《journal of cellular and molecular medicine》2025年研究：WDFY4通过LAPTM5/CDC42/MTOR/4EBP1/SLC7A11通路调控铁死亡促进动脉粥样硬化进展

一、研究团队与发表信息

本研究由Shaanxi Provincial People’s Hospital心血管内科的Nier Zhong、Guang Yang团队与Xi’an Central Hospital内分泌科的Xiting Nong合作完成，发表于Journal of Cellular and Molecular Medicine（2025年7月，DOI: 10.1111/jcmm.70729）。研究获陕西省自然科学基金（2024JC-YBMS-670）和陕西省人民医院科研人才计划（2022BJ-16; 2023JY-49）支持。

二、学术背景与研究目标

科学领域：心血管疾病与细胞死亡机制交叉研究。
研究背景：
1. 动脉粥样硬化（Atherosclerosis, AS）是慢性炎症性心血管疾病，全球主要死因之一，其病理特征包括内皮损伤、脂质沉积和炎症反应。
2. 铁死亡（Ferroptosis）是一种铁依赖的调控性细胞死亡形式，以活性氧（ROS）累积和脂质过氧化为特征，与AS进展密切相关。
3. WDFY4是自身免疫疾病的易感基因，前期生物信息学分析提示其可能是AS的枢纽基因（hub gene），但具体机制不明。

研究目标：
- 阐明WDFY4在AS中的作用机制；
- 验证WDFY4是否通过调控铁死亡促进AS进展；
- 探索潜在治疗靶点。

三、研究流程与方法

研究分为体外实验（人主动脉内皮细胞HAECs模型）和体内实验（载脂蛋白E敲除小鼠APOE−/−模型），共7个主要步骤：

1. 细胞模型构建与WDFY4表达验证

• 对象：HAECs，经氧化低密度脂蛋白（ox-LDL，0–200 μg/ml，6–48 h）处理。
  
• 方法：CCK-8检测细胞活力，Western blot（WB）和免疫荧光（IF）验证WDFY4表达。
  
• 关键结果：100 μg/ml ox-LDL处理24小时可显著上调WDFY4（p<0.01），且抑制细胞活力。
  

2. WDFY4敲降对铁死亡的影响

• 干预：慢病毒转染sh-WDFY4敲降WDFY4。
  
• 检测指标：
  
  • 铁代谢：ELISA检测Fe²⁺含量，FerroOrange探针标记游离铁；
    
  • 氧化应激：MDA（丙二醛）、GSH（谷胱甘肽）含量；
    
  • 线粒体形态：透射电镜（TEM）观察线粒体嵴结构；
    
  • 铁死亡标志物：WB检测GPX4、SLC7A11、ACSL4蛋白水平。
    
• 结果：WDFY4敲降抑制ox-LDL诱导的铁死亡（Fe²⁺↓、GSH↑、线粒体损伤减轻）。
  

3. WDFY4与LAPTM5的相互作用

• 预测与验证：
  
  • STRING数据库预测WDFY4与溶酶体跨膜蛋白5（LAPTM5）互作；
    
  • 共免疫沉淀（Co-IP）和免疫荧光共定位证实两者结合。
    
• 功能关联：WDFY4敲降抑制LAPTM5表达（p<0.01）。
  

4. 信号通路机制解析

• 通路验证：WB检测CDC42、mTOR、4EBP1磷酸化水平。
  
• 干预实验：
  
  • CDC42抑制剂ML141加重铁死亡；
    
  • LAPTM5过表达逆转WDFY4敲降的保护作用。
    
• 结论：WDFY4通过LAPTM5抑制CDC42/mTOR/4EBP1通路，下调SLC7A11（胱氨酸转运体），促进铁死亡。
  

5. 体内实验验证

• 模型：APOE−/−小鼠高脂饮食（HFD）诱导AS，注射sh-WDFY4或sh-LAPTM5慢病毒。
  
• 检测：
  
  • 斑块形成：油红O（Oil Red O）和H&E染色；
    
  • 炎症因子：ELISA检测血清TNF-α、IL-1β；
    
  • 铁死亡标志物：主动脉组织WB。
    
• 结果：WDFY4或LAPTM5敲降减少斑块面积、脂质沉积和炎症（p<0.01）。
  

6. 内皮特异性WDFY4敲除小鼠实验

• 模型：CDH5-CreERT2诱导的内皮特异性WDFY4敲除（WDFY4ecko）小鼠。
  
• 结果：WDFY4缺失显著减轻AS，证实内皮细胞中WDFY4的核心作用。
  

7. 数据分析

• 工具：SPSS 22.0和GraphPad Prism 8.0.2；
  
• 统计方法：t检验、单/双因素ANOVA。
  

四、主要结果与逻辑关系

1. WDFY4在AS中高表达：ox-LDL和HFD均上调WDFY4（图1、S1）。
   
2. WDFY4促进铁死亡：敲降后Fe²⁺、ROS、MDA降低，GSH升高（图2、S2）。
   
3. LAPTM5介导通路机制：WDFY4-LAPTM5结合抑制CDC42/mTOR/4EBP1，导致SLC7A11下调（图4–5）。
   
4. 体内一致性：内皮特异性敲除WDFY4减轻AS（图S5）。
   

五、研究结论与价值

科学意义：
- 首次揭示WDFY4通过LAPTM5/CDC42/mTOR/4EBP1/SLC7A11轴调控铁死亡，驱动AS进展；
- 提出WDFY4可作为AS治疗的新靶点。

应用价值：
- 为AS的精准干预提供理论基础；
- 针对铁死亡的药物开发（如WDFY4抑制剂）具有转化潜力。

六、研究亮点

1. 创新机制：发现WDFY4-LAPTM5互作及下游通路在AS中的调控作用；
   
2. 多模型验证：结合细胞、小鼠基因敲除和内皮特异性模型；
   
3. 临床相关性：WDFY4与人类AS样本的生物信息学数据一致（参考文献24）。
   

七、其他重要内容

• 方法学创新：采用FerroOrange探针动态监测Fe²⁺，结合TEM观察线粒体超微结构；
  
• 局限性：未探讨WDFY4在其他细胞类型（如巨噬细胞）中的作用，未来需进一步研究。
  

（注：文中所有术语首次出现时标注英文，如“铁死亡（Ferroptosis）”）