急性肾损伤(AKI)是一种严重的全球健康问题,其特征是肾功能突然下降,与较高的发病率和死亡率相关。据估计,全球每年约有1330万患者受到影响[1],[2]。肾缺血-再灌注(I/R)损伤在临床环境中很常见,包括肾移植、心血管手术和医院获得性AKI。病理生理学上,肾I/R损伤涉及氧化还原失衡、线粒体功能障碍、炎症级联反应和铁死亡,最终导致肾小管损伤和器官衰竭[3]。如果不及时干预,肾I/R损伤可能导致移植后移植物功能延迟和免疫介导的排斥反应[4]。目前的治疗策略仅限于管理根本病因、进行肾替代治疗和支持性护理,对预后的改善作用有限[5]。因此,寻找新的AKI治疗靶点并开发缓解损伤和促进恢复的药物至关重要。
与凋亡和坏死不同,铁死亡的特点是Fe2+驱动的芬顿反应、还原型谷胱甘肽(GSH)的丢失以及谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)的功能障碍[6],[7]。铁死亡在I/R损伤中起着重要作用,它介导肾小管上皮细胞的死亡[8],[9]。抑制铁死亡可以通过抑制脂质过氧化和保护肾功能来减轻I/R-AKI模型中的肾损伤[10]。最近的研究发现了I/R-AKI中铁死亡的上游调控因子,包括控制铁代谢和脂质重塑的通路,这些通路最终都作用于GPX4依赖的防御机制[11]。这些进展表明铁死亡是肾I/R中一个可行的治疗靶点,强调了识别可操作的上游调控因子的必要性。
核因子红细胞2相关因子2(NRF2/NFE2L2)是氧化应激反应的主要转录调控因子[12],[13],它协调维持细胞氧化还原稳态的基因。生理上,NRF2与Kelch样ECH相关蛋白1(KEAP1)结合,促进NRF2的泛素化及其随后的降解。在氧化应激期间,KEAP1发生构象变化,从而阻碍NRF2的泛素化,使其能够稳定并转运到细胞核内激活细胞保护基因的转录[13],[14],[15]。此外,NRF2被认为是重要的抗铁死亡调节因子[16]。首先,它上调溶质载体家族7成员11(SLC7A11)的表达,从而增加细胞内GSH水平并抑制铁死亡[17]。其次,NRF2调节GPX4的表达,后者是一种关键的酶,可抑制脂质过氧化,从而抑制铁死亡[18]。因此,NRF2在肾I/R损伤中起保护作用。相关研究表明,Nrf2敲除小鼠在I/R损伤后表现出显著的肾功能下降和抗氧化能力减弱[19],[20]。除了依赖于KEAP1亲电修饰的经典NRF2激活策略外,还出现了一种新的方法,即通过靶向KEAP1的Kelch口袋来选择性地抑制KEAP1–NRF2蛋白-蛋白相互作用(PPI),该口袋能识别NRF2的降解基序[21]。这类非共价KEAP1–NRF2 PPI抑制剂正在积极开发中,作为一种更具选择性的稳定NRF2的方法,但Kelch口袋的参与是否能有效抑制铁死亡和减轻肾I/R损伤尚不明确。因此,针对NRF2通路是一种有前景的治疗策略。
与合成化合物相比,天然生物活性物质通常在体内具有更好的生物相容性[22],[23]。木犀草素(Lut)是一种存在于Lonicera japonica花中的黄酮苷,具有多种生物活性,包括抗炎、抗氧化和细胞保护作用[24],[25]。先前的研究表明,黄酮类化合物在肾I/R损伤中具有显著的保护作用[10],[26],[27]。最新证据还表明,木犀草素预处理可以保护新生大鼠的心肌细胞免受缺氧损伤[28]。在另一项研究中,木犀草素在脑缺血损伤中的保护作用依赖于NRF2[29]。然而,木犀草素对肾I/R损伤的影响及其是否涉及NRF2激活仍不清楚。
尽管人们对肾I/R损伤中的铁死亡和NRF2信号通路的认识日益增加,但直接调节KEAP1–NRF2轴是否是有效抑制铁死亡和减轻肾损伤的策略仍不清楚。特别是,天然黄酮类化合物木犀草素在肾I/R损伤中的作用及其与KEAP1的潜在分子相互作用尚未明确。因此,我们假设木犀草素直接作用于KEAP1,从而稳定并激活NRF2,进而抑制铁死亡并保护肾脏免受I/R损伤。为了验证这一假设,我们使用了互补的肾I/R损伤小鼠模型和HK-2细胞的体外缺氧/复氧(H/R)模型,结合转录组分析、生化和组织学分析以及分子相互作用检测,以明确木犀草素介导的肾保护机制。