《Journal of Advanced Research》：Renal tubular Nfe2l1 protect cisplatin-induced acute kidney injury via suppressing ACSL4-dependent ferroptosis
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核因子红细胞系2样1（Nuclear Factor Erythroid 2 Like 1, Nfe2l1）是一种高度保守的转录因子，编码于Nfe2l1基因，响应细胞内的氧化应激、蛋白毒性应激和内质网应激；然而，其在急性肾损伤（Acute Kidney Inju
核因子红细胞系2样1（Nuclear Factor Erythroid 2 Like 1, Nfe2l1）是一种高度保守的转录因子，编码于Nfe2l1基因，响应细胞内的氧化应激、蛋白毒性应激和内质网应激；然而，其在急性肾损伤（Acute Kidney Injury, AKI）中的具体作用尚不完全清楚。研究人员旨在探讨Nfe2l1对顺铂诱导的AKI（Cisplatin-induced AKI, CI-AKI）中铁死亡的体外及体内保护作用及其机制，并评估新型Nfe2l1激活剂RUN-47的治疗效果。通过建立顺铂诱导的体内外肾毒性模型，研究发现，Nfe2l1在肾小管细胞中高表达，并在顺铂处理后显著下调。近端小管特异性Nfe2l1敲除加剧了CI-AKI，而Nfe2l1过表达则减轻了损伤。RNA测序分析显示，顺铂处理后，Nfe2l1过表达减少了参与铁死亡的转录本数量。此外，Nfe2l1过表达的HK-2细胞中，以脂质过氧化和铁含量增加以及铁转运蛋白（Ferroportin, FPN）、XCT、谷胱甘肽过氧化物酶4（Glutathione Peroxidase 4, GPX4）水平降低为特征的铁死亡反应得到缓解，而在Nfe2l1敲除小鼠和Nfe2l1敲低的HK-2细胞中这些反应加剧。脂质组学和RNA测序表明，Nfe2l1调节多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acids, PUFAs）水平并抑制长链脂酰辅酶A合成酶4（Long-chain fatty acyl-CoA synthetase 4, ACSL4）的表达。染色质免疫沉淀（Chromatin Immunoprecipitation, ChIP）和双荧光素酶报告基因检测实验证明Nfe2l1直接结合ACSL4启动子，从而抑制其转录。重要的是，ACSL4抑制剂降低了Nfe2l1敲低诱导的HK-2细胞对铁死亡的敏感性。最后，新型Nfe2l1激活剂RUN-47在体内外均显著缓解了CI-AKI。这些发现确定Nfe2l1是通过转录抑制ACSL4表达从而减少PUFA水平来作为肾小管铁死亡的新抑制因子。RUN-47可作为CI-AKI的潜在治疗药物。
该研究聚焦于顺铂诱导的急性肾损伤（CI-AKI）中肾小管细胞铁死亡的调控机制，由吉林大学第一医院的研究团队完成，成果发表于《Journal of Advanced Research》。研究背景在于顺铂作为常用化疗药物，其肾毒性限制了临床应用，约20%-30%的高剂量患者会出现不同程度的肾损伤，且肾小管上皮细胞对顺铂诱导的损伤尤为敏感。虽然铁死亡作为一种铁依赖性的调节性细胞死亡形式已被证实参与多种AKI病理过程，但Nfe2l1在这一过程中的具体作用尚不明确。为此，研究人员开展了系列实验，旨在阐明Nfe2l1在CI-AKI中对铁死亡的调控作用及其分子机制，并探索其激活剂RUN-47的治疗潜力。研究结果表明，Nfe2l1通过转录抑制ACSL4表达，减少多不饱和脂肪酸积累，从而抑制肾小管铁死亡，为CI-AKI的治疗提供了新的靶点。
