氧化自身DNA與急性腎損傷的研究之A20如何精準(zhǔn)調(diào)控炎癥反應(yīng)

急性腎損傷（AKI）是一種嚴(yán)重的疾病，其特征是腎功能迅速喪失，導(dǎo)致死亡率高。盡管多種因素可以引發(fā)AKI，但其病理生理學(xué)往往涉及細(xì)胞死亡、組織損傷和炎癥等共同因素。細(xì)胞死亡后，危險(xiǎn)相關(guān)分子模式（DAMPs）和促炎因子會(huì)釋放到細(xì)胞外，導(dǎo)致繼發(fā)性細(xì)胞死亡和組織損傷進(jìn)一步加劇。自身DNA作為DAMPs的一種，來(lái)源于死亡的細(xì)胞，在癌癥、創(chuàng)傷和病毒感染等病理?xiàng)l件下都會(huì)存在。在氧化應(yīng)激和炎癥條件下，自身DNA容易被氧化，形成氧化DNA（ox-dsDNA）。ox-dsDNA具有抗降解的特性，并能激活STING信號(hào)通路和NLRP3炎癥小體，從而加劇炎癥反應(yīng)和組織損傷。

本研究由四川大學(xué)華西醫(yī)院邵彬、張平、郭應(yīng)強(qiáng)共同通訊在《Signal transduction and targeted therapy》上發(fā)表論文，本研究聚焦于死亡細(xì)胞釋放的自身DNA在AKI進(jìn)展中的作用，并探索了泛素編輯酶A20如何調(diào)節(jié)自身DNA介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，為AKI的治療提供了新的思路和策略，有望為AKI患者帶來(lái)新的希望。

研究材料
在這項(xiàng)研究中，研究人員使用了A20^flox/flox小鼠模型（由賽業(yè)生物提供）、人類(lèi)血清樣本、細(xì)胞系（如L929、HEK293T、iBMDM）以及各種分子生物學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了探索氧化自身DNA在AKI中的作用，并發(fā)現(xiàn)A20通過(guò)抑制STING信號(hào)通路和NLRP3介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡來(lái)減輕AKI的目標(biāo)。

研究方法
本研究采用多種技術(shù)，包括RNA測(cè)序、蛋白質(zhì)印跡、免疫熒光染色、共免疫沉淀、生物層干涉分析、質(zhì)譜分析、實(shí)時(shí)定量PCR、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定、乳酸脫氫酶釋放測(cè)定、DNA損傷8-OH-dG ELISA測(cè)定、基因敲除和過(guò)表達(dá)、病毒載體構(gòu)建和注射等，以探究A20在氧化自身DNA介導(dǎo)的急性腎損傷炎癥中的作用機(jī)制。

技術(shù)路線

1. 發(fā)現(xiàn)氧化自身DNA在AKI小鼠和患者血清中積累，并通過(guò)激活cGAS-STING通路和NLRP3炎癥小體加劇AKI進(jìn)展。
2. 確認(rèn)A20是響應(yīng)氧化自身DNA刺激的關(guān)鍵分子，并通過(guò)抑制STING信號(hào)通路和NLRP3介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡來(lái)減輕AKI發(fā)展。
3. 評(píng)價(jià)A20衍生的肽（P-II）也能顯著減輕氧化自身DNA誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡并改善AKI小鼠的生存和腎損傷。
4. 闡明A20通過(guò)與NEK7競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，從而抑制NLRP3炎癥小體，并通過(guò)Lys140位點(diǎn)干擾NEK7與NLRP3復(fù)合物的相互作用。

研究結(jié)果
1. 氧化自身DNA促進(jìn)急性腎損傷的進(jìn)展
該研究首先證實(shí)了急性腎損傷（AKI）患者和動(dòng)物模型中存在氧化自身DNA的釋放。研究人員發(fā)現(xiàn)，AKI小鼠和患者的血清中DNA水平顯著升高，并且腎組織中8-羥基-2'-脫氧鳥(niǎo)苷（8OH-dG）水平也顯著升高，這表明DNA發(fā)生了氧化。免疫熒光染色結(jié)果顯示，氧化自身DNA被巨噬細(xì)胞吞噬，提示巨噬細(xì)胞可能通過(guò)激活氧化自身DNA誘導(dǎo)的信號(hào)通路進(jìn)一步放大炎癥和組織損傷。

