《Frontiers in Immunology》：The crucial role of N6-methyladenosine modification in acute kidney injury: mechanisms and therapeutic potential
急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）是一种临床上极为危重且死亡率较高的疾病状态。其复杂的病理生理机制尚未被完全阐明，同时缺乏有效的靶向治疗策略。近年来，表观遗传修饰在肾脏疾病发生与进展中的作用已逐渐得到明确。N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A）是真核mRNA、长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和微小RNA（microRNA，miRNA）等多种RNA中最重要且最常见的转录后修饰（post-transcriptional modification）之一。m6A受甲基转移酶（“writers”）、去甲基化酶（“erasers”）和结合蛋白（“readers”）动态且可逆地调控，从而调节RNA剪接、输出、稳定性、翻译及降解等过程。该修饰具有多样性生物学效应，并广泛参与生理与病理通路。近期，越来越多证据表明，m6A修饰在AKI的发生和进展中发挥关键调控作用。现有研究提示，m6A修饰通过调控与炎症反应及程序性细胞死亡相关基因的表达，深刻影响肾小管上皮细胞（tubular epithelial cells，TECs）的命运，进而调节AKI的严重程度及其后的肾脏修复过程。本文系统总结了m6A修饰在AKI中的最新研究进展，阐明其通过多种细胞过程影响AKI发病机制的作用机制，并探讨靶向m6A的治疗策略在AKI治疗中的潜力，从而为理解AKI中m6A修饰的调控网络及该状态下转录表观遗传调控提供新的认识。
1 Introduction
文章首先指出，急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）是以肾功能在数小时至数天内迅速下降为特征的常见临床综合征，与高发病率、高死亡率及向慢性肾病（chronic kidney disease，CKD）进展风险密切相关。其病因多样，包括缺血/再灌注（ischemia/reperfusion，I/R）、脓毒症及肾毒性药物如顺铂等。尽管支持治疗不断进步，AKI的病理生理基础仍未被充分阐明，这直接限制了预防和治疗策略的开发。作者据此引出表观转录组学（epitranscriptomics）这一新兴领域，强调RNA转录后修饰为理解AKI复杂机制提供了新的视角。
在多种RNA修饰中，N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A）被界定为真核mRNA内部最丰富、最常见的化学修饰。该修饰通过动态、可逆方式精细调控RNA剪接、核输出、稳定性、翻译及降解等全生命周期过程，并参与细胞命运决定、应激反应和免疫调控等多种生物学事件。文章进一步指出，m6A失衡已被证明与肿瘤、神经退行性疾病、代谢障碍及心血管疾病的发生发展密切相关。由于肾脏属于代谢高度活跃且易受损器官，尤其肾小管上皮细胞在损伤应答中依赖快速而精确的基因表达重编程，因此m6A极可能在AKI病理进程中发挥核心作用。作者据此提出，本文旨在系统总结m6A修饰在不同病因AKI中的作用及机制，并讨论其作为诊断标志物和治疗靶点的潜力与挑战。
2 Overview and pathophysiology of AKI
本节概述AKI的定义、流行病学负担及其病理生理基础。AKI主要表现为血清肌酐和血尿素氮升高和/或尿量减少，全球每年影响大量住院及重症监护患者。文章强调，AKI不仅增加短期病死率、延长住院时间、消耗医疗资源，还与长期不良结局如CKD、终末期肾病、心血管疾病及全因死亡风险升高密切相关。病因学上，AKI可按解剖学受损部位分为肾前性、肾性和肾后性，其病理生理机制则体现为血流动力学改变、细胞损伤及炎症反应的复杂动态互作。
