慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者在病程晚期前常常并无明显症状，导致其预后通常较差。因此，中国医学科学院和中国协和医科大学中日友好医院的研究人员将研究重点转向COPD的早期阶段及吸烟影响，发现低氧诱导因子（HIF）-3α能够通过GPx4轴抑制肺泡上皮细胞的铁死亡，从而对COPD进行防治。

在本研究中，作者对36例非吸烟者、吸烟者、COPD前期患者和COPD患者的外周肺组织样本进行了bulk RNA测序，利用Mfuzz算法对数据进行了动态分析。通过GSE171541和EpCAM共定位分析，探索了HIF-3α的定位及其在COPD病理生理中的作用。

核心群体的发现

为揭示不同组别的ROS（活性氧）水平，作者收集了来自非吸烟者、吸烟者、COPD前期患者和COPD患者的36份肺样本。研究结果显示，COPD前阶段的ROS水平显著升高。在对四组样本进行bulk RNA测序时，利用Mfuzz算法发现了10个不同的基因簇，其中簇7和簇9在COPD前阶段表现出显著的上升，这与肺样本中的ROS特征相一致。通过GO分析，簇7的基因主要参与氧化还原过程。

HIF-3α的细胞定位探索

为了进一步分析HIF-3α的细胞定位，研究者利用来源于GEO的scRNA-seq数据鉴定出七种细胞类型。结果显示，尽管HIF-3α在内皮细胞中高度表达，其在COPD与对照组间几乎没有变化，但在COPD组的上皮细胞中显著下调。

HIF-3α的表达及定位研究

为了在蛋白质水平验证HIF-3α的表达，研究团队对来自非吸烟者、吸烟者及COPD患者的独立肺样本进行了免疫组化及WB实验。结果显示，与非吸烟者和吸烟者相比，COPD患者的HIF-3α蛋白水平显著降低。此外，HIF-3α在免疫细胞中显示上调，在内皮细胞中降低，在支气管基底细胞中几乎无表达。

HIF-3α与铁死亡的关系

本研究进一步探讨HIF-3α可能在促进氧化应激方面的机制。作者选择小鼠肺泡上皮细胞进行慢病毒转染，结果显示HIF-3α的过表达可以通过基因集富集分析（GSEA）显著调节多个生物途径，尤其引起了铁死亡的关注。铁死亡是一种由脂质过氧化和ROS诱导的细胞死亡方式，研究显示COPD小鼠肺组织中线粒体密度增高且出现萎缩现象，脂质过氧化及ROS水平也显著上升。

HIF-3α通过调节GPx4抑制铁死亡

为了进一步验证HIF-3α与GPx4之间的关系，研究团队发现在HIF-3α的过表达下，GPx4的表达显著提高。HIF-3α的过表达能够有效阻止ROS和脂质过氧化的增加，从而抑制肺泡上皮细胞的铁死亡。通过RSL3抑制GPx4的实验也显示，在抑制的情况下，HIF-3α的过表达未能逆转由CSE刺激引起的ROS和脂质过氧化升高，进一步确认了GPx4在该机制中的关键作用。

体内实验验证HIF-3α-GPx4轴

为验证在体内HIF-3α的作用，研究者创建了SftpcCreert2/+R26LSL-Hif3α基因敲除小鼠，在小鼠长达6个月的香烟暴露实验中，观察到SftpcCreert2/+R26LSL-Hif3α组的肺功能指标显著优于对照组，表明HIF-3α-GPx4轴的激活能够有效防止COPD的肺功能下降。

总而言之，HIF-3α-GPx4轴在COPD的发病机制中发挥着重要作用，通过抑制肺泡上皮细胞的铁死亡，可能为COPD的预防和治疗提供新的思路。未来，将进一步研究这一轴的具体机制，推动相关治疗手段的发展。

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