圖1 自身DNA被氧化并釋放在急性腎損傷患者和動(dòng)物模型中

2. 氧化自身DNA釋放激活STING信號(hào)通路，促進(jìn)AKI的發(fā)展
研究人員進(jìn)一步探究了氧化自身DNA是否通過(guò)激活STING信號(hào)通路來(lái)加劇AKI的進(jìn)展。他們發(fā)現(xiàn)，AKI小鼠腎組織中STING信號(hào)通路相關(guān)蛋白的表達(dá)水平顯著升高，并且促炎細(xì)胞因子的mRNA水平也升高。在體外實(shí)驗(yàn)中，氧化自身DNA刺激也顯著增加了STING信號(hào)通路相關(guān)蛋白的表達(dá)水平，并伴隨著Cxcl10和Ifn-β mRNA水平的升高以及CXCL10和IFN-β的過(guò)度分泌。此外，使用STING基因敲除小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Sting−/−小鼠在注射順鉑和AAI后，CXCL10和IFN-β的分泌減少，生存率提高，血清肌酐水平降低。然而，抑制STING通路僅適度改善了AKI小鼠的生存率和腎損傷。

圖2 Ox-self-DNA通過(guò)激活STING信號(hào)通路促進(jìn)AKI進(jìn)展

3. 氧化自身DNA釋放誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的焦亡，促進(jìn)AKI的發(fā)展
研究人員進(jìn)一步研究了氧化自身DNA釋放是否促進(jìn)順鉑誘導(dǎo)的AKI中的焦亡。他們發(fā)現(xiàn)，自身DNA處理的BMDMs中N末端孔形成蛋白GSDMD片段（GSDMD-NT）的水平顯著升高，這是焦亡的關(guān)鍵執(zhí)行者。同時(shí)，IL-1β和LDH的釋放也升高。有趣的是，氧化自身DNA（Cis-DNA和AA-DNA）比PBS-DNA在誘導(dǎo)焦亡方面表現(xiàn)出更強(qiáng)的能力。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，預(yù)先用GSDMD抑制劑二硫化鉬處理的AKI小鼠的生存率得到改善，其效果與DNase I治療組相當(dāng)。此外，NEK7的表達(dá)水平在各種氧化自身DNA和氧化dsDNA90（陽(yáng)性對(duì)照）條件下均升高。NLRP3信號(hào)通路抑制劑MCC950顯著降低了氧化自身DNA處理后GSDMD的裂解，并且MCC950治療也改善了用腎毒性藥物治療的小鼠的生存率和腎小管損傷。因此，NLRP3炎癥小體在氧化自身DNA促進(jìn)AKI進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用。

圖3 Ox-self-DNA通過(guò)促進(jìn)焦亡促進(jìn)AKI的進(jìn)展

4. A20是氧化自身DNA刺激反應(yīng)的關(guān)鍵分子
為了尋找能夠限制氧化自身DNA引起的過(guò)度炎癥的分子，研究人員使用了A20^flox/flox小鼠模型（由賽業(yè)生物提供）構(gòu)建了A20^myel-KO小鼠，并對(duì)用氧化dsDNA90處理的BMDMs進(jìn)行了RNA測(cè)序。KEGG通路分析顯示，氧化DNA處理組中細(xì)胞質(zhì)DNA傳感通路、NOD樣受體信號(hào)通路和NF-κB信號(hào)通路被高度富集。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，氧化DNA刺激導(dǎo)致Tnfaip3（編碼A20）的表達(dá)顯著上調(diào)。此外，用cyclic dinucleotides (CDNs)刺激BMDMs也觀察到Tnfaip3的顯著上調(diào)，并且KEGG通路分析也顯示CDNs處理組中NOD樣受體信號(hào)通路和NF-κB信號(hào)通路被高度富集。同時(shí)，A20^myel-KO小鼠的巨噬細(xì)胞對(duì)氧化自DNA刺激更敏感，STING信號(hào)通路相關(guān)蛋白的表達(dá)水平升高。這些數(shù)據(jù)表明，STING信號(hào)通路和NLRP3炎癥小體之間可能存在潛在的關(guān)聯(lián)。基于以上推斷，研究人員發(fā)現(xiàn)A20的表達(dá)水平隨時(shí)間增加，并且A20的表達(dá)增加與NF-κB或STING信號(hào)通路的激活有關(guān)，它可以保護(hù)腎臟免受炎癥和組織損傷。

圖4 A20是響應(yīng)ox-DNA的關(guān)鍵分子

圖5 A20抑制STING信號(hào)通路的激活

論文結(jié)論
本研究發(fā)現(xiàn)，在急性腎損傷（AKI）患者和動(dòng)物模型中，氧化自身DNA水平升高，加劇了AKI的進(jìn)展，而A20在急性腎損傷（AKI）中通過(guò)抑制STING信號(hào)通路和NLRP3介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡來(lái)減輕氧化自身DNA介導(dǎo)的炎癥。這項(xiàng)研究揭示了A20減輕氧化自身DNA介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)中的新機(jī)制，并為AKI提供了新的治療策略。

[1]Li, H., Wu, Y., Xiang, L. et al. A20 attenuates oxidized self-DNA-mediated inflammation in acute kidney injury. Sig Transduct Target Ther 10, 154 (2025). https://doi.org/10.1038/s41392-025-02194-y