鐵死亡：解碼肝病新機(jī)制與靶向治療的突破之路
鐵死亡以鐵過度積累和脂質(zhì)過氧化為特征，是一種新型的鐵依賴性細(xì)胞死亡，在形態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)和生化學(xué)上與其他已知的細(xì)胞死亡不同。肝臟作為人體主要的鐵儲存器官，在鐵代謝失衡時易受到損傷，進(jìn)而導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的肝病。鐵死亡的病理生理學(xué)相關(guān)性首先在肝臟的缺血/再灌注損傷(IRI)中得到證實。此后，大量研究表明，脂質(zhì)過氧化和鐵死亡在眾多肝臟疾病模型中起著核心作用，包括血色病、酒精相關(guān)性肝病(ALD)、病毒性肝炎、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)和肝細(xì)胞癌(HCC)。調(diào)控鐵死亡為治療肝臟疾病提供了新的策略。鐵死亡抑制劑如去鐵胺(DFO)、去鐵酮和環(huán)吡酮螯合鐵，通過限制芬頓反應(yīng)防止脂質(zhì)過氧化的傳播。此外，通過調(diào)節(jié)GPX4、線粒體DHODH和NRF2等信號通路，也可有效抑制鐵死亡。深入研究鐵死亡的調(diào)控機(jī)制，不僅有助于進(jìn)一步理解肝臟疾病的病理過程，也為開發(fā)新的治療手段提供了重要方向。
1. GPR56能夠感知類固醇激素17α-羥基孕烯醇酮，從而保護(hù)肝臟免受鐵死亡引起的損傷
G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)介導(dǎo)大多數(shù)細(xì)胞對激素、神經(jīng)遞質(zhì)和環(huán)境刺激物的反應(yīng)。然而，GPCR是否通過鐵死亡參與組織穩(wěn)態(tài)尚不清楚。山東大學(xué)齊魯醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院Bo Chu團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)GPR56/ADGRG1使細(xì)胞對鐵死亡具有抗性，GPR56的缺乏會加劇阿霉素(DOX)或缺血再灌注(IR)誘導(dǎo)的鐵死亡介導(dǎo)的肝損傷[1]。從機(jī)制上講，GPR56通過促進(jìn)CD36的內(nèi)吞溶酶體降解來降低含有游離多不飽和脂肪酸(PUFA)的磷脂的豐度。他們發(fā)現(xiàn)17α-羥基孕烯醇酮(17-OH PREG)作為GPR56的激動劑，可以拮抗鐵死亡，有效減輕損傷前后的肝損傷(圖1)。這些發(fā)現(xiàn)揭示了17-OH PREG-GPR56軸介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作為一種新的抗鐵死亡途徑來維持肝臟穩(wěn)態(tài)，為肝損傷的潛在治療提供了新的見解。
圖1 17-OH PREG-GPR56保護(hù)肝臟免受鐵死亡引起的損傷
2. NCF1對活性氧的調(diào)節(jié)控制庫普弗細(xì)胞對MASH的鐵死亡易感性
庫普弗細(xì)胞(KC)的自我更新受損會導(dǎo)致代謝功能障礙相關(guān)脂肪性肝炎(MASH)的炎癥。西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院傳染病科Liesu Meng團(tuán)隊確定中性粒細(xì)胞胞漿因子1(NCF1)是KC中鐵穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[2]。NCF1在患有代謝功能障礙相關(guān)脂肪變性肝病的人和MASH小鼠的肝巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞中上調(diào)。巨噬細(xì)胞NCF1會引發(fā)KC鐵超載、鐵死亡和單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞浸潤，從而加劇MASH的進(jìn)展(圖2)。從機(jī)制上講，巨噬細(xì)胞NCF1誘導(dǎo)的氧化磷脂升高促進(jìn)了Toll樣受體(TLR4)依賴性肝細(xì)胞鐵調(diào)素的產(chǎn)生，導(dǎo)致KC鐵沉積增加和隨后的KC鐵沉積。此外，人類低功能多態(tài)性變異NCF190H減輕了小鼠的KC鐵死亡和MASH。這項研究提示NCF1可作為改善KC命運和限制MASH進(jìn)展的治療靶點。
圖2 巨噬細(xì)胞NCF1導(dǎo)致KC自我更新受損和MASH的發(fā)展
3. MafG/MYH9-LCN2軸通過抑制肝星狀細(xì)胞鐵死亡促進(jìn)肝纖維化
