DUSP1通过调控铁死亡减轻糖尿病肾病肾损伤：动物实验证据

《Immunity, Inflammation and Disease》：DUSP1 Attenuates Renal Injury in Diabetic Nephropathy by Modulating Ferroptosis: Evidence From Animal Experiments

本研究揭示了双特异性磷酸酶1（DUSP1）在糖尿病肾病（DN）中铁死亡（ferroptosis）调控中的关键作用。通过生物信息学分析和动物实验验证，发现DUSP1表达下调与肾组织铁超载、脂质过氧化（MDA升高）和抗氧化能力（SOD、GSH）受损密切相关。铁死亡抑制剂Ferrostatin-1（Fer-1）可显著改善肾功能指标（BUN、Scr、UACR），逆转病理损伤，并伴随DUSP1表达上调和ACSL4表达下调，为DN治疗提供了新靶点。

摘要

本研究整合生物信息学分析与实验验证，探讨双特异性磷酸酶1（DUSP1）在糖尿病肾病（DN）铁死亡调控中的作用。通过分析GEO数据库（GSE30122、GSE96804）筛选铁死亡相关差异表达基因（FDEGs），并利用链脲佐菌素（STZ）诱导的DN大鼠模型进行验证。结果显示DUSP1是唯一在两组数据中均下调的铁死亡相关基因。动物实验表明，铁死亡抑制剂Ferrostatin-1（Fer-1）可改善肾功能参数（血尿素氮BUN、血清肌酐Scr、尿白蛋白/肌酐比值UACR），减轻肾组织铁沉积（Fe²⁺）、氧化应激（MDA、SOD、GSH）和病理损伤，同时逆转DUSP1下调和ACSL4上调。结论提示DUSP1可能通过调控铁死亡参与DN肾损伤进程。

1 引言

糖尿病肾病（DN）作为糖尿病主要微血管并发症，是我国慢性肾脏病首要病因。除代谢紊乱外，炎症反应与氧化应激的恶性循环是DN进展的核心机制。铁死亡作为一种铁依赖性程序性细胞死亡方式，以脂质过氧化和抗氧化防御失衡为特征，与DN的免疫炎症机制密切关联。DUSP1作为应激诱导型磷酸酶，可通过负调控MAPK通路抑制炎症反应，但其在DN铁死亡中的作用尚未明确。本研究通过整合生物信息学与动物实验，探索DUSP1与铁死亡在DN中的关联。

2 材料与方法

2.1 数据获取与处理

从GEO数据库获取DN相关微阵列数据集（GSE30122、GSE96804），经批次校正和差异分析筛选差异表达基因（DEGs）。

2.2 铁死亡相关基因筛选

从FerrDb数据库获取铁死亡相关基因，与DEGs取交集鉴定铁死亡相关差异表达基因（FDEGs）。

2.4 动物模型构建

45只SPF级SD大鼠分为对照组（15只）和STZ诱导DN模型组（60 mg/kg，腹腔注射）。成模大鼠（28只）随机分为DN组（14只）和DN+Fer-1组（Fer-1 2.5 μmol/kg，14只），干预12周。

2.6-2.11 检测指标

评估肾功能（BUN、Scr、UACR）、肾组织氧化应激（MDA、GSH、SOD）、铁含量（Lillie染色）、病理（HE、Masson、PAS染色）及DUSP1/ACSL4表达（免疫组化、Western blot、qPCR）。

3 结果

3.1 差异基因鉴定

生物信息学分析显示DUSP1是唯一在GSE30122和GSE96804中共同下调的铁死亡相关基因。

3.2 动物实验结果

3.2.2 代谢参数

DN组出现典型代谢紊乱：血糖（28.00±1.69 vs. 4.53±0.53 mmol/L）、饮水量（394.32±9.92 vs. 28.84±2.45 mL/day）显著升高，体重降低（259.28±2.89 vs. 628.43±7.53 g），Fer-1干预后均改善（p<0.001）。

3.2.3 肾功能

DN组UACR（269.97±24.59 vs. 18.53±0.92 mg/g）、BUN（11.61±1.61 vs. 2.50±0.46 mmol/L）、Scr（107.62±9.90 vs. 43.01±5.81 μmol/L）显著升高，Fer-1干预后部分逆转（p<0.001）。

3.2.5 铁稳态

DN组肾组织Fe²⁺含量升高10.27倍（1490.39±236.29 vs. 145.02±26.41 μg/g），Fer-1干预后降低57.3%。

3.2.6 氧化应激

DN组MDA升高10.13倍，SOD活性降低49.9%，GSH含量降低73.6%，Fer-1干预后均显著改善（p<0.001）。

3.2.7 分子表达

DN组DUSP1表达下调，ACSL4表达上调，Fer-1干预后可逆转上述变化。

4 讨论

本研究首次通过生物信息学与实验验证结合，揭示DUSP1表达下调与DN铁死亡激活的关联。Fer-1通过抑制铁死亡改善肾功能和氧化损伤，并伴随DUSP1表达恢复，提示DUSP1可能参与铁死亡相关肾保护机制。但DUSP1在铁死亡中的直接调控作用仍需进一步验证。研究为DN的铁死亡靶向治疗提供了新思路。

5 结论

铁死亡抑制可减轻DN肾损伤，且与DUSP1表达调控相关，DUSP1可能成为DN治疗的潜在靶点。