肾类器官模型验证研究发现。

FTO抑制减轻UUO诱导的铁死亡和肾纤维化

研究人员发现UUO手术后小鼠肾脏中FTO蛋白表达显著上调，特别是在肾小管上皮细胞中。使用FTO特异性抑制剂FB23-2或铁死亡抑制剂Lipro-1治疗，均能显著降低UUO诱导的胶原沉积、脂质过氧化和肾损伤标志物LCN2表达。值得注意的是，FB23-2的治疗效果优于Lipro-1，提示FTO抑制可能通过铁死亡依赖和非依赖的双重机制发挥保护作用。

为了验证FTO的特异性作用，研究人员构建了肾小管上皮细胞特异性FTO基因敲除小鼠。与野生型小鼠相比，FTO敲除小鼠在UUO手术后表现出更轻的肾纤维化程度、更低的脂质过氧化水平和铁死亡激活剂ACSL4表达，证实了遗传学上抑制FTO对肾纤维化的保护作用。

FTO抑制通过减少ROS产生抑制肾上皮细胞铁死亡

在细胞水平上，研究人员发现FB23-2处理能够有效缓解erastin诱导的肾上皮细胞铁死亡，其EC₅₀为1.19μM。FTO抑制不仅减轻了erastin诱导的细胞死亡和细胞膜损伤，还显著降低了ROS产生。值得注意的是，FB23-2本身并不具有ROS清除能力，表明其通过其他机制抑制ROS产生。

通过CRISPR-Cas9技术构建的FTO敲除HK2细胞株对erastin诱导的铁死亡表现出显著抵抗，脂质过氧化和ROS产生水平均明显降低。这些结果证实了FTO抑制通过减轻脂质过氧化来保护肾上皮细胞免受铁死亡损伤。

蛋白质组学分析鉴定HK2细胞中FTO靶点

蛋白质组学分析发现，FTO抑制后共有161个蛋白质上调，84个蛋白质下调。富集分析显示，上调的蛋白质显著富集于铁死亡相关基因，特别是铁死亡抑制因子。通路分析发现谷胱甘肽代谢、脂肪酸代谢、HIF-1信号通路和铁死亡通路均被显著富集，表明FTO抑制可能通过多途径抑制铁死亡。

FTO抑制通过直接下调ACSL4保护 against 铁死亡

研究人员发现ACSL4是唯一一个在遗传和药理学抑制FTO后均下调的经典铁死亡驱动因子。FTO敲除显著降低ACSL4蛋白和mRNA水平，而FB23-2处理完全阻断了erastin对ACSL4的诱导作用。临床样本分析显示，在正常人类肾组织中，ACSL4与FTO转录水平呈正相关。

机制上，研究人员预测并验证了ACSL4转录本上的m⁶A修饰位点，发现FTO敲除显著增加了1036位点的m⁶A水平。脂质组学分析发现FTO抑制后多种脂质物种发生改变，包括ACSL4下游的PE 18:1_20:5和PE 18:1_22:6。最重要的是，过表达ACSL4完全消除了FTO敲除对铁死亡的保护作用，证实ACSL4是FTO的下游关键效应因子。

FTO抑制通过直接下调TGFBI减少促纤维化巨噬细胞

蛋白质组学数据显示TGFBI是FB23-2处理后下调最显著的蛋白之一，在FTO敲除细胞中也显著降低。TGFBI是一种已知的单细胞趋化因子，能促进单细胞分化为促纤维化的M2巨噬细胞。在UUO模型中，TGFBI蛋白表达显著上调，且与FTO转录水平呈正相关。

研究发现TGFBI转录水平在UUO后7小时即开始上调，与单细胞标志物CD14和巨噬细胞标志物CD68上调时间一致。M2巨噬细胞特异性标志物(CD200R1、ARG1、MYC)在7小时开始上调，而CD163和CD206在12小时-1天后增加。相比之下，M1巨噬细胞标志物(CD38、CD80、CD86、GPR18)直到3天后才受影响。

值得注意的是，FB23-2处理显著降低了UUO诱导的CD206转录水平上调，而Lipro-1没有此效应，表明FTO对TGFBI的调控是铁死亡非依赖的。免疫组化分析证实FTO抑制能减轻UUO诱导的TGFBI蛋白上调和CD206+巨噬细胞积聚。

FTO抑制在hESC来源的肾类器官中通过下调ACSL4介导的铁死亡发挥保护作用

为增加研究的临床相关性，研究人员使用人多能干细胞(hESC)来源的肾类器官模型验证他们的发现。肾类器官包含近端小管、远端小管和足细胞等多种肾细胞类型，能较好地模拟人类肾脏的生理和病理状态。

在FTO敲除的肾类器官中，ACSL4和TGFBI表达均显著降低。FB23-2处理能减轻erastin诱导的细胞膜损伤、脂质过氧化和ROS产生，同时降低TGFBI和LCN2转录水平，证实FTO抑制在人类肾类器官中同样具有保护作用。

本研究系统阐明了FTO在肾纤维化中的关键作用及其分子机制。研究发现UUO后肾小管上皮细胞FTO表达上调，通过去甲基化作用直接调控ACSL4和TGFBI的表达：一方面促进ACSL4表达，增强脂质过氧化和铁死亡；另一方面增加TGFBI表达，促进M2巨噬细胞积聚和纤维化。

研究的重要意义在于发现了FTO作为一个潜在的治疗靶点，能够同时干预铁死亡和免疫微环境两个关键过程，从而更有效地抑制肾纤维化进展。这种多靶点作用特点使FTO抑制剂相比单一铁死亡抑制剂具有更好的治疗效果。

此外，研究采用的多种模型系统(从体内动物模型到体外细胞系和人类肾类器官)使研究结果更加可靠和具有临床转化价值。特别是人类肾类器官模型的使用，为将来筛选和验证靶向FTO的治疗方案提供了优质平台。

需要注意的是，FTO在铁死亡调控中的作用具有细胞类型和上下文依赖性。在某些细胞类型中，FTO过表达反而抑制铁死亡，这种差异可能与m⁶A修饰对不同靶基因表达的差异性调控有关。未来研究需要进一步阐明m⁶A修饰如何在不同细胞背景下对ACSL4等靶基因产生相反调控效果的精确机制。

总之，这项研究不仅深化了我们对肾纤维化发病机制的理解，还为开发针对CKD的新治疗策略提供了重要理论基础。靶向FTO可能成为治疗梗阻性肾病及相关肾纤维化的有前途的治疗策略，有望降低CKD的患病率和相关医疗负担，提高患者生活质量。