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2025年6月30日，武漢大學中南醫院宋學敏教授在Advanced Science發表：Acod1 Promotes PAD4 Ubiquitination via UBR5 Alkylation to Modulate NETosis and Exert Protective Effects in Sepsis，揭示了Acod1通過UBR5烷基化促進PAD4泛素化調控中性粒細胞外捕獲網（NETs），并在膿毒癥中發揮保護作用。

NETs是由中性粒細胞釋放的一種網狀結構，其形成過程稱為NETosis。NETs在膿毒癥的病理過程中發揮關鍵作用，但其具體的調控機制尚未完全闡明。本研究發現，作者在臨床膿毒癥患者和盲腸結扎穿刺（CLP）小鼠模型中，外周血中NETs水平顯著升高，且Acod1的表達與NETs的生成密切相關。Acod1基因敲除導致CLP小鼠體內NETs水平進一步上升，炎癥反應加重，器官損傷惡化，生存率下降。進一步研究表明，E3泛素連接酶UBR5能與NETs生成核心蛋白之一PAD4相互作用。本研究結合轉錄組學、代謝組學、基因編輯及免疫共沉淀等技術，揭示了Acod1/ITA調控NETs的分子機制，為膿毒癥的治療提供了新的潛在靶點和理論依據。

圖一 Acod1與膿毒癥相關的NETs密切相關

作者采用盲腸結扎穿刺（CLP）方法建立了膿毒癥動物模型。造模后12小時，分別從假手術組和CLP組小鼠的外周血中性粒細胞中采集樣本進行轉錄組和代謝組測序。轉錄組測序結果顯示，與假手術組相比，CLP組中性粒細胞中與NETs相關的基因如PAD4、MPO和NE的表達水平顯著上調。此外，CLP組中Acod1的表達水平也明顯升高。代謝組測序數據顯示，CLP組中性粒細胞中的ITA水平較假手術組顯著升高。進一步進行GO富集分析發現，CLP組中性粒細胞在免疫和炎癥相關生物過程方面顯著富集，例如炎癥反應調控等。KEGG通路富集分析顯示，CLP組中性粒細胞在TNF信號通路和NF-κB信號通路等免疫和炎癥相關通路中顯著富集。對RNA測序數據集分析表明，在臨床膿毒癥患者樣本中，Acod1基因表達水平顯著高于健康對照組。進一步分析顯示，膿毒癥患者的Acod1基因水平與PAD4和NE基因水平之間存在相關性。本研究在臨床層面納入了符合膿毒癥3.0診斷標準的確診患者和健康志愿者，檢測了健康志愿者和膿毒癥患者外周血中性粒細胞中Acod1 mRNA的表達水平并測定外周血中促炎因子TNF-α的濃度，以及NETs特征成分CitH3-DNA和MPO-DNA的含量。實驗結果表明，與健康人群相比，膿毒癥患者外周血中TNF-α和NETs水平均顯著升高。進一步對膿毒癥患者外周血中Acod1 mRNA水平與NETs標志物水平進行相關性分析，結果顯示兩者呈顯著負相關，提示Acod1可能在調控NETs生成中發揮重要作用。Acod1 mRNA水平與TNF-α水平也呈現出負相關趨勢。為進一步探討Acod1的臨床意義，作者分析了其mRNA水平與膿毒癥嚴重程度之間的關系。結果顯示，Acod1 mRNA表達水平與膿毒癥嚴重程度呈顯著負相關。這些結果表明，Acod1/ITA在膿毒癥中性粒細胞的免疫調節和炎癥反應中起著關鍵作用，并且與NETs的形成密切相關。

圖二 Acod1基因敲除加劇了膿毒癥的進展并提高了死亡率

WB分析證實，Acod1在Acod1-/-小鼠的外周血中性粒細胞中成功敲除且Acod1敲除后中性粒細胞中的ITA水平顯著降低。為了深入研究Acod1在膿毒癥中的作用，作者建立了兩種動物模型：CLP膿毒癥模型和LPS誘導的膿毒癥模型。在建立CLP膿毒癥模型7天后，Acod1-/-小鼠的存活率顯著低于野生型（WT）小鼠。HE染色結果顯示，在CLP誘導的小鼠中，肺、肝、腎和心臟組織出現了明顯的病理變化，包括水腫、出血、組織結構異常以及炎性細胞浸潤。值得注意的是，與野生型小鼠相比，Acod1-/-小鼠的肺、肝、腎和心臟組織損傷更為嚴重。ELISA結果顯示，Acod1-/-小鼠外周血中的TNF-α、IL-1β和IL-6水平均顯著高于野生型小鼠。肺組織損傷的HE染色病理評分也顯示，Acod1-/-小鼠的肺損傷程度更嚴重，支氣管肺泡灌洗液中的蛋白含量也更高。血液生化檢測顯示，與野生型小鼠相比，Acod1-/-小鼠的肝腎功能損傷更明顯表現為ALT、AST、肌酐和尿素氮水平升高。這些結果在LPS誘導的膿毒癥模型中也得到了驗證。在該模型中，Acod1-/-小鼠的7天存活率更低并表現出更嚴重的外周血炎癥反應和器官損傷，結果與CLP模型一致。綜上所述，這些結果表明Acod1在膿毒癥的發生發展中發揮了關鍵作用。

圖三 Acod1通過ITA通路調控NETosis，從而在膿毒癥中發揮保護作用

作者進一步研究證實了Acod1/ITA在膿毒癥和NETosis中的影響，與不能產生ITA的H159QAcod1組相比，過表達ITA的OE-Acod1組小鼠的7天生存率顯著提高，全身性炎癥反應和器官損傷也明顯減輕。此外，NETs的水平也相應降低。這些結果表明，Acod1通過ITA通路調控NETosis從而在膿毒癥中發揮保護作用。

綜上所述，本研究發現Acod1是膿毒癥中一個潛在的關鍵代謝調控因子，其產物ITA能顯著調控NETs的形成。研究結果表明，Acod1/ITA信號通路在緩解膿毒癥相關的炎癥反應和器官損傷中發揮了重要作用，這一發現為膿毒癥的治療干預提供了新的研究方向。在體內和體外的膿毒癥模型中觀察到的保護性效應，進一步突出了Acod1/ITA作為治療靶點的潛力。因此，深入探索該通路的臨床意義具有重要意義。

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文章來源

https://doi.org/10.1002/advs.202411652