作者指出，肾低灌注是AKI的重要起始事件。交感神经系统及肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活诱导入球小动脉收缩、降低肾小球滤过率，内皮功能障碍则通过减少舒张因子、增加收缩因子而加重肾内血管收缩。肾小管上皮细胞（tubular epithelial cells，TECs）损伤是AKI核心事件，缺血、缺氧或肾毒性刺激可导致能量代谢障碍、细胞骨架解体和极性丧失，进而触发程序性细胞死亡与坏死。炎症和免疫应答同样是推动AKI发生发展的关键因素，尤其在脓毒症相关AKI中，病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）和损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs）可激活先天免疫系统，诱导炎性细胞浸润和细胞因子风暴，进一步造成微循环淤滞和组织损伤。
文章特别强调TECs程序性细胞死亡在AKI中的关键性，涉及凋亡、焦亡（pyroptosis）、铁死亡（ferroptosis）和自噬（autophagy）等多种形式。近端肾小管上皮细胞对凋亡尤为敏感。焦亡作为一种促炎性程序性细胞死亡，依赖炎性小体激活及半胱天冬酶-1或半胱天冬酶-11介导Gasdermin D（GSDMD）裂解，形成膜孔并引发细胞裂解。铁死亡则由铁依赖性脂质过氧化驱动，以谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）失活和铁蓄积为特征。自噬作为溶酶体降解通路，对于维持肾脏稳态至关重要，但其失衡同样参与AKI及不完全修复。最后，作者列举了目前常用的AKI前临床模型，包括I/R、顺铂、脓毒症、叶酸及横纹肌溶解等诱导模型，为后续讨论m6A在不同模型中的作用奠定基础。
3 m6A modification
本节系统介绍m6A修饰的基本生物学特征。作者指出，迄今已鉴定出150余种RNA化学修饰，其中m6A是最常见的真核mRNA内部修饰，大约25%的细胞转录本含有多个m6A位点。其本质是在腺苷N6位发生共价甲基化，主要富集于RRACH序列，并常位于终止密码子附近、3′非翻译区（3′ untranslated region，3′UTR）以及长内含子和外显子区域，也可存在于前体mRNA及非编码RNA中。m6A被视作与DNA甲基化和组蛋白修饰相并列的重要表观遗传调控层面。
文章进一步将m6A调控系统归纳为“writers”“erasers”和“readers”。“writers”负责催化m6A形成，其核心是由甲基转移酶样蛋白3（methyltransferase-like 3，METTL3）和甲基转移酶样蛋白14（methyltransferase-like 14，METTL14）构成的异源二聚体，其中METTL3主要承担催化功能，METTL14主要负责RNA底物识别与复合体稳定。Wilms瘤相关蛋白1（WTAP）等辅因子则参与亚细胞定位和催化活性增强，此外还有METTL16、KIAA1429、RBM15、VIRMA和ZC3H13等。与之相对，“erasers”即去甲基化酶，主要包括脂肪量和肥胖相关蛋白（fat mass and obesity-associated protein，FTO）和AlkB同源蛋白5（ALKBH5），通过氧化去甲基化实现m6A可逆调控。“readers”则识别并结合m6A位点以决定下游命运，主要包括YTH结构域家族蛋白（YTHDF1/2/3、YTHDC1/2）和胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白家族（insulin-like growth factor 2 mRNA-binding proteins，IGF2BPs）。这些蛋白分别参与促进翻译、促进降解、调节剪接、核输出及增强mRNA稳定性等过程。
作者总结指出，正是上述调控因子的协同作用，使m6A能够广泛影响mRNA前体剪接、核质转运、稳定性、翻译效率和降解，从而参与细胞分化、胚胎发育、昼夜节律、DNA损伤应答以及多种疾病发生。近年来，该修饰在肾脏疾病特别是AKI中的作用逐渐成为研究热点，显示出其在肾脏应激和修复中的新型转录后调控功能。
4 m6A Modification in AKI
本节聚焦m6A调控因子在AKI中的表达谱变化及总体功能。作者指出，在多种AKI模型中，m6A总体水平及其调控蛋白表达均发生改变，提示m6A失调可能是驱动AKI发生发展的关键机制之一。METTL3在生理状态下参与维持TECs稳态，而在顺铂、脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）和I/R等AKI模型中，METTL3及整体m6A水平在肾组织尤其TECs中持续升高，并与肾脏炎症及细胞死亡相关。另一甲基转移相关蛋白ZC3H13在顺铂性AKI中亦显著上调，可诱导G
