PRMT5经WDR5/ACSL4通路促进顺铂诱导急性肾损伤中的铁死亡

《Redox Biology》：PRMT5 promotes ferroptosis in cisplatin-induced acute kidney injury through WDR5/ACSL4 pathway

　　

顺铂(CP)可诱导肾小管上皮细胞内PRMT5核聚集。PRMT5促进CP诱导急性肾损伤(CP-AKI)中的脂质过氧化与肾小管铁死亡(ferroptosis)。PRMT5/WDR5/ACSL4轴激活可诱导肾小管发生铁死亡。PRMT5的基因或药物抑制可减轻CP肾毒性。PRMT5是减轻CP-AKI氧化还原失衡的潜在治疗靶点。研究人员发现，CP使PRMT5在肾小管上皮细胞中上调并核转位，PRMT5与MEP50形成复合体，通过增强WDR5在ACSL4启动子区的募集，提高H3K4me3和H3R2me2s修饰水平，从而激活ACSL4转录；ACSL4富集膜磷脂中的多不饱和脂肪酸(PUFA)，推动脂质氢过氧化物形成。同时，PRMT5缺失可降低不稳定铁池、下调TFRC、上调FTH，改善谷胱甘肽(GSH)/氧化型谷胱甘肽(GSSG)比，恢复NRF2/GPX4/xCT抗氧化防御。体内肾小管特异性AAV9-GGT-shPRMT5敲低及PRMT5抑制剂GSK591、老药新用cloperastine hydrochloride均可改善肾功能、减轻管型形成与炎症浸润。该研究表明，PRMT5是CP-AKI中上游表观遗传促铁死亡驱动因子，靶向PRMT5/MEP50-WDR5-H3K4me3-ACSL4轴可作为肾毒性肾损伤的治疗策略。

该研究发表于《Redox Biology》。研究背景方面，急性肾损伤(AKI)以肾小球滤过率快速下降和电解质稳态破坏为定义，顺铂(CP)所致AKI是影响约30%患者的医源性肾损伤，近端肾小管上皮细胞(TEC)因高代谢需求及有机阳离子转运体(OCT)摄药而成为主要靶细胞。CP蓄积引发线粒体功能障碍、活性氧(ROS)大量生成与炎症响应，但氧化应激如何转向肾小管死亡仍不清楚。铁死亡(ferroptosis)是由铁依赖脂质过氧化驱动的程序性坏死，ACSL4是富集多不饱和脂肪酸(PUFA)膜磷脂、提供脂质氢过氧化物底物的关键执行者，NRF2-GPX4轴是核心抗氧化屏障；然而AKI中调控铁死亡程序的上游表观遗传机制尚不明。蛋白精氨酸甲基转移酶5(PRMT5)是主要II型甲基转移酶，催化组蛋白与非组蛋白精氨酸对称二甲基化(SDMA)，在肿瘤中被报道可抑制铁死亡，其在AKI中的作用从未被探索。因此，研究人员开展本研究以明确PRMT5是否及如何作为AKI肾小管铁死亡的上游表观遗传驱动因子。

主要关键技术方法方面，研究人员使用人AKI肾活检样本与癌旁无损伤肾组织作对照，构建小鼠CP-AKI、脂多糖脓毒症AKI、叶酸AKI三类模型，并以逆行肾盂注射AAV9-GGT-shPRMT5实现肾小管特异性PRMT5敲低；采用RNA测序、CUT&TAG、CUT&RUN-qPCR描绘H3K4me3与WDR5在ACSL4启动子的占位；以C11-BODIPY、FerroOrange、Mito-FerroGreen、MitoSOX、透射电镜评估脂质过氧化、不稳定铁、线粒体铁、线粒体ROS与超微结构；并用选择性抑制剂GSK591与cloperastine hydrochloride做药理干预。

研究结果如下。PRMT5-MEP50在多种AKI模型肾小管上皮细胞中上调：研究人员通过人活检、小鼠CP/脓毒症/叶酸模型及HK-2细胞证实，PRMT5与MEP50及SDMA在损伤肾小管中剂量依赖上调，PRMT5呈核聚集，且PRMT5在PRMT家族中响应最显著。PRMT5耗损减轻体外小管细胞损伤并保护CP-AKI小鼠肾功能：研究人员通过siRNA敲低与慢病毒过表达证明，PRMT5缺失提升HK-2活力、降低NGAL与TUNEL阳性、增强EdU增殖；肾小管特异性AAV-shPRMT5使小鼠血肌酐(SCr)、尿素氮(BUN)下降，管型与炎症细胞浸润减少，NGAL、KIM-1及SDMA修饰降低。PRMT5敲低抑制顺铂HK-2细胞与CP-AKI小鼠脂质过氧化和铁死亡：研究人员用Fer-1、RSL3、erastin及MDA、GSH/GSSG、C11-BODIPY证明，PRMT5缺失抑制脂质过氧化，下调ACSL4，恢复NRF2、GPX4、xCT，体内4-HNE与ACSL4累积减少。PRMT5耗损恢复铁稳态并减轻线粒体损伤：研究人员以FerroOrange、Mito-FerroGreen、ATP、MitoSOX、电镜显示，PRMT5敲低降低胞内与线粒体质嫩铁、下调TFRC、上调FTH，恢复ATP与线粒体超氧化物水平，保全线粒体面积与嵴完整性。PRMT5经WDR5介导H3K4me3富集调控Acsl4表观激活：研究人员通过GO、GSEA、CUT&TAG与CUT&RUN-qPCR证明，CP促进ACSL4启动子H3R2me2s、WDR5、H3K4me3富集，PRMT5敲低消除这些占位；WDR5敲低复制PRMT5缺失表型，并阻断PRMT5过表达对ACSL4的转录激活。PRMT5药理靶向与预防干预减轻实验性AKI：研究人员用GSK591治疗后给药，改善SCr、BUN、组织学损伤，抑制ACSL4并恢复NRF2与FTH；cloperastine hydrochloride预防给药呈剂量依赖减轻肾重丢失、肾功能障碍与NGAL、SDMA、MDA升高，下调ACSL4并恢复GSH。

讨论部分总结：研究人员指出，PRMT5是CP-AKI中ACSL4依赖铁死亡的关键表观遗传调节者，经由PRMT5/WDR5/H3K4me3通路激活ACSL4转录并推动脂质过氧化；GSK591治疗与cloperastine预防均阻断PRMT5-SDMA轴并减轻小管损伤。与肿瘤中PRMT5抑制铁死亡不同，AKI中PRMT5主要行核内表观遗传激活功能。PRMT5缺失还可减少F4/80⁺巨噬与Ly6G⁺中性粒浸润、增强EdU修复，提示其或影响AKI向CKD转变，但需长期模型验证。局限包括人类对照受限为癌旁组织、PRMT5酶活与支架作用未完全分离、需纵向研究确认慢性化效应。

研究结论部分翻译：本研究确定PRMT5为CP-AKI中ACSL4依赖铁死亡的关键表观遗传调节因子。机制上，PRMT5通过PRMT5/WDR5/H3K4me3通路激活ACSL4转录而驱动脂质过氧化。关键的是，使用特异性抑制剂GSK591进行药理阻断可有效减轻小鼠肾损伤。此外，cloperastine预防处理抑制PRMT5-SDMA轴并减轻小管损伤，支持其临床前保护作用。