肝星狀細(xì)胞(HSC)分泌細(xì)胞外基質(zhì)以促進(jìn)膠原沉積，從而導(dǎo)致肝纖維化。調(diào)節(jié)HSC中的鐵死亡可能對肝纖維化具有治療潛力。中南大學(xué)湘雅醫(yī)院Yongheng Chen團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)Maf-bZIP轉(zhuǎn)錄因子G(MafG)在人類和小鼠肝纖維化中上調(diào)[3]。MafG敲除增加了HSC的鐵死亡，而MafG過表達(dá)賦予了HSC對鐵死亡的抵抗力。從機(jī)制上講，MafG與非肌肉肌球蛋白重鏈IIa(MYH9)發(fā)生物理相互作用，以轉(zhuǎn)錄激活脂質(zhì)運載蛋白2(LCN2)的表達(dá)，LCN2是一種已知的鐵細(xì)胞凋亡抑制劑。在MafG敲除的HSC中LCN2的再表達(dá)恢復(fù)了對鐵死亡的抵抗力。在膽管結(jié)扎(BDL)誘導(dǎo)的小鼠模型中，他們發(fā)現(xiàn)用Erastin治療可以通過誘導(dǎo)HSC鐵死亡來緩解小鼠肝纖維化。這些結(jié)果表明，MafG抑制HSC鐵死亡，通過轉(zhuǎn)錄激活LCN2表達(dá)促進(jìn)肝纖維化，MafG/MYH9-LCN2信號通路可能是治療肝纖維化的新靶點。
圖3 MafG/MYH9-LCN2軸通過抑制HSC鐵死亡促進(jìn)肝纖維化
云克隆不僅可提供多種肝臟疾病動物模型，包括肝纖維化、肝缺血、酒精性肝病、肝內(nèi)膽汁淤積、肝硬化、脂肪肝、肝功能衰竭等，涵蓋常見肝臟疾病。還具有還具有多個物種肝星形細(xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞、肝巨噬細(xì)胞、肝間充質(zhì)干細(xì)胞等原代細(xì)胞產(chǎn)品和肝臟疾病常用檢測指標(biāo)及上述GPX4、DHODH、NRF2、CD36、NCF1、TLR4、LCN2等相關(guān)產(chǎn)品，可助力廣大科研工作者進(jìn)行肝臟疾病與鐵死亡研究。
肝纖維化(HF)小鼠模型
建模方法：
按5ml/kg體重皮下注射體積分?jǐn)?shù)為20%CCl4的油劑溶液（CCl4：橄欖油 =1:4）, 每3天1次，連續(xù)6周。對照組動物皮下注射等量等次的橄欖油溶劑。正常飲食飼養(yǎng)，觀察動物活動、精神狀況和飲食量 , 實驗前后稱量小鼠體重。
完成持續(xù)給藥6周后，稱體重，麻醉小鼠，摘眼球取血，室溫靜置2h后于4℃， 3000r離心10分鐘提取血清，放入-80℃冰箱凍存。同時取肝左葉組織 1.5cm×1cm×0.2cm 于 10% 中性福爾馬林中固定，石蠟包埋；其余肝組織液氮或者-80℃冷凍保存。
肝缺血(HI)小鼠模型 建模方法： 1. 小鼠術(shù)前12h禁食，自由飲水。 2. 麻醉小鼠，麻醉成功后將小鼠平躺在手術(shù)臺上膠帶固定四肢，將小鼠腹部術(shù)去毛，用碘酒和75％乙醇術(shù)區(qū)消毒。 3. 取腹正中切口 1cm，打開腹腔，小心分離出肝臟供血的門靜脈和肝動脈。 4. 用無創(chuàng)血管夾夾閉門靜脈和肝動脈，0.5min 后，肉眼可見阻斷葉明顯變白，說明阻斷成功，用止血鉗夾閉皮膚切口臨時關(guān)閉腹腔，同時將小鼠放在37℃恒溫加熱墊上保溫。 5. 完成持續(xù)缺血60min后，重新打開腹腔，迅速取出血管夾，恢復(fù)缺血肝血流，0.5min左右可見缺血區(qū)肝臟由白色逐漸恢復(fù)為鮮紅色表明再灌注成功，逐層縫合腹腔肌肉和皮膚關(guān)閉腹腔，完成手術(shù)。待小鼠清醒后放回飼養(yǎng)室飼養(yǎng)，密切關(guān)注小鼠的狀態(tài)及生存狀況并做好記錄。
參考文獻(xiàn)
[1]Lin H, Ma C, Zhuang X, et al. Sensing steroid hormone 17α-hydroxypregnenolone by GPR56 enables protection from ferroptosis-induced liver injury. Cell Metab. 2024;36(11):2402-2418.e10. (IF=27.7)
[2]Zhang J, Wang Y, Fan M, et al. Reactive oxygen species regulation by NCF1 governs ferroptosis susceptibility of Kupffer cells to MASH. Cell Metab. 2024;36(8):1745-1763.e6. (IF=27.7)
[3]Deng Y, Lu L, Zhu D, et al. MafG/MYH9-LCN2 axis promotes liver fibrosis through inhibiting ferroptosis of hepatic stellate cells. Cell Death Differ. 2024;31(9):1127-1139. (IF=13.7)