在关键技术方法上，研究采用了顺铂诱导的小鼠及HK-2细胞CI-AKI模型，构建了肾小管特异性Nfe2l1敲除及过表达小鼠，并利用RNA测序和脂质组学分析筛选差异表达基因及脂质代谢变化。通过染色质免疫沉淀（ChIP）和双荧光素酶报告基因实验验证Nfe2l1与ACSL4启动子的直接结合，结合分子对接和细胞热转移实验（CETSA）确认RUN-47与Nfe2l1的相互作用。此外，还运用了透射电镜观察线粒体超微结构、流式细胞术及荧光探针检测脂质过氧化和铁水平，以及Western blot和免疫荧光进行蛋白表达及定位分析。
研究结果部分，首先，“Downregulated tubular Nfe2l1 expression correlates with renal injury in CI-AKI”显示Nfe2l1主要在肾小管表达，且在顺铂处理后蛋白水平显著下调，与肾损伤标志物KIM1和NGAL呈负相关，提示其可能参与CI-AKI进程。其次，“Tubular Nfe2l1 deficiency exacerbates cisplatin-induced AKI and enhances lipid peroxidation in vivo and in vitro”表明，肾小管特异性Nfe2l1敲除小鼠及细胞模型在顺铂刺激下，肾功能指标恶化，脂质过氧化产物增加，组织损伤加重，证实了Nfe2l1缺失对AKI的促进作用。第三，“Tubular Nfe2l1 overexpression attenuates cisplatin-induced AKI and suppresses lipid peroxidation in vivo and in vitro”则发现，Nfe2l1过表达可改善肾功能，减轻脂质过氧化和组织病理损伤，显示出保护作用。第四，“Tubular Nfe2l1 overexpression inhibits ferroptosis in CI-AKI”通过RNA测序富集分析和功能实验证实，Nfe2l1过表达能抑制铁死亡关键蛋白（如GPX4、XCT、FPN）的下调，减少铁沉积和脂质过氧化，从而抑制铁死亡。第五，“Tubular Nfe2l1 deficiency potentiates ferroptosis in CI-AKI”进一步验证了Nfe2l1缺失会加剧铁死亡相关表型。第六，“Nfe2l1 overexpression reduces PUFA-containing lipid levels and correlates with ferroptosis protection in renal tubule cells”的脂质组学结果显示，Nfe2l1过表达降低了含多不饱和脂肪酸（PUFA）的磷脂水平，这与铁死亡抵抗相关。第七，“Nfe2l1 transcriptionally represses ACSL4 to Modulate PUFA levels and inhibit ferroptosis in renal tubular cells”揭示了分子机制：Nfe2l1直接结合ACSL4启动子区域，抑制其转录，且该调控不依赖蛋白酶体途径。第八，“Nfe2l1 modulates ferroptosis through regulating ACSL4”表明，ACSL4抑制剂PRGL493能逆转Nfe2l1敲低导致的铁死亡易感性增加，证实了ACSL4是Nfe2l1下游的关键效应分子。最后，“Therapeutic protective effect of Nfe2l1 activator RUN-47 in CI-AKI”显示，合成的Nfe2l1激活剂RUN-47能通过稳定Nfe2l1蛋白发挥抗氧化和抑制铁死亡的作用，显著缓解CI-AKI模型小鼠的肾损伤。
讨论部分总结指出，该研究首次明确了Nfe2l1在CI-AKI中的保护作用，揭示了其通过转录抑制ACSL4进而调控PUFA代谢和铁死亡的具体分子机制。这一发现不仅拓展了Nfe2l1在肾脏疾病中的功能认知，也为CI-AKI的防治提供了新的靶点——Nfe2l1-ACSL4信号轴。同时，研究证实RUN-47作为Nfe2l1激活剂具有良好的治疗前景，为克服顺铂肾毒性提供了潜在的临床转化策略。研究结论强调，Nfe2l1是肾小管铁死亡的关键抑制因子，靶向激活Nfe2l1或抑制ACSL4可能是治疗顺铂诱导急性肾损伤的有效途径。
