巨噬细胞TRIM21通过PHB2介导的线粒体稳定缓解急性胰腺炎的作用机制研究

《Advanced Science》：Macrophage TRIM21 Inhibition Ameliorates Murine Acute Pancreatitis via PHB2-Mediated Mitochondrial Stabilization

本文揭示了巨噬细胞中E3泛素连接酶TRIM21在急性胰腺炎（AP）发病机制中的关键作用。研究发现TRIM21通过K11连接的多聚泛素化降解线粒体蛋白PHB2，抑制线粒体自噬（mitophagy），导致线粒体DNA（mtDNA）释放至胞质，激活cGAS-STING信号通路，进而加剧炎症反应。遗传学敲除或药物抑制TRIM21可显著缓解AP严重程度，为靶向TRIM21-PHB2轴治疗炎症性胰腺疾病提供了新策略。

　　

TRIM21在急性胰腺炎中的表达与临床意义

急性胰腺炎（AP）是一种全球发病率逐年上升的胃肠道疾病，其中20%-30%的患者会发展为中重度AP，死亡率高达30%。尽管胰酶异常激活是AP的核心病理机制，但其分子调控网络尚未完全阐明。本研究通过分析基因表达数据库（GEO）和临床样本，发现AP患者和小鼠模型中TRIM21表达显著上调，且与疾病严重程度正相关。免疫荧光染色显示TRIM21主要富集于胰腺浸润的巨噬细胞，与中性粒细胞共定位较弱。在101例AP患者和29名健康对照的队列中，血浆和循环单核细胞的TRIM21水平均随AP严重程度增加，且无性别差异，提示TRIM21可能成为AP的新型生物标志物。

巨噬细胞TRIM21缺失抑制炎症反应并缓解AP

为验证TRIM21的功能，研究者构建了巨噬细胞特异性Trim21敲除小鼠（Trim21^M-KO）。在L-精氨酸诱导的AP模型中，与野生型（Trim21^M-WT）相比，Trim21^M-KO小鼠血清淀粉酶水平、胰腺水肿程度和组织病理评分均显著降低，胰腺组织中IL-1β和TNF-α的表达也明显下降。此外，Trim21缺失还抑制了支气管肺泡灌洗液（BALF）和血清中的炎症因子释放，表明其可缓解AP相关的全身性炎症。体外实验进一步证实，在骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）中，Trim21敲除逆转了腺泡细胞上清（ACS）诱导的M1型极化标志物iNOS和炎症小体相关蛋白（NLRP3、pro-caspase-1等）的上调，并恢复M2型标志物Arg1的表达。

TRIM21激活剂维拉佐酮加剧AP进展

通过TRIM21直接激活剂维拉佐酮（vilazodone）处理AP模型小鼠，发现TRIM21活化可进一步升高血清淀粉酶水平、加重胰腺水肿和坏死，并促进IL-1β和TNF-α的释放。而在Trim21^M-KO小鼠中，维拉佐酮的恶化效应被消除，证明其作用依赖于TRIM21。在BMDMs中过表达Trim21则模拟了ACS的刺激效果，增强炎症信号通路活化。这些结果共同表明TRIM21是AP炎症放大的关键驱动因子。

TRIM21-PHB2轴通过线粒体自噬/mtDNA-cGAS/STING通路调控炎症

蛋白质组学分析发现，Trim21缺失导致胰腺组织中630个差异表达蛋白富集于线粒体自噬和胞质DNA感知通路。Co-IP联合质谱鉴定出PHB2是TRIM21的直接相互作用蛋白。机制研究表明，TRIM21通过其卷曲螺旋结构域与PHB2结合，并介导其K11连接的多聚泛素化降解，从而抑制PINK1-Parkin介导的线粒体自噬。线粒体自噬缺陷导致mtDNA在胞质中累积，激活cGAS-STING信号通路，驱动IL-1β等炎症因子释放。在细胞实验中，Phb2 siRNA敲低可逆转Trim21缺失对线粒体自噬的促进作用和对mtDNA泄漏的抑制效应，证实PHB2是TRIM21的下游关键靶点。

TRIM21介导PHB2的K11泛素化降解

结构域突变实验显示，TRIM21的卷曲螺旋域是结合PHB2所必需的。蛋白酶体抑制剂MG132可阻断TRIM21对PHB2的降解，而自噬抑制剂无此作用，表明TRIM21通过泛素-蛋白酶体途径降解PHB2。进一步泛素化类型分析发现，TRIM21特异性催化PHB2的K11连接泛素化，而非K48或K63类型。

巨噬细胞Phb2敲低逆转Trim21缺失的保护作用

通过尾静脉注射AAV-shPhb2实现巨噬细胞特异性Phb2敲低后，Trim21^M-KO小鼠在AP模型中的胰腺保护作用被取消，表现为血清淀粉酶回升、组织损伤加重和炎症因子水平反弹。体外实验也显示，Phb2敲低可恢复Trim21缺失BMDMs中炎症信号的活化。这些结果明确TRIM21通过降解PHB2加重AP进程。

奎诺司他抑制TRIM21具有治疗潜力

组蛋白去乙酰化酶抑制剂奎诺司他（quisinostat）作为TRIM21抑制剂，在AP模型中能显著降低胰腺损伤评分和炎症因子水平，并增强线粒体自噬 flux。值得注意的是，在Trim21^M-KO小鼠中，奎诺司他未产生额外保护作用，表明其疗效主要通过抑制TRIM21实现。该发现为AP的靶向治疗提供了候选药物。

结论与展望

本研究首次揭示巨噬细胞TRIM21在AP中通过泛素化降解PHB2破坏线粒体稳态，进而激活cGAS-STING通路的分子机制。TRIM21-PHB2-mtDNA-STING轴可作为AP干预的新靶点，而奎诺司他的治疗效果展现出转化医学潜力。未来需进一步探索TRIM21在其它胰腺细胞类型中的作用，并优化靶向该通位的特异性抑制剂。