m6A驱动的过氧化物酶体自噬触发胎盘铁死亡以损害环境应激下的胎儿生长

《Advanced Science》：m6A-Driven Pexophagy Triggers Placental Ferroptosis to Impair Fetal Growth Upon Environmental Stress

　　

胎盘铁死亡（ferroptosis）在环境应激诱导的胎儿生长受限（FGR）中的功能和潜在机制仍不清楚。研究人员的人群研究显示，所有原因FGR胎盘中铁死亡水平升高。使用环境应激物镉（Cd）构建FGR小鼠模型，该模型表现出胎盘铁死亡升高。铁死亡抑制剂ferrostatin-1逆转了环境Cd诱导的FGR。靶向氧化脂质组学鉴定过氧化物酶体（peroxisome）为产前Cd诱导胎盘铁死亡的靶细胞器。此外，Cd在胎盘中诱导了PEX5依赖性过氧化物酶体自噬（pexophagy）的过度激活。通过建立胎盘特异性Pex5-敲低小鼠，证实过氧化物酶体自噬驱动了环境Cd诱导的胎盘铁死亡。机制上，过氧化物酶体自噬驱动了H₂O₂清除酶和脂肪酸β-氧化酶的降解，从而导致脂质过氧化和胎盘铁死亡。值得注意的是，环境Cd上调了PEX2（一种介导PEX5单泛素化的E3连接酶），从而驱动过氧化物酶体自噬和胎盘铁死亡。此外，METTL14介导的m⁶A修饰以ELAVL1依赖性方式增强了环境Cd下胎盘PEX2 mRNA的稳定性。SAH（一种METTL14抑制剂）减轻了Cd诱导的胎盘过氧化物酶体自噬、铁死亡和FGR。高温也降低了胎盘中的GPX4，并增加了PEX2、PEX5和METTL14。总体而言，研究人员的发现揭示了一条新的m⁶A-PEX2-PEX5轴驱动过氧化物酶体自噬依赖性胎盘铁死亡，为FGR和胎儿源性成人疾病提供了胎盘过氧化物酶体自噬作为治疗靶点。

**研究背景与科学问题**
胎儿生长受限（FGR）是新生儿死亡和成年期慢性疾病的重要诱因，发病率高达10%。环境应激（如重金属镉暴露）可通过触发胎盘程序性细胞死亡（如凋亡、自噬性死亡、焦亡）诱导FGR，但铁死亡——一种铁依赖的脂质过氧化驱动的新型细胞死亡形式——在环境应激所致FGR中的作用及机制尚不明确。铁死亡在妊娠生理中调控胚胎发育、着床和妊娠维持，但过度激活可导致子痫前期、不明原因流产和妊娠期糖尿病等不良结局。过氧化物酶体自噬（pexophagy）是选择性降解过氧化物酶体的自噬过程，其异常激活可导致细胞功能障碍；然而，在胎盘这一妊娠特有组织中，过氧化物酶体自噬的功能从未被研究。N6-甲基腺苷（m⁶A）修饰是哺乳动物细胞中最丰富的RNA修饰，参与调节增殖、自噬和细胞死亡，但m⁶A是否参与激活选择性自噬——过氧化物酶体自噬——仍不清楚。因此，本研究旨在阐明胎盘铁死亡在环境应激导致FGR中的功能，并揭示其分子机制。

**研究内容与主要结论**
研究人员建立了环境应激物镉（Cd）诱导的FGR小鼠模型，通过铁死亡抑制剂ferrostatin-1验证胎盘铁死亡在FGR中的关键作用；利用胎盘特异性Pex5敲低小鼠证实过氧化物酶体自噬驱动胎盘铁死亡；通过体内外METTL14/ELAVL1敲低和S-腺苷同型半胱氨酸（SAH）干预，揭示m⁶A修饰上调PEX2表达进而激活过氧化物酶体自噬的机制。论文发表于《Advanced Science》。研究结论：环境应激通过m⁶A-PEX2-PEX5轴激活过氧化物酶体自噬，导致胎盘铁死亡和FGR，为FGR及胎儿源性成人疾病提供了新的治疗靶点。

**主要技术方法**
本研究采用人群队列（来自安徽医科大学第四附属医院，114例胎盘样本，按出生体重分为小于胎龄儿（SGA）和适于胎龄儿（AGA）组）和动物模型（C57BL/6J和CD-1小鼠，CdCl₂腹腔注射构建FGR模型，高温暴露作为另一环境应激验证）。关键方法包括：靶向氧化脂质组学（UHPLC-MS/MS）鉴定过氧化物酶体为靶细胞器；胎盘局部注射慢病毒载体构建Pex5敲低小鼠；体外通过siRNA沉默PEX2、METTL14、ELAVL1；MeRIP-PCR检测m⁶A修饰水平；透射电镜观察线粒体和自噬体形态；免疫荧光共定位评估过氧化物酶体自噬；C11-BODIPY和FerroOrange染色检测氧化脂质和Fe²⁺水平。

**研究结果**
**2.1 胎盘铁死亡连接产前环境应激与FGR**
人群研究发现，胎盘丙二醛（MDA）水平与出生体重和胎盘重量呈负相关，SGA胎盘显示铁死亡相关线粒体表型（嵴溶解、萎缩），GPX4降低、4-HNE和ACSL4升高。Cd暴露小鼠胎盘出现类似铁死亡特征，且铁死亡抑制剂ferrostatin-1逆转了Cd诱导的FGR、胎盘重量减轻和脂质过氧化，证实环境应激通过胎盘铁死亡导致FGR。

