TGR5通过抑制铁死亡（ferroptosis）以及cAMP/PKA/Nrf2信号通路，减轻肾脏缺血-再灌注损伤

本研究通过临床样本和动物/细胞模型，发现TGR5在AKI和CKD中表达下调，激活TGR5可通过cAMP/PKA/Nrf2通路抑制铁依赖性细胞死亡，减轻肾损伤，为治疗提供新靶点。

周苏涵|王红红|朱欢欢|向世龙|张敏静|王美芳|冯伟莲|余桂珍|李炳杰|蔡芳豪|周静仪|李铮|朱润志|严翔|陈江华|赖恩银|张根生|韩飞

浙江大学医学院附属第一医院肾脏疾病中心；浙江省肾脏疾病预防与控制技术重点实验室

摘要

背景

新兴证据强调了铁死亡（ferroptosis）在急性肾损伤（AKI）和慢性肾疾病（CKD）病理生理学中的关键作用。核因子红系2相关因子2（Nrf2）通过涉及武田G蛋白偶联受体5（TGR5）的途径被激活，已成为抑制铁死亡的潜在治疗靶点。

方法

我们评估了AKI患者的肾脏TGR5表达和尿液中TGR5的排泄情况，以及在缺血-再灌注（IR）损伤引起的AKI及其后续CKD的体内（小鼠）和体外（细胞）模型中的情况。并与肾功能标志物进行了相关性分析。使用人肾近端小管上皮细胞（HK-2）和人脐静脉内皮细胞（HUVECs）建立了细胞损伤模型。使用TGR5激动剂INT-777来激活TGR5信号通路。通过透射电子显微镜观察肾脏组织和细胞的形态变化，并使用商业试剂盒定量检测细胞内亚铁离子（Fe²⁺）、活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）的水平。

结果

在AKI患者和实验模型中观察到肾脏TGR5表达降低和尿液中TGR5排泄增加，这两者都与肾功能受损显著相关。重要的是，TGR5激动剂INT-777的治疗激活了TGR5/cAMP/PKA/Nrf2通路，抑制了氧化应激和铁死亡，从而减轻了小管上皮细胞和内皮细胞的同步损伤。

结论

本研究为AKI及其后续CKD中的铁死亡机制提供了新的见解，确定TGR5是一个有前景的治疗靶点。

引言

急性肾损伤（AKI）是一种全球常见的临床综合征，其特征是肾功能突然下降，每年影响约1330万人，并在死亡率、进展为慢性肾疾病（CKD）和医疗成本方面造成巨大负担（Cai等人，2024a）。尽管其临床严重性较高，但有效的AKI治疗方法仍然有限，这突显了对其病理生理学进行更深入理解的必要性（Chen等人，2024）。AKI的标志性特征包括肾小管细胞损伤和内皮损伤，这些损伤会引发不适应的修复过程和再生不完全（Iba等人，2024；Lee等人，2024；Wang等人，2024）。越来越多的证据表明，铁死亡——一种依赖铁和活性氧（ROS）的调控性细胞死亡形式——是AKI中肾单位丢失的关键因素（Xu等人，2023；Yang等人，2024）。肾脏对铁死亡的独特敏感性突显了其作为治疗靶点的潜力（Zhang等人，2024a）。

虽然抑制铁死亡（例如使用ferrostatin-1，Fer-1）已在临床前模型中显示出减轻AKI的效果，但其临床转化受到Fer-1代谢不稳定性和有限治疗效果的阻碍（Wang等人，2021）。核因子红系2相关因子2（Nrf2）信号通路是氧化还原平衡、铁代谢和脂质过氧化的中心调节因子（Zhang等人，2016；Zhou等人，2021），并在最近的研究中越来越多地被证明在调节AKI中的铁死亡中起作用（Cai等人，2024b；Hu等人，2022；Ma等人，2024）。Nrf2的药理学激活（例如通过Keap1-Nrf2相互作用的抑制剂）具有治疗潜力，但由于副作用（如脱靶效应和不良药代动力学）限制了其临床应用（Zhuang等人，2021）。因此，寻找安全有效的Nrf2通路激活剂仍然是一个优先事项。