2/M期阻滞及凋亡。METTL14在部分LPS和顺铂处理细胞模型中上调并促进铁死亡，但也有研究显示其在人脓毒症相关AKI以及CLP、I/R模型中下调，恢复其表达可改善肾功能，提示其作用存在情境依赖性。
关于去甲基化酶，FTO在脓毒症相关AKI及I/R诱导AKI中通常显著下调，其过表达可减轻肾损伤；相反，ALKBH5在I/R和顺铂模型中上调，敲除后可改善肾功能。至于“readers”，YTHDF1、IGF2BP1、IGF2BP2和IGF2BP3等在AKI中均被报道异常表达。YTHDF1可通过促进应激颗粒（stress granules，SGs）形成、保护如SPHK1等生存相关转录本翻译而减轻急性肾小管损伤；IGF2BP1可稳定E2F1 mRNA并激活NLRP3炎性小体驱动焦亡；IGF2BP2可与METTL3协同稳定TAB3 mRNA放大炎症信号；IGF2BP3则与减轻TECs衰老相关。
本节的核心观点是，m6A修饰在AKI中形成了多层级、多方向的调控网络，既存在促损伤因子，也存在促保护因子；二者的动态平衡决定TECs的损伤方向与修复结局，也为表观转录组学干预AKI提供了潜在靶点。
5 The role of m6A modification in acute kidney injury
本节是全文主体，围绕m6A如何通过多种细胞过程影响AKI结局展开。作者首先概括指出，m6A失调可影响炎症、凋亡、焦亡、铁死亡、自噬、线粒体损伤、细胞衰老及肾纤维化等关键环节，因而成为AKI发病机制的重要参与者。
5.1 m6A modification regulates inflammation
在炎症调控方面，文章指出AKI尤其脓毒症相关AKI中存在显著免疫激活和炎症反应，m6A修饰在其中发挥重要调控作用。METTL3在多种AKI模型中因c-Jun介导的转录激活而上调，其过表达促进炎症细胞因子释放和细胞凋亡，而沉默METTL3可抑制核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）p65磷酸化，减轻炎症损伤。机制上，METTL3通过对TAB3或HKDC1 mRNA进行m6A修饰，并依赖IGF2BP2提高其稳定性，进而激活NF-κB等炎症通路。相对地，METTL14在部分I/R模型中可通过IGF2BP2依赖方式上调过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ），减轻肾脏炎症。
FTO则主要表现为抗炎作用。其在CLP模型中下调，过表达后可抑制M1型巨噬细胞极化和炎症细胞因子分泌，并通过m6A依赖方式增强基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP-9）翻译效率，促进炎症消退。此外，FTO还可通过抑制SNHG14及NF-κB信号减少TNF-α、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）产生。ALKBH5则通过去除CCL28 mRNA上的m6A修饰降低其稳定性，抑制调节性T细胞（regulatory T cells，Tregs）募集，增加巨噬细胞和中性粒细胞浸润，从而加重I/R相关炎症。总体而言，本小节强调，AKI中METTL3上调和FTO下调造成m6A水平升高，进而通过炎症信号激活、巨噬细胞极化及Tregs募集抑制等机制放大肾脏炎症反应。
5.2 m6A modification regulates pyroptosis
在焦亡方面，作者指出焦亡已被广泛证实为AKI的重要致病机制，而m6A修饰是焦亡调控的重要上游层面。CLP模型中，IGF2BP1在TECs内上调并伴随m6A水平升高、炎症因子增加和焦亡加剧；敲低IGF2BP1可减轻焦亡并改善肾功能，其机制为IGF2BP1识别E2F1上的m6A位点，增强E2F1表达，后者促进巨噬细胞迁移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor，MIF）表达并激活NLRP3炎性小体。
