子宫内膜异位症是子宫内膜组织异常位于子宫外的一种生殖疾病。内异症影响了近10%的育龄妇女，其中30%~50%患有慢性盆腔疼痛和/或不孕症，这是两种主要的临床症状。那么关于内异症有什么课题设计思路呢？今天，我们一起来探讨一下吧~

下面，我们将分享一篇发表于中科院1区期刊Advanced Science，影响因子为14.3的高分文献，名为《肌酸通过抑制PrP诱导铁死亡形成抵抗来促进子宫内膜异位症》，希望能给大家带来不一样的灵感。

【文章题目】：肌酸通过抑制PrP诱导铁死亡形成抵抗来促进子宫内膜异位症

【发表期刊】：Advanced Science

【影响因子】：IF=14.3

【发表日期】：2024.08

一、研究背景

①月经逆行理论被广泛接受，该理论涉及月经碎片通过输卵管回流到腹膜腔导致植入。

②血红素升高会损害巨噬细胞吞噬并诱导异位子宫内膜基质细胞的黄体酮抵抗（EESCs），促进子宫内膜异位症（EMs）的发展。

③来自EMs患者的EESCs表现出对铁死亡的抵抗力，使它们能够在腹腔内存活、植入和增殖。

④肌酸（Cr）与较高的EMs风险有关；朊病毒蛋白（PrP，基因名PRNP）在所有细胞中广泛表达，影响细胞铁摄取和体内平衡。

二、技术路线

三、研究结果

1.EMs中肌酸富集和肌酸代谢紊乱

作者首先收集了对照组（无EMs组）的子宫内膜组织和腹膜液，以及EMs组的异位子宫内膜组织和腹膜液，并对两组的子宫内膜基质细胞（ESCs）进行了非靶向代谢组学分析，如图1A~B结果所示，肌酸在重要代谢物中排第五；EMs组腹膜液和EESCs中肌酸水平显著高于对照组。

在靶细胞中，内源性肌酸合成依赖于甘氨酸脒基转移酶（GATM）和胍乙酸N-甲基转移酶（GAMT），尤其是GATM。GATM是肌酸合成中的限速酶，它使用l-精氨酸和甘氨酸合成肌酸前体GAA, GATM随后催化GAA生成肌酸。如图1C所示，肌酸转运蛋白SLC6A8促进了外源性肌酸的摄取。

随后，作者使用GEO数据库分析差异表达基因，如图1D~E所示，GATM和PRNP在EMs患者异位组织与对照组子宫内膜组织中的表达比均大于1。接着，图1F~K的qRT-PCR和WB验证了肌酸代谢相关分子SLC6A8、GATM和GAMT在ESCs中的差异表达，SLC6A8和GATM mRNA在EESCs中的表达水平明显高于正常子宫内膜基质细胞（NESCs）；GATM蛋白在EESCs中的表达显著升高，而SLC6A8蛋白的表达无显著变化。总之，肌酸代谢异常发生在异位病变的EMs患者。腹膜液和ESCs中肌酸含量的增加以及ESCs中肌酸的积累可归因于内源性合成。

2.肌酸在异位富铁环境中促进铁死亡抵抗和增强人子宫内膜基质细胞活力

为了检测细胞活力，作者用不同铁浓度对人子宫内膜基质细胞（HESCs）处理24 h，如图2A所示，随着铁浓度的增加，细胞活力下降。而后他们选择200μM作为实验浓度，我们可以从图2B结果观察到，在铁浓度为200μM时，细胞活力随着肌酸浓度的增加而增加。图2C显示，在100μM铁的存在下，随着肌酸浓度的增加，HESCs细胞内Fe2+水平下降。同时，图2D~G显示，ROS随着铁浓度的升高而升高；在200μM铁下，ROS随着肌酸浓度的增加而降低；MDA同ROS一致。图2H~J显示，铁蛋白重链（FTH）和铁蛋白轻链（FTL）也在铁+肌酸处理下发生显著差异。综上，铁过载导致Fe2+和储存铁离子的增加，ROS和MDA的积累，以及细胞活力的降低。然而，肌酸逆转了铁过载的作用。