值得注意的是，武田G蛋白偶联受体5（TGR5）在肾小管和内皮中高度表达（Fang等人，2024），最近被发现是一种细胞保护通路的调节因子。据报道，激活TGR5可以在多种病理情况下减轻肾损伤，包括糖尿病肾病（Fang等人，2024；Wang等人，2016）、去氧皮质酮醋酸（DOCA）盐性高血压（Xu等人，2025a）和缺血性AKI（Han等人，2021）。最近的研究进一步表明，TGR5可以激活Nrf2以对抗神经元缺氧/再氧合损伤模型（Jia等人，2022）和肝病（Yang等人，2021；Zhuang等人，2021）中的氧化应激。鉴于AKI和这些疾病具有共同的氧化还原敏感性机制，我们假设TGR5可能通过Nrf2激活来抑制铁死亡从而在AKI中提供保护。

在这项研究中，我们全面评估了TGR5在缺血-再灌注（IR）诱导的AKI中的治疗潜力，这是AKI的主要临床病因之一。通过整合来自患者活检分析的临床证据与小鼠IR诱导的AKI模型以及人肾小管（HK-2）和内皮（HUVEC）细胞系统的机制研究，我们阐明了TGR5激活如何通过Nrf2介导的铁死亡抑制来减轻肾损伤。我们的发现不仅确立了TGR5作为一个有前景的治疗靶点，还提出了一种以氧化还原为中心的策略，将机制见解转化为AKI管理的潜在临床应用。

研究人群和伦理批准

这项前瞻性研究在浙江大学医学院附属第一医院的肾脏疾病中心进行。2023年9月至2024年9月期间，回顾性地招募了14名被诊断为AKI的患者。AKI的诊断依据Kidney Disease Improving Global Outcomes（KDIGO）标准确定，并在可能的情况下通过肾组织病理学评估进一步确认。14名年龄和性别匹配的健康志愿者作为对照组

AKI和CKD模型中TGR5表达下调

与健康对照组相比，AKI患者的肾脏TGR5表达较低（图1a，b）。免疫染色显示TGR5主要定位于小管上皮细胞和血管内皮细胞中。肾脏TGR5水平与Scr和Cystatin C（CyC）呈负相关（图S1a和b），与估算的肾小球滤过率（eGFR）呈正相关（图1c，d）。同时，AKI患者的尿液TGR5水平升高（图1e），并与...

讨论

我们的研究表明，TGR5是AKI及其后续CKD的潜在治疗靶点。TGR5的药理学激活通过减少氧化应激标志物来减轻IR诱导的AKI，在H/R期间保护HK-2和HUVECs免受细胞损伤，并通过维持GPX4表达和减少铁积累在体内和体外有效抑制铁死亡。从机制上看，我们的数据表明TGR5激活了cAMP/PKA/Nrf2信号通路。

CRediT作者贡献声明

严翔：撰写 – 审稿与编辑，监督。朱欢欢：方法学，正式分析，数据管理。朱润志：撰写 – 审稿与编辑，监督。王红红：研究，正式分析，数据管理。张敏静：研究，正式分析，数据管理。陈江华：撰写 – 审稿与编辑，监督。向世龙：正式分析，数据管理。张根生：撰写 – 审稿与编辑，监督，概念构思。王美芳：方法学，数据

利益冲突声明

无利益冲突声明。

数据可用性

完整数据集可应要求提供。如有进一步咨询，请联系相应作者。

利益冲突声明

☒ 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（82200746、82200781、82100795、82300852）和浙江省自然科学基金的华东医学联合基金（项目编号LHDMY23H100004）的支持。