METTL3同样在焦亡中具有突出作用。在叶酸诱导AKI模型中，METTL3与焦亡和炎症水平显著相关，沉默后可降低ASC蛋白表达、减少细胞因子释放并抑制焦亡。于I/R模型中，METTL3通过m6A修饰TIFA mRNA，并依赖IGF2BP2增强其稳定性，激活NF-κB及NLRP3转录，推动焦亡和肾损伤进展。此外，METTL3还能通过增强长链非编码RNA MALAT1的m6A修饰和表达来促进LPS诱导的炎症与焦亡。文章还提到，脂肪来源干细胞细胞外囊泡（ADSCs-EVs）递送circITCH可通过影响RBM15、CRBN及IGF2BP1相关通路，降低CRBN的m6A修饰依赖性表达并抑制TECs焦亡。作者据此认为，围绕m6A靶向抑制焦亡可能成为AKI治疗的重要方向。
5.3 m6A-mediated regulation of ferroptosis
在铁死亡调控方面，文章总结了METTL3、METTL14、WTAP和ALKBH5等因子在AKI中的复杂作用。METTL3在叶酸相关AKI患者和模型中上调，可通过m6A修饰血红素加氧酶1（heme oxygenase 1，HO-1/Hmox1）mRNA，并借助IGF2BP3维持其稳定性，导致游离铁释放、脂质过氧化增强及铁死亡加剧。另有研究表明，在脓毒症相关AKI中，METTL3通过修饰MDM2 mRNA并依赖YTHDF1促进其表达，继而经MDM2-p53-LMNB1轴诱导线粒体损伤和铁死亡；WTAP也可通过m6A依赖方式上调LMNB1并激活NF-κB及JAK2/STAT3通路，促进炎症、线粒体损伤和铁死亡。
METTL14的作用呈双向性。一方面，其在LPS或顺铂模型中可通过提高LPCAT3或ERFE mRNA稳定性促进铁死亡；另一方面，在脓毒症相关AKI和I/R模型中，METTL14又可通过促进Hmox1 mRNA降解或稳定PPARγ mRNA来抑制铁死亡、改善肾功能。作者据此分析，METTL14双重作用可能源于其作用靶基因不同、所依赖的“reader”不同，以及模型类型、检测时间点和技术路线差异。ALKBH5在顺铂模型中上调，敲除后GPX4、FTH和SLC7A11等铁死亡抑制相关蛋白表达得到恢复，提示其促进顺铂性铁死亡，但具体直接靶基因尚未明确。
5.4 m6A modification regulates apoptosis
在凋亡调控方面，文章指出TECs对多种损伤刺激高度敏感，而m6A通过编码和非编码RNA网络共同参与凋亡程序。METTL3可通过m6A依赖方式上调mmu-lncRNA 121686及其同源人源lncRNA 520657，减弱miR-328-5p对Htra3的抑制，最终促进TECs凋亡。另在I/R模型中，METTL3还可通过与DGCR8相互作用促进pri-miR-374b-5p成熟，下调SRSF7并加重凋亡。ZC3H13则通过m6A修饰NABP1 mRNA并依赖IGF2BP1提高其稳定性，诱导p53/p21信号通路激活、G
2/M阻滞和细胞凋亡。
FTO在多种AKI情境中表现出抗凋亡作用。于TNF-α损伤模型中，FTO通过m6A依赖方式调控水通道蛋白3（aquaporin 3，AQP3），减轻TECs损伤；在顺铂模型中，FTO下调与m6A升高及凋亡增强相关，且其过表达可显著降低p53 mRNA水平；在LPS模型中，FTO还可通过去甲基化抑制OXSR1表达来减轻凋亡。HNRNPC作为m6A依赖RNA结合蛋白，可结合NF-κB p65 mRNA并增强其稳定性，诱导CD80表达并促进凋亡。与上述促凋亡机制不同，YTHDF1可促进SGs形成，使m6A修饰mRNA在应激状态下积聚并避免降解，保护如SPHK1等促存活转录本，减少肾小管细胞凋亡，这也拓展了对“reader”功能的认识。
5.5 m6A modification regulates autophagy
关于自噬，文章指出FTO是目前该领域中最主要的调控分子，但其作用同样具有情境依赖性。在脓毒症相关AKI中，FTO下调而m6A升高，FTO过表达可通过去除SNHG14上的m6A修饰、降低其稳定性、增强miR-373-3p对ATG7的抑制，最终抑制过度自噬并减轻AKI。相反，在I/R模型中，FTO过表达又可通过去甲基化Ambra1 mRNA促进其表达，增强AMBRA1/ULK1信号，增加LC3和ULK1水平，诱导保护性自噬，从而缓解氧化应激和肾损伤。作者据此认为，FTO对自噬的调控方向取决于具体病理背景，而自噬在AKI中的效应也具有双重性。
5.6 m6A modification regulates mitochondrial function
