蛋白酶3在急性肺损伤相关的细胞铁死亡中的作用及机制研究

赵红菲^1,2 刘欢^1,2 邵雅^1,2 赵梓含^1,2 张诗悦^1,2 赵宏润^1,2 刘悦辛^1,2 成天然^1,2 孙露^1,2 席静雯^1,2 王彤^1,2 许元富^1,2*

(¹中国医学科学院血液病医院(中国医学科学院血液学研究所), 北京协和医学院, 实验血液学国家重点实验室, 国家血液系统疾病临床医学研究中心, 细胞生态海河实验室, 天津 300020; ²天津医学健康研究院, 天津 301600)

摘要 :

该研究探讨了蛋白酶3(proteinase 3, PRTN3)在脓毒症诱发的急性肺损伤中的作用及其潜在调控机制。研究中采用腹腔注射不同剂量的LPS(50 mg/kg和10 mg/kg)分别来诱导WT小鼠及Prtn3基因敲除小鼠(Prtn3–/–)脓毒症模型和急性肺损伤(acute lung injury, ALI)模型; 采用血常规分析各组小鼠肺泡灌洗液中的各系血细胞的数目和比例, 采用qRT-PCR分析小鼠肺组织炎症因子及铁死亡相关基因表达变化。通过免疫荧光、ELISA和qRT-PCR分析Prtn3缺失对铁死亡激动剂(RSL3)处理的中性粒细胞铁死亡的影响。RNA测序分析Prtn3调控中性粒细胞铁死亡的潜在分子机制。结果显示, Prtn3缺失显著提高了LPS诱导的脓毒症小鼠的总体生存率(P<0.05); 组织病理学、血常规结果表明Prtn3基因缺失显著缓解了脓毒症相关急性肺损伤的病理改变和炎症反应(P<0.05);qRT-PCR结果显示, Prtn3–/–+LPS小鼠肺组织中Slc7a11、Gpx4等铁死亡标志物的表达水平明显高于WT+LPS组。体外细胞实验结果显示, RSL3处理的中性粒细胞中铁水平、脂质过氧化产物4-HNE和MDA的水平均呈剂量依赖性升高(P<0.05); ELISA、免疫荧光及qRT-PCR结果显示, Prtn3的敲除抑制了RSL3诱导的铁积累, 显著提高了Gpx4水平, 降低了脂质过氧化产物含量。RNA测序分析结果显示: RSL3+Prtn3–/–组中与ROS代谢途径、炎症反应、TNF信号通路、Toll-like receptor信号通路、NF-kappa B信号通路和严重的炎症感染等相关的基因表达发生了显著改变。综上所述, Prtn3缺失能通过抑制中性粒细胞的铁死亡, 显著减轻脓毒症所诱导的急性肺损伤, 而通过降低Prtn3的表达水平来抑制细胞铁死亡是一种新的减轻脓毒症所致ALI的有效策略。

CSTR: 32200.14.cjcb.2025.05.0002