**2.2 产前环境应激触发胎盘过氧化物酶体自噬**
靶向氧化脂质组学显示Cd暴露导致极长链脂肪酸（VLCFA）衍生氧化脂质显著积累。Cd减少过氧化物酶体标志物ABCD2和PMP70，但不影响生物发生标志物PGC1α；同时增加自噬标志物LC3B-II、NBR1及PEX5水平，并增强LC3B与PEX5共定位。CHX追踪实验证明Cd加速ABCD2降解，溶酶体抑制剂氯喹（CQ）阻止其损失，确认Cd激活过氧化物酶体自噬通量。

**2.3 PEX5依赖性过氧化物酶体自噬驱动环境应激下的胎盘铁死亡**
胎盘特异性Pex5敲低显著减轻Cd诱导的FGR发生率、恢复胎儿和胎盘尺寸，并逆转铁死亡特征（线粒体形态恢复、GPX4升高、4-HNE和ACSL4降低、MDA减少）。在JEG-3细胞中，PEX5缺失同样抑制Cd诱导的GPX4下降和氧化脂质积累，证明PEX5依赖性过氧化物酶体自噬是环境应激下胎盘铁死亡的关键驱动因素。

**2.4 过氧化物酶体自噬通过促进脂质过氧化积累驱动胎盘铁死亡**
Cd暴露降低过氧化物酶体β-氧化酶ACAA1、ACOX1以及H₂O₂清除酶CAT的表达，增加H₂O₂和脂滴积累。胎盘Pex5敲低或JEG-3细胞中PEX5缺失均恢复ACOX1和CAT水平，降低ROS和脂滴，表明过氧化物酶体自噬通过降解β-氧化酶和CAT导致脂质过氧化物积累，从而驱动铁死亡。

**2.5 产前环境应激通过上调PEX2激活胎盘过氧化物酶体自噬**
Cd显著上调胎盘Pex2 mRNA（倍数变化最大，3.44倍）和蛋白水平，而PEX10和PEX12上调幅度较小。PEX2缺失的JEG-3细胞中，PMP70、CAT、ACOX1恢复，ROS和脂滴减少，同时GPX4升高、4-HNE和ACSL4降低、Fe²⁺减少，证实PEX2是环境应激激活过氧化物酶体自噬并驱动铁死亡的关键上游调控因子。

**2.6 m⁶A修饰促进环境应激下胎盘PEX2表达**
Cd通过增加PEX2 mRNA稳定性上调其表达，同时胎盘总m⁶A水平和m⁶A修饰的Pex2 mRNA升高。METTL14和ELAVL1蛋白在Cd暴露后升高，而FTO和ALKBH5不变。METTL14或ELAVL1缺失均加速PEX2 mRNA降解，并逆转Cd诱导的氧化脂质积累、PEX2升高以及CAT、ACOX1、PMP70、GPX4的降低，证明METTL14/ELAVL1依赖性m⁶A修饰稳定PEX2 mRNA，进而激活过氧化物酶体自噬和铁死亡。

**2.7 产前SAH补充逆转环境应激下的胎盘铁死亡和FGR**
METTL14抑制剂SAH（10 mg/kg）腹腔注射显著降低Cd诱导的FGR发生率，恢复胎儿和胎盘尺寸，减轻铁死亡相关线粒体损伤和脂滴积累，提升GPX4和GSH，降低4-HNE、ACSL4和MDA。SAH还抑制PEX2表达，恢复ACOX1、CAT和PMP70，减少自噬体数量，证明抑制m⁶A修饰可有效阻断过氧化物酶体自噬触发的胎盘铁死亡和FGR。

**2.8 胎盘过氧化物酶体自噬与环境应激下人类胎盘铁死亡正相关**
高温暴露（另一环境应激）同样导致胎盘GPX4降低、PEX2、PEX5和METTL14升高，提示机制具有普适性。人类SGA胎盘显示LC3B与PEX5共定位增加、PEX2升高、CAT降低、METTL14和ELAVL1升高、脂滴增多。Cd处理人原代胎盘滋养层细胞上调PEX2、下调CAT、PMP70和GPX4，而PEX2缺失可逆转这些变化，验证了该通路在人类中的相关性。

**总结讨论与结论**
讨论部分指出，本研究首次揭示产前环境应激通过m⁶A修饰上调PEX2，激活PEX5依赖性过氧化物酶体自噬，导致过氧化物酶体β-氧化酶和CAT降解，引发脂质过氧化积累和胎盘铁死亡，最终造成FGR。研究优点包括：从人群、原代细胞、细胞系到动物模型的跨层次验证；Cd和高温两种环境应激模型的验证；发现m⁶A-PEX2-过氧化物酶体自噬轴并证实SAH干预的治疗潜力。局限性：主要基于Cd模型，需在其他环境应激物中验证；以SGA替代FGR可能不完全等同；体外Cd浓度高于人体血浓度，需更低剂量研究。
**研究结论**：产前环境应激暴露促进m⁶A修饰，驱动PEX2依赖性过氧化物酶体自噬，最终导致胎盘铁死亡和FGR。本研究为环境应激诱导的胎盘细胞死亡提供了新见解，胎盘过氧化物酶体自噬可作为FGR和预防胎儿源性成人疾病的治疗靶点。