炎癥是一個(gè)復(fù)雜的生理過程，是對(duì)有害刺激的反應(yīng)，由于感染導(dǎo)致的過度炎癥，是一系列疾病的標(biāo)志。目前，炎癥反應(yīng)背后的分子基礎(chǔ)尚不完全清楚，治療嚴(yán)重炎癥的有效藥物也很少。2023年4月，《Nature》雜志上發(fā)表了一篇題為“A druggable copper-signalling pathway that drives inflammation”的文章，在這項(xiàng)研究中，研究者研究了線粒體銅（ii）催化煙酰胺腺嘌呤二核苷酸及其還原態(tài)（NAD(H)）氧化還原循環(huán)，從而促進(jìn)代謝變化進(jìn)而引發(fā)炎癥狀態(tài)。設(shè)計(jì)了一種二甲雙胍二聚體（LCC-12），靶向線粒體銅（ii）失活，誘導(dǎo)代謝和表觀遺傳變化，抑制巨噬細(xì)胞活化和減輕炎癥反應(yīng)。

研究者用從人血液中分離出原代單核細(xì)胞產(chǎn)生炎性巨噬細(xì)胞。通過電感耦合等離子質(zhì)譜（ICP-MS）檢測(cè)到活化單細(xì)胞源的巨噬細(xì)胞（aMDMs）中細(xì)胞銅、鐵、錳和鈣的表達(dá)水平高于非活化單細(xì)胞源的巨噬細(xì)胞（naMDMs）。與其他金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1（TFR1）、二價(jià)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)體1（DMT1）、銅轉(zhuǎn)運(yùn)體1（CTR1））相比，敲除糖蛋白CD44可拮抗金屬攝取。用抗CD44抗體處理單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞（MDMs）發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞激活后金屬攝取減少。在巨噬細(xì)胞激活后補(bǔ)充透明質(zhì)酸增加了細(xì)胞對(duì)金屬的攝取，而添加不易與金屬結(jié)合的過甲基化透明質(zhì)酸則沒有效果。核磁共振的結(jié)果顯示透明質(zhì)酸與銅（ii）相互作用，這種相互作用可以通過降低pH來逆轉(zhuǎn)。熒光顯微鏡結(jié)果顯示，標(biāo)記的透明質(zhì)酸與溶酶體銅（ii）探針同時(shí)定位在aMDMs中，降解透明質(zhì)酸鹽或敲除CD44的透明質(zhì)酸酶共處理可降低溶酶體銅（ii）染色。這些數(shù)據(jù)證明了在aMDMs中，CD44介導(dǎo)與透明質(zhì)酸結(jié)合的特定金屬的內(nèi)吞作用，包括銅。（見圖1）

在銅（ii）存在的情況下，NADH與過氧化氫反應(yīng)生成NAD⁺，而在銅（ii）不存在的情況下，則生成復(fù)雜的氧化產(chǎn)物混合物。研究者模擬了與線粒體相似的反應(yīng)條件，NADH在銅（ii）的存在下被迅速消耗以產(chǎn)生NAD⁺。同時(shí)，研究者設(shè)計(jì)了2種親脂性亞甲雙胍LCC-12和LCC-4,4、LCC-12能抑制NADH與過氧化氫反應(yīng)生成NAD⁺，而LCC-4,4的作用則不大。在激活過程中，用LCC-12處理MDMs，代謝組學(xué)結(jié)果顯示NADH和NAD⁺數(shù)量減少。這表明銅（ii）催化NADH還原過氧化氫產(chǎn)生NAD⁺，雙胍類化合物可以干擾這種氧化還原循環(huán)，導(dǎo)致其他氧化副產(chǎn)物。代謝組學(xué)熱圖顯示，在經(jīng)LCC-12（n = 9）處理的MDMs中，其生物合成依賴于NAD(H)的代謝物。這些數(shù)據(jù)說明了線粒體銅（ii）在調(diào)節(jié)炎癥巨噬細(xì)胞代謝狀態(tài)的NAD⁺含量的核心作用。（見圖2）

研究者構(gòu)建了小鼠急性炎癥模型：脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的內(nèi)毒素血癥、盲腸結(jié)扎穿刺（CLP）和病毒感染模型，即SARS-CoV-2。研究者從LPS和CLP小鼠模型中分離得到炎癥狀態(tài)下的小腹膜巨噬細(xì)胞（SPMs）以及從SARS-CoV-2感染小鼠中分離得到肺泡巨噬細(xì)胞（AMs），SPMs和AMs細(xì)胞中CD44表達(dá)量上調(diào)，細(xì)胞銅顯著增加。LPS處理的小鼠腹腔注射LCC-12，發(fā)現(xiàn)與炎癥相關(guān)的組蛋白H3K27ac、H3K14ac和H3K9ac減少，H3K27me3和H3K9me2增加。Kaplan-Meier生存曲線結(jié)果顯示，腹腔注射LCC-12阻止小鼠免于LPS誘導(dǎo)的死亡和體溫降低，效果優(yōu)于臨床用于急性炎癥治療的大劑量地塞米松。在CLP誘導(dǎo)的膿毒癥中，LCC-12也提高了生存率。這些數(shù)據(jù)表明，靶向線粒體銅（ii）干擾體內(nèi)炎癥狀態(tài)，有益于治療。（見圖3）

總的來說，這些發(fā)現(xiàn)證明CD44介導(dǎo)銅調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的激活。通過銅（ii）激活過氧化氫使NADH氧化，增加NAD+含量。LCC-12能使線粒體銅（ii）失活，從而觸發(fā)代謝和表觀遺傳改變，減少炎癥細(xì)胞狀態(tài)，提高急性炎癥臨床前模型的存活率，揭示了基于表觀遺傳細(xì)胞狀態(tài)控制和微調(diào)的治療策略。

云克隆開發(fā)了上述研究中涉及的相關(guān)指標(biāo)的蛋白、抗體、ELISA試劑盒等產(chǎn)品以助力腫瘤治療相關(guān)研究，部分指標(biāo)節(jié)選如下，供參考。