靶向线粒体VDAC1寡聚化：同时抑制凋亡、细胞焦亡、铁死亡及其相关疾病的新型策略

《Apoptosis》：Targeting VDAC1 to protect against mitochondria-linked cell death pathways: apoptosis, pyroptosis, ferroptosis, and associated diseases

本研究针对程序性细胞死亡（PCD）中凋亡、焦亡、铁死亡通路交叉调控导致单一抑制剂疗效受限的难题，聚焦线粒体电压依赖性阴离子通道1（VDAC1）寡聚化的核心作用，证实其特异性抑制剂VBIT-4/VBIT-12可同步阻断多种PCD通路，并在阿尔茨海默病（AD）与炎症性肠病（IBD）小鼠模型中显著缓解病理损伤，为多重PCD驱动的疾病提供了首个“单靶点-多通路”干预策略。

　　

在细胞的微观世界里，死亡并非总是无序的终结——程序性细胞死亡（PCD）是一套精密调控的“自杀程序”，包括凋亡、焦亡、铁死亡等多种形式，它们本应维持组织稳态，却在阿尔茨海默病（AD）、炎症性肠病（IBD）等疾病中失控狂欢。更棘手的是，这些死亡通路并非孤立运行：凋亡可能转化为焦亡，铁死亡会释放炎症信号，形成复杂的“死亡网络”。传统疗法往往只瞄准单一通路，却因通路的代偿激活而疗效有限。如何找到一把能同时锁住多种死亡程序的“万能钥匙”？科学家将目光投向了线粒体的“守门人”——电压依赖性阴离子通道1（VDAC1）。

这项发表于《Apoptosis》的研究揭示，VDAC1的过表达与寡聚化正是连接多种PCD通路的共同枢纽。研究团队开发了两种新型VDAC1寡聚化抑制剂VBIT-4和VBIT-12，通过细胞实验与疾病模型验证，证实它们能同时阻断凋亡、焦亡、铁死亡，并在AD与IBD小鼠中显著改善病理损伤。

研究采用的关键技术方法包括：多种细胞系（HEK-293、HeLa、PC-3等）的培养与处理；流式细胞术检测细胞死亡（PI染色、Annexin V-FITC/PI双染）；Western blotting分析VDAC1表达与寡聚化（化学交联剂EGS辅助）；免疫荧光（IF）与邻近连接 assay（PLA）检测蛋白相互作用（如VDAC1与Hexokinase-II/HK-II、NLRP3与ASC）；线粒体活性氧（mtROS）检测（MitoSOX? Red）、胞内钙离子（[Ca²⁺]_i）测量（Fluo-4 AM）；脂质过氧化分析（C11-BODIPY?581/591）；mtDNA定量（qRT-PCR）；以及AD（5XFAD小鼠）与IBD（DSS诱导结肠炎小鼠）模型的体内干预与组织学分析（TUNEL染色、IHC/IF）。

VBIT-4和VBIT-12缓解顺铂诱导的凋亡、VDAC1寡聚化、ROS产生及胞内[Ca²⁺]_i

顺铂（CP）处理的HeLa细胞中，凋亡率高达80%，伴随VDAC1过表达与寡聚化、mtROS升高、[Ca²⁺]_i增加及mtDNA释放。VBIT-4/VBIT-12预处理使凋亡率降低90%，并抑制VDAC1寡聚化（交联后免疫印迹显示二聚体/多聚体减少）、mtROS与[Ca²⁺]_i水平，同时阻断mtDNA从线粒体向胞质释放（沉默VDAC1可使mtDNA释放减少至对照组的<0.01倍）。

VBIT-4和VBIT-12阻止顺铂诱导的己糖激酶（HK）从VDAC1解离

HK-I/HK-II通过与VDAC1结合定位于线粒体，发挥抗凋亡作用。CP处理导致HK-II与VDAC1的相互作用消失（PLA信号消失），HK-I-GFP从线粒体（与COX-IVc共定位）扩散至胞质；VBIT-4/VBIT-12预处理则维持两者的结合（PLA信号恢复）及HK-I的线粒体定位（共定位系数显著提升）。

VBIT-4和VBIT-12抑制铁死亡、GSDME诱导的焦亡/继发性坏死及NLRP3炎症小体组装

在erastin（抑制system Xc^-）诱导的C6细胞铁死亡中，VBIT-4/VBIT-12降低calcein-AM荧光淬灭（提示Fe^2+/3+积累减少），抑制脂质过氧化（C11-BODIPY红/绿荧光比值恢复），并维持GPX4表达。在APAP（对乙酰氨基酚）诱导的Hep-G2细胞铁死亡中也观察到类似保护效应。此外，CP处理的HeLa细胞中，caspase-3激活、GSDME裂解（产生N端成孔片段）及NLRP3炎症小体组装（NLRP3与ASC的PLA信号增强）均被VBIT-4/VBIT-12阻断，同时减少cleaved GSDMD与IL-1β的产生。

VBIT-4和VBIT-12抑制疾病小鼠模型中的PCD（凋亡、焦亡、铁死亡）

在AD模型5XFAD小鼠中，大脑皮层VDAC1在Aβ斑块周围呈环状高表达（较周围组织高15倍），伴随神经元丢失（TUBB3表达下降）、胶质细胞活化（GFAP+星形胶质细胞形态异常、IBA-1+小胶质细胞呈促炎表型）、TUNEL阳性细胞增多、焦亡标志物（cleaved GSDMD、active caspase-1）及GSDME裂解产物增加、GPX4表达降低。VBIT-4治疗显著逆转上述病理改变，改善神经功能。在DSS诱导的结肠炎小鼠中，VBIT-12减少上皮损伤、炎症浸润，降低TUNEL阳性细胞数、cleaved caspase-3、pro-caspase-1/p20亚基、NLRP3、IL-1β水平，抑制GSDMD/GSDME表达，并维持GPX4表达。

研究结论与讨论部分强调，VDAC1过表达与寡聚化是连接凋亡（通过释放细胞色素c/Cyto c组装凋亡体）、焦亡（通过mtDNA释放激活NLRP3炎症小体，caspase-1裂解GSDMD）、铁死亡（通过促进ROS释放与脂质过氧化）的核心枢纽。VBIT-4/VBIT-12通过抑制VDAC1寡聚化，首次实现单一分子同时阻断多种PCD通路，避免了单一通路抑制后的代偿激活。这一策略在AD与IBD模型中有效缓解病理损伤，为多重PCD驱动的神经退行性疾病、炎症性肠病、癌症等提供了新的治疗方向。值得注意的是，VDAC1还调控HK与线粒体的结合，VBIT-4/VBIT-12维持HK的线粒体定位，进一步增强了其细胞保护作用。该研究确立了VDAC1作为“死亡交叉路口”的治疗靶点地位，为开发广谱PCD抑制剂奠定了基础。