HDAC6调控溃疡性结肠炎中铁死亡机制的研究

《Biological Trace Element Research》：Mechanistic Study of HDAC6 Regulation of Iron Death in Ulcerative Colitis

本研究通过建立溃疡性结肠炎小鼠模型，探究HDAC6在铁死亡中的作用机制。实验显示HDAC6敲除显著改善DSS诱导的结肠炎症状，抑制铁死亡并激活Nrf2通路，为治疗提供新靶点。

　　

摘要

目的

建立溃疡性结肠炎的小鼠模型，探讨HDAC6在溃疡性结肠炎中的铁死亡机制，为进一步研究溃疡性结肠炎的发病机制和治疗奠定基础。

方法

将C57BL/6J野生型小鼠和C57BL/6J HDAC6敲除小鼠分为对照组、HDAC6^?/?组、DSS组以及HDAC6^?/?+ DSS组（每组n=4）。对照组和HDAC6^?/?组每天给予纯水，DSS组和HDAC6^?/?+ DSS组每天给予3%葡萄糖。DSS组每天给予3%硫酸葡聚糖钠（DSS）。在建模期间，每天记录小鼠的体重和粪便情况，观察小鼠的整体状况并评估疾病活动指数（DAI）。7天后，对小鼠进行麻醉并取结肠组织，通过HE染色观察结肠的病理变化；通过免疫组化检测髓过氧化物酶（MPO）、谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）和铁蛋白重链（FTH）的表达；通过微孔板测定法检测Fe²⁺、GSH和MDA的含量；通过Western blot和RT-qPCR检测结肠组织中GPX4、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶修饰亚基（GCLM）、FTH、核因子E2相关因子（Nrf2）和Kelch样环氧酶相关蛋白1（Keap1）、P62（Sequestosome1）以及血红素加氧酶1（HO-1）的表达水平；收集小鼠血清，通过ELISA检测血清中的炎症因子IL-1β、IL-6和IL-10的表达水平；通过RT-qPCR检测组织中这些炎症因子的mRNA水平。

结果

与对照组相比，HDAC6^?/?组的体重、结肠长度、小鼠DAI评分、HE染色结果和MPO蛋白表达水平没有显著差异；小鼠结肠组织和血清中的IL-1β、IL-6和IL-10的mRNA表达水平也没有显著差异；GPX4、GCLM、p62、Nrf2、HO-1、Keap1和FTH的蛋白和mRNA表达水平均无显著差异；Fe²⁺、MDA和GSH的表达水平也无显著差异；DSS组和HDAC6^?/?+ DSS组的小鼠体重下降，结肠长度均显著缩短（P<0.001），且DAI评分均升高；通过结肠组织的HE染色观察到炎症细胞在黏膜和黏膜层中大量聚集。HE染色显示大量炎症细胞聚集在黏膜和黏膜下层，杯状细胞严重丢失，结肠隐窝的结构被破坏和消失；免疫组化显示MPO蛋白表达水平升高；小鼠结肠组织和血清中的IL-1β和IL-6表达水平升高，而IL-10表达水平降低（P<0.001）；Fe²⁺和MDA的表达水平显著升高（P<0.001），GSH表达水平显著降低（P<0.001）；FTH和Keap1的蛋白和mRNA表达水平显著升高（P<0.05），而GPX4、GCLM、p62、Nrf2和HO-1的蛋白和mRNA表达水平显著降低（P<0.05）。与DSS组相比，HDAC6^?/?+ DSS组的小鼠体重减轻情况得到改善（P<0.001），结肠缩短程度减轻（P<0.001），DAI评分降低（P<0.001）；HE染色显示结肠组织中的炎症细胞聚集显著减少，杯状细胞数量增加，隐窝和腺体的损伤减轻；免疫组化显示MPO蛋白表达水平显著降低（P<0.05）；小鼠结肠组织和血清中的IL-1β和IL-6表达水平显著下调（P<0.001），IL-10表达水平升高（P<0.05）；Fe²⁺和MDA的含量显著降低（P<0.001），GSH含量升高（P<0.001）；FTH和Keap1的蛋白和mRNA表达水平显著降低（P<0.05），而GPX4、GCLM、p62、Nrf2和HO-1的蛋白和mRNA表达水平显著升高（P<0.05）。

结论

HDAC6^?/?能有效改善溃疡性结肠炎的症状并抑制肠道损伤，其机制可能与抑制铁死亡和激活Nrf2通路有关。