IF 14.5：中山大學藥學院劉培慶/路靜團隊揭示SNX3-TFRC-鐵死亡軸正向調控dox誘導的心肌病
2023年8月，中山大學藥學院劉培慶/路靜研究團隊在Acta Pharmaceutica Sinica B（IF14.5）期刊發表題為“Sorting nexin 3 exacerbates doxorubicin-induced cardiomyopathy via regulation of TFRC-dependent ferroptosis”的研究論文。文章揭示了SNX3通過直接相互作用促進轉鐵蛋白受體TFRC的再循環，破壞鐵穩態，增加鐵積累，觸發鐵死亡，在dox誘導性心肌病中形成SNX3-TFRC-鐵死亡正調控軸，研究結果為dox誘導的心肌病提供了一種新的有效治療策略。
研究背景
阿霉素（Dox）是一種蒽環類藥物，被廣泛用于治療各種惡性腫瘤，然而，dox的臨床應用受到其劑量依賴的心臟毒性限制，這種作用常伴隨心肌細胞的死亡，鐵死亡是一種新發現的程序性細胞死亡類型，參與dox誘導性心肌病的發生和發展。排序連接蛋白3（Sorting Nexin 3，SNX3）是逆轉運復合體（retromer complex）的一個組成部分，已被確定為病理性心肌肥厚的一個有希望的治療靶點，然而，SNX3在dox誘導的心肌病中的具體作用和機制目前尚未闡明。
研究結果
1、SNX3與dox誘導的鐵死亡和心肌病的發生有關
研究人員利用dox誘導心肌病小鼠模型，發現dox誘導的心肌細胞中鐵死亡加重，使用鐵死亡抑制劑和鐵螯合劑均能顯著阻斷dox誘導的心肌細胞死亡，此外，在dox誘導的心肌病小鼠和dox處理的NRCM中，SNX3的mRNA和蛋白水平顯著降低，表明SNX3在體內外均與dox誘導的鐵死亡和心肌病的發生有關。在心臟SNX3缺乏的Snx3-cKO小鼠中，dox誘導的鐵死亡和心肌病得到顯著改善；為了進一步研究SNX3是否與dox誘導的心肌病有關，研究人員給予Snx3-cTg小鼠dox治療。分析發現，SNX3過表達加重了dox誘導的ROS和鐵離子積累，并導致了更加嚴重的心肌病，表明Snx3-cTg小鼠對dox誘導的鐵死亡和心肌損傷更敏感。
心臟特異性Snx3過表達加重dox誘導的鐵死亡和心肌病
2、SNX3通過誘導心肌細胞鐵死亡加重dox誘導的心肌病
接下來，研究人員進行了體外實驗，進一步證實SNX3在dox誘導心肌病進展中的作用。在Dox治療前，使用Ad-SNX3及Ad-shSNX3（維真助力）感染NRCMs，成功實現了SNX3的過表達及敲低，檢測結果顯示SNX3過表達增強了細胞內脂質過氧化和總ROS水平，導致NRCM中FerroOrange熒光強度顯著增加以及線粒體萎縮和破裂，然而，SNX3缺失減輕了這些效應。值得注意的是，Ad-shSNX3對dox處理的NRCM中鐵死亡的保護作用被鐵死亡激活劑erastin消除，而Ad-SNX3造成NRCMs中線粒體形態損傷、Fe2+和脂質過氧化產物增強，在很大程度上被鐵死亡抑制劑逆轉。上述數據表明SNX3通過誘導鐵死亡加重dox誘導的心肌病。
SNX3通過促進NRCMs鐵死亡加重dox誘導的心肌病
3、SNX3通過直接相互作用促進TFRC再循環引發鐵死亡
最后，研究人員探討了SNX3在dox誘導的心肌病中促進鐵死亡的潛在機制。TFRC被認為是鐵穩態的關鍵內源性調節劑，co-IP實驗證實了SNX3在NRCM中與TFRC相互作用，激光掃描共聚焦分析發現TFRC蛋白定位于溶酶體中，過表達SNX3顯著增加了PM中TFRC的蛋白水平，敲低SNX3則降低PM中TFRC的含量，表明SNX3將TFRC從溶酶體轉運到PM中。將攜帶sh-TFRC或sh-NC的AAV9載體（維真助力）通過心肌內注射遞送至Snx3-cTg小鼠的左心室，在TFRC沉默后，SNX3過表達誘導的心臟鐵積累和MDA含量被顯著抑制，小鼠的心肌功能也得到了改善。體外實驗進一步證實了SNX3通過特定的TFRC依賴性鐵攝取途徑加劇鐵死亡。綜上所述，這些數據表明，SNX3通過調節dox誘導的心肌病中TFRC的轉運來介導鐵死亡，抑制或誘導TFRC分別可以改善或加劇SNX3誘導的鐵死亡。
SNX3通過促進TFRC依賴性鐵死亡加重dox誘導的心肌病
結論
研究揭示了SNX3/TFRC軸在觸發鐵介導的鐵死亡中起著至關重要的作用，并且通過靶向SNX3為dox誘導的心肌病提供了一種潛在的治療策略。
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