NUPR1通过抑制涉及ATF4-CHAC1通路的铁死亡（ferroptosis）来减轻肾缺血再灌注损伤

《Cellular Signalling》：NUPR1 alleviates renal ischemia reperfusion injury by inhibiting ferroptosis involving the ATF4-CHAC1 pathway

本研究通过建立小鼠肾缺血再灌注损伤模型和体外细胞模型，发现核蛋白1（NUPR1）在肾IRI中显著上调，其过表达可减轻肾损伤并抑制铁依赖性细胞死亡（ferroptosis），而NUPR1抑制则加剧损伤和ferroptosis。机制研究表明NUPR1通过调控ATF4-CHAC1通路抑制ferroptosis，为肾IRI治疗提供新靶点。

　　

罗彦文|韩静秀|黄贵香

四川省人民医院肾病科与肾脏研究所，电子科技大学，四川临床肾脏疾病研究中心，中国成都，四川

摘要

作为急性肾损伤（AKI）的主要原因之一，肾缺血再灌注损伤（IRI）在全球范围内构成了一个重大的临床挑战。目前，针对肾IRI的有效治疗策略仍然有限。尽管铁死亡（ferroptosis）已被确定为肾IRI发病机制中的关键因素，但其调控机制仍需进一步阐明。为了研究核蛋白1（NUPR1）在肾IRI期间对铁死亡的调控作用，我们基于生物信息学分析建立了肾IRI的小鼠模型以及使用HK2细胞的体外缺氧-再氧合模型。我们发现NUPR1在肾IRI中的表达显著上调。NUPR1的过表达可以减轻肾IRI的损伤，而抑制NUPR1则会加剧损伤。相应地，NUPR1的过表达在暴露于缺氧-再氧合条件下的肾IRI和HK2细胞中抑制了铁死亡，而抑制或敲低NUPR1则增强了铁死亡。此外，我们检测到在暴露于缺氧-再氧合条件下的肾IRI和HK2细胞中转录因子4（ATF4）的表达显著上调，免疫沉淀实验显示NUPR1与ATF4在HK2细胞中存在相互作用。从机制上讲，NUPR1通过抑制ATF4-CHAC1通路来抑制铁死亡。基于本研究的结果，我们提出NUPR1通过调节ATF4-CHAC1通路来调控肾IRI中的铁死亡，因此NUPR1和ATF4-CHAC1通路可能成为治疗肾IRI的有希望的目标。

引言

急性肾损伤（AKI）是一种严重的临床综合征，主要由感染、创伤、肾毒性药物和外科手术引起[1,2]。近年来，随着全球人口老龄化程度的增加，AKI的发病率也显著上升[3,4]。事实上，AKI的发病率和死亡率现已超过心力衰竭和糖尿病[5]。肾缺血再灌注损伤（IRI）已被确定为AKI的主要原因[6]，而肾小管上皮细胞（TECs）的不可逆损伤会促进慢性肾病（CKD）的发展[7]。因此，阐明肾IRI期间调控肾TECs存活的机制尤为重要。

铁死亡是一种依赖铁的细胞死亡调控途径，主要表现为脂质过氧化损伤[8]。在应激条件下，亚铁离子（Fe²⁺）会诱导脂质过氧化物的生成，从而引发铁死亡。这种脂质过氧化主要源于抗氧化系统的失活，特别是依赖于谷氨酸/半胱氨酸反向转运蛋白-谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）的途径[9]。作为谷氨酸/半胱氨酸反向转运蛋白家族7成员11（xCT）的功能亚基，xCT负责导入半胱氨酸以合成GSH，从而激活GPX4并抑制脂质过氧化介导的铁死亡[10]。铁死亡在肾IRI的发病机制中起着重要的调控作用[11]，铁死亡的诱导剂和抑制剂分别会加重或缓解损伤[12]。因此，作为肾IRI中的关键细胞死亡途径，针对铁死亡的治疗策略被认为具有前景。因此，有必要进一步研究肾IRI中铁死亡的调控机制。

核蛋白1（NUPR1）是一种应激响应蛋白，可被多种应激因素激活，如氧化应激、代谢应激和炎症，并在包括细胞凋亡、细胞周期和自噬在内的多种细胞过程中发挥调控作用[13],[14],[15]。最近的研究发现，NUPR1还通过与胰腺炎[16]、衰老[17]和动脉粥样硬化[18]相关的铁积累和脂质过氧化损伤来发挥关键的调控作用。然而，NUPR1在肾IRI发展中的作用及其对铁死亡调控的机制仍有待确定。

在本研究中，我们探讨了NUPR1对肾IRI的影响，特别关注其对肾TECs中铁死亡的调控作用。通过生物信息学分析以及动物和细胞实验，我们证实NUPR1可以通过作用于ATF4-CHAC1通路来抑制铁死亡并减轻肾IRI。基于这些发现，我们认为NUPR1和ATF4-CHAC1通路可能是治疗肾IRI的有希望的目标。

实验部分

动物实验

实验动物为8至10周大的雄性C57BL/6小鼠，来自Vital River公司，这些小鼠在四川省人民医院的特定无病原体条件下饲养，食物和水可自由获取。所有动物实验均获得了四川省人民医院伦理委员会的批准（批准编号2025.738），并遵循美国国立卫生研究院的指南。

我们通过最初的28分钟诱导建立了肾IRI的小鼠模型

NUPR1在肾IRI和缺氧-再氧合诱导的HK2细胞中表达上调

我们从GEO数据库中检索了肾IRI的数据集（GSE226275、GSE267650和GSE298469），并基于差异表达分析识别出差异表达基因。火山图显示，与对照组小鼠相比，IRI组小鼠的NUPR1表达显著上调（图1A-C）。为了验证NUPR1的表达，我们建立了肾IRI的小鼠模型，并在再灌注后6小时、12小时、24小时和48小时检测了NUPR1的表达

讨论

作为AKI的主要原因，肾IRI在全球范围内构成了一个重大的临床挑战[29]。肾TECs的不可逆损伤常常导致CKD的进展[30,31]。目前，针对肾IRI及其向CKD进展的有效治疗策略仍然有限。为了阐明NUPR1在肾IRI中的作用和机制，我们的研究证实NUPR1在肾IRI中表达上调，且这种上调表达与损伤的减轻相关

结论

总体而言，本研究揭示了NUPR1通过调节ATF4-CHAC1通路在肾IRI中关键性地调控铁死亡（图9）。因此，NUPR1和ATF4-CHAC1通路可能成为治疗肾IRI的有希望的目标。

资助

本研究由四川省人民医院博士后基金资助（资助编号2023BH22）。

伦理声明

动物实验获得了四川省人民医院伦理委员会的批准（批准编号2025.738）。

作者贡献声明

罗彦文：撰写 – 原始稿、方法学、研究设计、资金获取、数据分析、概念构建。韩静秀：撰写 – 审稿与编辑、监督、概念构建。黄贵香：撰写 – 审稿与编辑、监督、概念构建。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

感谢四川省人民医院提供的资助（资助编号2023BH22）。本文的语言修改由Editage完成。GSE数据集的差异表达分析以及火山图和维恩图的绘制由Sangerbox完成。聚类热图是在WeiShengXin平台上制作的。此外，部分图像由Figdraw制作。