《Free Radical Biology and Medicine》：Inhibition of HO-1 alleviates cardiac fibrosis by improving ferroptosis-mediated aberrant autophagy
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孔成宇 | 刘汉宇 | 江淑霞 | 何耀轩 | 胡润格 | 王浩书 | 冈敬宜 | 朱琳 | 于彤 | 庞萍 | 丁大民 | 薛慧霞 | 周宇红 | 山红丽中国上海工程技术大学化学与化学工程学院前沿医学前沿医学技术研究所心血管非编码RNA成药性科学研究中心，邮编201620摘要心
孔成宇 | 刘汉宇 | 江淑霞 | 何耀轩 | 胡润格 | 王浩书 | 冈敬宜 | 朱琳 | 于彤 | 庞萍 | 丁大民 | 薛慧霞 | 周宇红 | 山红丽
中国上海工程技术大学化学与化学工程学院前沿医学前沿医学技术研究所心血管非编码RNA成药性科学研究中心，邮编201620
摘要
心脏纤维化是心血管疾病的主要病理特征，也是心室重塑和心力衰竭的关键驱动因素，但由于对其机制的理解不完全，有效的治疗策略仍然有限。血红素加氧酶-1（HO-1）是一种关键的氧化还原调节酶，最近被发现与心脏损伤有关。然而，它通过调控铁死亡（ferroptosis）在心脏纤维化中的作用仍不清楚。本研究系统地探讨了HO-1介导的铁死亡对心脏纤维化进展的影响。通过结扎左前降支冠状动脉诱导心肌梗死，并用转化生长因子-β1（TGF-β1）刺激心脏成纤维细胞以引起纤维化。铁死亡显著被激活，同时伴有亚铁离子（Fe2+）积累增加、活性氧（ROS）生成增强以及脂质过氧化水平升高。抑制铁死亡显著减轻了纤维化反应并改善了心脏功能。从机制上看，抑制铁死亡通过纠正溶酶体异常和使LC3B及p62的积累恢复正常来恢复自噬流程。此外，在纤维化条件下，HO-1显著上调，促进了铁死亡和心肌纤维化。HO-1的激活通过触发与铁死亡相关的自噬功能障碍导致心肌纤维化，而HO-1的抑制则减轻了铁死亡损伤，恢复了自噬平衡，并减少了纤维化。阻断自噬消除了HO-1抑制的保护作用，表明HO-1介导的铁死亡的抗纤维化作用依赖于自噬活性。这些发现揭示了HO-1介导的铁死亡通过破坏自噬平衡来推动心脏纤维化的新机制，强调了HO-1抑制作为减轻心脏纤维化潜在治疗策略的价值。
引言
心血管疾病（CVDs） continue to represent the predominant contributor to global mortality. From 1990 to 2019, the number of individuals living with CVDs almost doubled, expanding from 271 million to 523 million cases, while CVD-related deaths increased from 12.1 million to 18.6 million [1]. This escalating burden poses a significant challenge to global health and sustainable development [2]. 心脏纤维化是大多数心血管疾病的核心病理特征，促进了疾病进展和不良结局 [3]。其特征是激活的心脏成纤维细胞异常增生和过多的细胞外基质（ECM）沉积，这增加了心肌硬度，损害了收缩功能，并减少了冠状动脉血流储备，最终导致心律失常、心力衰竭或突发性心脏死亡 [4]。目前，针对心脏纤维化的有效治疗策略仍然有限，主要是由于对其潜在机制的了解不充分。因此，阐明驱动心脏纤维化的调控途径并识别新的治疗靶点对于改善心血管疾病预后至关重要。
