zheng et al. 的研究于2018年发表在期刊《Cell Death and Disease》，题目为“Iron overload promotes mitochondrial fragmentation in mesenchymal stromal cells from myelodysplastic syndrome patients through activation of the AMPK/MFF/DRP1 pathway”。本研究主要作者包括Qingqing Zheng、Youshan Zhao、Juan Guo等，他们均来自上海交通大学附属第六人民医院血液科。以下是对该研究的详细学术报告。
该研究聚焦于骨髓增生异常综合征（Myelodysplastic Syndrome, MDS）患者骨髓间充质干细胞（Mesenchymal Stromal Cells, MSCs）的损伤机制。MDS是一种血液恶性疾病，其特征是异质性克隆性病变、骨髓造血功能低下、外周血细胞减少以及向急性髓细胞性白血病转化的风险。文献报道，50%-80%的MDS患者存在铁过载（Iron Overload, IO）的问题，铁过载对造血干细胞/祖细胞（Hematopoietic Stem/Progenitor Cells, HSPCs）和骨髓微环境造成损害，显著影响患者的总生存和无白血病生存。然而，目前针对铁过载在骨髓间充质干细胞功能损伤中的具体机制研究有限，本研究旨在明确铁过载对MDS来源骨髓间充质干细胞的分子损伤机制，特别是AMPK/MFF/DRP1通路在其中的作用。
研究以MDS患者骨髓间充质干细胞（MDS-MSCs）为研究对象，并利用铁铵柠檬酸盐（Ferric Ammonium Citrate, FAC）体外诱导建立铁过载模型。进一步通过添加铁螯合剂去铁胺（Desferrioxamine, DFO）、抗氧化剂N-乙酰-L-半胱氨酸（N-acetyl-L-cysteine, NAC）及过氧化氢酶（Catalase），验证了ROS（活性氧物质）在MSC损伤过程中的作用。
关键实验： 1. 凋亡和细胞活力检测：通过Annexin V/PI染色和细胞活力计数分别评估MSC的凋亡比例和存活率。 2. 线粒体动态变化与自噬检测：利用共聚焦显微镜观察线粒体形态，用LC3、Beclin-1、ATG5和ATG7等自噬相关蛋白检测自噬水平。 3. ATP含量和电子传递链（Electron Transport Chain, ETC）活性测定：通过微孔板检测仪分析ATP浓度，并评估ETC复合体II/III活性。
研究检测了AMPK/ACC信号通路的活化情况，包括AMPKα和其下游蛋白乙酰辅酶A羧化酶（Acetyl Coenzyme A Carboxylase, ACC）的磷酸化水平。实验结合CRISPR/Cas9技术构建了AMPK双敲除细胞系（AMPK DKO），以验证AMPK在铁过载引起的细胞损伤中的作用。
实验分析了线粒体裂变因子（Mitochondrial Fission Factor, MFF）和动力相关蛋白1（Dynamin-related protein 1, DRP1）的表达和活化水平。通过敲低MFF基因，研究了其在铁过载诱导的线粒体裂变和细胞功能变化中的作用。
研究收集了81名未接受治疗的MDS患者和28名健康供体的骨髓间充质干细胞，分为低危组和高危组，探讨铁过载对于患者MSCs损伤的临床特征与机制。
实验结果表明，FAC诱导的铁过载模型中，细胞内铁含量显著增加，伴随高水平的ROS、较高的凋亡率和较低的细胞活力。进一步添加ROS抑制剂（NAC和Catalase）能减轻上述效应，显示铁过载通过ROS升高损伤MSCs。
研究发现，FAC诱导的铁过载下，MSC的ATP含量显著下降，同时伴随ETC复合体II/III活性受抑。加入DFO、NAC及Catalase后，能恢复ATP水平并改善ETC活性。
通过共聚焦显微镜观察，FAC处理后，MSC中线粒体呈现高度片段化，同时自噬水平显著升高，与LC3-II、Beclin-1等自噬相关蛋白的表达增强一致。添加DFO、NAC和Catalase后，线粒体裂变和自噬水平均显著减轻。
实验表明，铁过载条件下AMPK信号通路显著激活，包括AMPK Thr172和ACC Ser79的磷酸化水平上升。AMPK DKO细胞系中，该激活效应及线粒体裂变、自噬现象显著减轻。此外，敲低MFF基因后，即使AMPK/ACC信号被激活，MSC依旧未出现明显的线粒体裂变，证明AMPK通过MFF/DRP1通路调控铁过载诱导的线粒体裂变。
临床数据进一步支持了铁过载在MDS-MSCs损伤中的作用。通过实验分析，发现铁过载显著提高了MDS-MSCs的凋亡率、ROS水平，同时降低ATP浓度。更重要的是，与健康供体MSC相比，MDS-MSCs中AMPK和MFF的信号活性显著增强。抗氧化剂和铁螯合剂能够有效缓解这些现象。
该研究系统揭示了铁过载通过活性氧介导的AMPK/MFF/DRP1通路，引起骨髓间充质干细胞的线粒体裂变与功能障碍。通过抑制该通路，能够显著改善铁过载对MDS-MSCs造成的损害。研究为理解MDS病理中的骨髓微环境损伤机制提供了重要的理论支撑，同时也为铁过载相关病理状态的临床干预提供了潜在的线索。
本研究不仅明确了铁过载对骨髓间充质干细胞的损伤机制，还为MDS患者的治疗提供了潜在的靶点，希望未来能基于这一发现开发出更有效的治疗方案。