3.PrP作为肌酸的潜在结合蛋白，在EMs中表达增强

接着，作者使用药物亲和反应靶稳定测定（DARTS）技术和质谱技术，如图3A~C显示，结合KEGG富集分析发现肌酸处理组PrP和ZIP14显著上调。然后通过图3D~I的免疫组化染色发现PrP在异位病变中的表达明显高于对照组织；相反，ZIP14表达水平低，但无显著差异。因此，作者假设肌酸通过与PrP结合并干扰其功能而不是通过改变其表达来促进HESCs的高铁耐受性。

4.肌酸抑制HESCs中PRNP过表达引发的铁死亡

然后利用DARTS结果，作者使用Autoock软件生成了肌酸与PrP结合的对接构象，并使用PyMOL软件可视化了潜在的结构模型，如图4A~B所示，假设肌酸通过氢键与PrP的4个氨基酸亚基结合。接着，作者使用Proteins Plus平台中的DoGSiteScorer工具来预测PrP的活性位点。图4C表明，肌酸与PrP的活性位点结合，可能抑制其活性。作者在之前的研究中发现肌酸不影响PrP的表达，进而开始关注其功能，发现PrP作为细胞表面和内体上的铁还原酶，催化三价铁转化为二价铁，且PrP功能障碍是铁失衡的重要原因。

最终，我们可以从图4D~L实验结果发现，PRNP过表达增加了细胞内Fe2+和储存铁的浓度，以及ROS和MDA的水平，导致细胞活力降低，而肌酸抵消这些影响。然后作者进一步假设：补充肌酸可以抑制PrP功能，从而挽救HESCs免于铁死亡。

5.沉默PRNP保护细胞免于铁死亡，而无需肌酸补充

为了确定肌酸是否通过靶向PrP诱导HESCs的铁死亡抗性，如图5A所示，作者构建了沉默PRNP的HESCs。图5B~I显示，PRNP沉默降低了细胞内Fe2+和储存铁的浓度、ROS和MDA的水平，以及FTH和FTL水平，且增加细胞活力；而肌酸孵育并没有进一步促进铁死亡。最终表明肌酸通过抑制PrP活性诱导对高铁环境的耐受性。

6.肌酸通过抑制小鼠EMs模型中的PrP促进异位病变的增殖

为了验证肌酸对异位病变的发生和建立的影响，作者通过腹腔注射子宫内膜碎片建立了小鼠EMs模型，如图6A~D所示，正如预期的那样，肌酸组表现出比对照组更多的异位病变，这些病变的重量和体积都显著增加。我们还可以从图6E实验结果发现，相比于对照组，异位病变组织也有更多的铁沉积物。图6F~K结果显示，注射腺病毒构建PRNP过表达EMs小鼠，其PRNP过表达时异位病变数量减少，补充肌酸后增加。

这些发现表明肌酸可能促进EMs的发展。PRNP过表达减少了异位子宫内膜病变的数量，而补充肌酸则刺激了这些病变的植入和生长。因此，作者推测肌酸通过抑制小鼠模型中PrP的功能来加速EMs的发展。

四、研究小结

该研究主要讲述了关于EMs患者腹腔液和EESCs中内源性合成的肌酸积累的新发现。研究发现，补充肌酸可降低细胞铁浓度，减轻氧化应激和脂质过氧化反应，从而提高细胞存活率并防止高铁条件下的铁死亡。作者利用DARTS测定法发现，PrP是一种潜在的肌酸感应蛋白。从机理上讲，肌酸能与PrP的活性位点结合，抑制三价铁向二价铁的转化，减少铁的吸收，从而促进EESCs对铁死亡的耐受性。这种相互作用有助于EMs的发生。此外，肌酸与铁死亡之间的新关联为了解肌酸在子宫内膜异位症进展中的作用提供了宝贵的见解，并突出了肌酸作为子宫内膜异位症治疗靶点的潜力。

五、国自然中标情况