铁死亡（Ferroptosis）首次定义于2012年，是一种依赖铁的细胞死亡形式，主要由活性氧诱导的脂质过氧化驱动。形态学上，铁死亡细胞表现为质膜完整性丧失、线粒体萎缩、线粒体膜密度增加以及嵴结构减少 [5]、[6]。越来越多的证据表明铁死亡参与了心脏纤维化的发展 [7]、[8]。Wang等人 [9] 证明了在压力 overload 条件下，混合谱系激酶3（MLK3）介导的铁死亡激活是心肌纤维化的重要因素。在治疗上，通过别构激活剂C3激活谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）可以在多柔比星诱导的心肌损伤实验模型中抑制铁死亡并发挥心肌保护作用 [10]。此外，单核细胞趋化蛋白诱导的蛋白1调节铁死亡和心脾之间的通讯，从而在心肌梗死（MI）后保护心脏功能 [11]。GSTM1（一种谷胱甘肽S-转移酶亚型）通过抑制脂质过氧化水平和铁死亡来抑制MI后的心脏纤维化 [12]。这些研究共同强调了铁死亡在心脏纤维化病理进展中的关键作用。
HO-1 是一种关键的抗氧化酶，可催化血红素降解为胆绿素、一氧化碳和亚铁离子 [13]。尽管传统上被认为具有细胞保护作用，但新兴证据表明，过度的HO-1激活可通过铁过载介导的铁死亡引发细胞损伤 [14]。在严重氧化应激条件下，虽然HO-1的过表达可以对抗异丙肾上腺素引发的心肌病提供保护，但它会加重由衰老或压力 overload 引导的心力衰竭 [15]。同样，HO-1的上调通过破坏依赖谷胱甘肽（GSH）的抗氧化防御机制促进了铁死亡，从而导致右心室肥大和肺动脉高压的功能障碍 [16]。HO-1表达的增强也被证明会通过促进铁死亡加剧心脏损伤 [17]。最近有研究报道，环境中的细颗粒物（PM2.5）通过血红素降解诱导的铁过载引发心脏纤维化 [18]。然而，HO-1介导的铁死亡调节心脏纤维化的分子机制尚未完全阐明。
本研究旨在探索HO-1介导的铁死亡在心脏纤维化中的具体作用，并阐明其背后的分子机制。我们发现，HO-1的过度激活通过诱导铁死亡导致自噬功能障碍，从而促进心脏纤维化。抑制HO-1可以通过抑制铁死亡和恢复自噬平衡来减轻心脏纤维化。这些发现将HO-1确定为治疗心脏纤维化的有希望的目标，并为抗纤维化策略的开发提供了新的见解。
章节摘录
动物和实验设计
我们从SPF（北京）生物技术有限公司（北京）购买了6至8周大的雄性C57BL/6J小鼠。动物在标准的无特定病原体（SPF）条件下饲养（温度22 ± 2°C，相对湿度45 ± 5%，12小时光照/黑暗周期），并可自由进食和饮水。所有实验程序均获得了上海工程技术大学动物伦理委员会的批准（伦理审查编号：EST-2024-030；批准日期：2024年7月12日）。
HO-1激活加剧了心脏纤维化中的铁死亡和纤维化
尽管HO-1在调节铁死亡和心脏损伤中起着关键作用，但它对心脏纤维化的具体影响及其背后的分子机制仍需进一步阐明。因此，我们首先在体外和体内纤维化模型中评估了HO-1的表达，随后研究了HO-1激活对心脏纤维化中的铁死亡和纤维化反应的影响。如图1所示，TGF-β1处理的纤维化细胞中HO-1蛋白表达显著上调（
讨论
心脏纤维化是多种心血管疾病（如心肌梗死、心力衰竭和高血压性心肌病）的共同病理结果。其特征是胶原蛋白过度积累和广泛的心肌结构重塑，这导致心室顺应性降低和心脏功能障碍逐渐恶化，最终发展为终末期心力衰竭，严重威胁人类健康 [33]。铁死亡在心脏纤维化中被激活，并起到重要作用
CRediT作者贡献声明
朱琳： 形式分析。冈敬宜： 可视化、形式分析。薛慧霞： 构思。孔成宇： 撰写——初稿、方法学、研究。丁大民： 构思。庞萍： 形式分析、构思。于彤： 项目管理、形式分析。胡润格： 可视化、数据管理。何耀轩： 验证、研究。山红丽： 撰写——审稿与编辑、资源获取、构思。江淑霞： 撰写——
数据获取
如需进一步的数据集，可向相应作者提出合理请求。
资助
本工作得到了国家自然科学基金（项目编号：82470248、82330011）的支持。同时得到了2025年福建省中医药科技重点项目（项目编号：2025ZDB009）和哈尔滨医科大学寒冷地区心血管疾病国家重点实验室（SKLFZCD）开放项目计划（项目编号：HDHY2024002、HDHY2024017）的资助。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。所有作者已审阅并同意发表的手稿版本。
