Molecular mechanism of ephedrine-regulated ferroptosis in asthma via PKM2-ACSL4 lactylation.

چکیده اصلی

BACKGROUND: Asthma is a chronic airway inflammatory disease with limited curative options. Ephedrine (EP), a natural alkaloid, has shown anti‑asthmatic effects, but its molecular mechanism remains incompletely understood. Ferroptosis, an iron‑dependent lipid peroxidation cell death pathway, aggravates airway epithelial injury in asthma. Pyruvate kinase M2 (PKM2) generates lactate, which can drive protein lactylation; however, whether EP acts by modulating PKM2-dependent lactylation of acyl-CoA synthetase long-chain family member 4 (ACSL4) to inhibit ferroptosis is unknown. OBJECTIVES: To investigated whether EP attenuates ferroptosis-driven asthmatic progression by suppressing PKM2-dependent lactylation of ACSL4. METHODS: LPS-stimulated BEAS-2B cells and ovalbumin (OVA)-sensitized rats were used as in-vitro and in-vivo asthma models, respectively. Cell proliferation (CCK-8), apoptosis (TUNEL), inflammatory cytokines (ELISA) and oxidative/lipid peroxidation markers (ROS, Fe²⁺, MDA, LPO, SOD) were measured. PKM2 and ACSL4 expression were determined by qPCR and Western blot; ACSL4 lactylation was assessed by co-immunoprecipitation. In-vivo, asthma behavioral scores, airway resistance (RL), dynamic compliance (Cdyn), lung histology (HE) and bronchoalveolar lavage fluid cytokines were evaluated. RESULTS: In-vitro, EP restored cell viability, reduced apoptosis and cytokine release and inhibited ferroptosis (P < 0.05). LPS upregulated PKM2; EP reversed this, whereas PKM2 overexpression abolished EP's protection (P < 0.05). PKM2 overexpression increased ACSL4 transcription and lactylation, effects attenuated by EP. Silencing ACSL4 reversed PKM2 overexpression‑induced injury and ferroptosis (P < 0.05). In-vivo, EP alleviated OVA‑induced asthmatic symptoms and pulmonary pathological changes. CONCLUSION: EP mitigates asthma by down-regulating PKM2, thereby blocking ACSL4 lactylation and ferroptosis-mediated airway epithelial injury. The PKM2‑ACSL4 lactylation axis represents a novel therapeutic target.

ترجمه فارسی چکیده

آسم یک بیماری التهابی مزمن راه‌های هوایی است که درمان‌های قطعی محدودی دارد. اپیدرین (EP)، یک آلکالوئید طبیعی، اثرات ضدآسمی نشان داده است، اما مکانیسم مولکولی آن هنوز به‌طور کامل درک نشده است. فروپوستی، یک مسیر مرگ سلولی وابسته به آهن و پراکسیداسیون لیپیدی، آسیب اپیتلیوم راه‌های هوایی در آسم را تشدید می‌کند. پیرووات کیناز M2 (PKM2) لاکتات تولید می‌کند که می‌تواند لاکتایل‌سازی پروتئین را القا کند، اما اینکه آیا EP با تنظیم لاکتایل‌سازی PKM2-وابسته ACSL4 (سنتاز کولین‌کوآ ACSL4) برای مهار فروپوستی ناشناخته است. هدف این مطالعه بررسی این بود که آیا EP با مهار لاکتایل‌سازی PKM2-وابسته ACSL4، پیشرفت آسم را که توسط فروپوستی هدایت می‌شود، کاهش می‌دهد. از سلول‌های BEAS-2B تحریک شده با LPS و موش‌های حساس‌شده به اووالبوم (OVA) به عنوان مدل‌های آسم در vitro و در vivo استفاده شد. رشد سلولی، آپوپتوز، سیتوکین‌های التهابی و نشانگرهای اکسیداتیو/لیپوپراکسیداسیون اندازه‌گیری شدند. بیان PKM2 و ACSL4 توسط qPCR و وسترن بلات تعیین شد و لاکتایل‌سازی ACSL4 با هم‌ایزوفوکاسیون ارزیابی شد. در vivo، نمرات رفتاری آسم، مقاومت هوایی، انعطاف‌پذیری دینامیک، بافت‌شناسی ریه و سیتوکین‌های مایع شستشوی برونوآلوئولار ارزیابی شدند. در vitro، EP باقی‌مانده viability سلولی را بازیابی کرد، آپوپتوز و آزادسازی سیتوکین را کاهش داد و فروپوستی را مهار کرد (P < 0.05). LPS بیان PKM2 را افزایش داد، EP این اثر را معکوس کرد، در حالی که بیش‌برازش PKM2 محافظت EP را حذف کرد (P < 0.05). بیش‌برازش PKM2 بیان و لاکتایل‌سازی ACSL4 را افزایش داد که اثرات آن با EP مهار شد. خاموش کردن ACSL4 آسیب و فروپوستی ناشی از بیش‌برازش PKM2 را معکوس کرد (P < 0.05). در vivo، EP علائم آسم و تغییرات بافتی ریه ناشی از OVA را تسکین داد. نتیجه‌گیری: EP با کاهش بیان PKM2، آسم را کاهش می‌دهد و در نتیجه لاکتایل‌سازی ACSL4 و آسیب اپیتلیوم راه‌های هوایی ناشی از فروپوستی را مسدود می‌کند. محور لاکتایل‌سازی PKM2-ACSL4 یک هدف درمانی جدید است.

متن کامل اصلی