在线粒体功能方面，作者指出肾脏高度依赖线粒体供能，线粒体稳态破坏是AKI最具代表性的病理特征之一。METTL3介导的m6A修饰可增强SREBP1c mRNA稳定性，上调其表达，并通过直接抑制YME1L1转录破坏线粒体蛋白稳态与能量代谢，促进顺铂性AKI及AKI向CKD进展。另有研究显示，METTL3通过MDM2-p53-LMNB1轴、WTAP通过LMNB1及NF-κB/JAK2/STAT3通路均可促进TECs线粒体损伤。整体来看，本小节认为m6A异常通过扰乱线粒体能量代谢和结构稳态而显著推动AKI进展。
5.7 m6A modification regulates cellular senescence and renal fibrosis
最后，文章讨论m6A对细胞衰老与肾纤维化的调控。IGF2BP3在顺铂相关TECs衰老中发挥保护作用，其可识别m6A修饰并招募核帽结合蛋白亚基1（nuclear cap-binding protein subunit 1，NCBP1），增强CDK6 mRNA稳定性和表达，从而减轻细胞衰老。肾纤维化方面，MTHFD2在CLP模型中上调，能够通过影响甲基供体S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine，SAM）水平增强Lox mRNA的m6A修饰和稳定性，促进LOX表达、胶原沉积和间质纤维化。与此同时，ALKBH5在LPS诱导HK-2细胞中高表达，通过去除pri-miR-205上的m6A修饰抑制DGCR8结合，降低miR-205-5p表达并上调DDX5，进而促进上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）及AKI向CKD转变。作者据此指出，m6A不仅参与AKI急性期损伤，也深度影响后续修复不良和慢性化进程。
6 Strategies for treating AKI based on m6A modification
本节围绕m6A靶向治疗策略展开。作者认为，鉴于AKI患者和动物模型中m6A水平及其调控因子存在稳定改变，且调控这些因子可改善动物模型中的肾损伤，因此开发m6A靶向药物具有可行性。METTL3作为最关键的“writer”，在多种AKI中上调，因此其抑制剂具有较高开发价值。文中列举了STM2457、Cpd-564、S-腺苷-L-高半胱氨酸以及小檗碱（berberine）等干预方式，均可通过抑制METTL3减轻炎症、焦亡或铁死亡。相比之下，METTL14在AKI中的双向作用尚未厘清，提示靶向其进行治疗仍需谨慎。
FTO通常在AKI中下调，因而其激活剂或上调策略被视为潜在治疗方向，例如姜黄素负载骨髓间充质干细胞外泌体可上调FTO并减轻脓毒症相关AKI。ALKBH5则在部分AKI模型中表现为促损伤因子，其抑制剂IOX1可增加肾脏Tregs募集并减轻I/R性AKI。作者同时强调，“reader”蛋白种类繁多、功能各异，因此根据其具体作用进行增强或抑制，也可能构成AKI治疗新思路。
此外，文章重点讨论了靶向递送问题。由于系统性调控m6A可能带来脱靶效应，实现肾脏特异性递送是临床转化关键挑战。外泌体（exosomes）和纳米颗粒（nanoparticles）被认为是解决该问题的有前景载体，在其他疾病和肾脏损伤研究中已显示出递送m6A调控分子的潜力。最后，作者认为METTL3、METTL14、ALKBH5和FTO等因子亦有望成为AKI诊断和预后评估的新型生物标志物，但其在循环血中的可检测性和临床实用性仍需进一步验证。
7 Conclusion and outlook
结论部分指出，当前证据已清楚表明，m6A并非静态背景性标记，而是AKI动态应答中的中心调控枢纽。其通过精确调控炎症、凋亡、自噬等关键通路中多种效应分子的表达，深度参与决定TECs生存、修复或程序性死亡的生物学过程，并最终影响AKI严重程度及肾修复结局。这一认识拓展了传统基因转录层面的AKI机制框架。
同时，作者也强调该领域仍处于起步阶段。目前相关研究主要局限于细胞和动物模型，临床转化面临多重障碍，包括FTO与ALKBH5为何在AKI中呈现相反效应、METTL14为何具有双向调控特征，以及如何实现肾脏或细胞类型特异的精准递送等。总体而言，文章认为m6A研究为AKI机制解析及防治策略开发提供了范式转变的机会，随着研究工具进步和跨学科协作加深，基于表观转录组调控的精准诊断与靶向治疗有望最终改善AKI患者临床预后。
