编者按：急性肝损伤病因众多，严重者最终发展为肝功能衰竭[1]。此外，部分急性肝损伤患者迁延不愈，可转化为慢性肝病，对医疗资源和个人健康造成沉重负担，因此阐明急性肝损伤的病生理机制一直是基础研究的热点。在EASL2020年会上，我国天津医科大学总医院消化内科王邦茂、孙超教授团队一项最新研究表明：双环醇可通过调控铁死亡发挥治疗急性肝损伤的作用。欧洲当地时间8月28日下午15:45 - 16:00，团队代表将在大会期间进行口头发言（大会摘要号：AS027）。

 

双环醇是我国研发的具有自主知识产权的保肝抗炎类药物[2]，临床广泛用于治疗急慢性肝炎所致的转氨酶升高，具有抗多种类型肝损伤、肝纤维化以及抗乙型肝炎病毒复制的作用。既往发现的双环醇保肝机制有：保护肝细胞膜和线粒体膜的完整稳定性，清除氧自由基，抑制内质网应激，诱导热休克蛋白表达，抑制炎症因子释放等[3]，但是双环醇能否通过调控不同类型的细胞死亡模式，从而发挥保肝作用仍不明确，为此天津医科大学总医院王邦茂、孙超教授团队一直致力于对双环醇保肝作用和机制的深入探索。

 

根据团队前期已发表的成果显示，双环醇可以通过上调肝细胞自噬水平，加强抗氧化应激能力及抗炎能力来减轻CCl4造成的急性肝损伤[4]。而最近一篇题为“Ferroptosis is a type of autophagy-dependent cell death”的综述指出自噬流阻滞可能引起铁超载和脂毒性，认为铁死亡（ferroptosis）与自噬之间的作用对于决定细胞命运至关重要[5]。并且，在多种肝病进展的早期均出现铁超载，脂质过氧化，以及活性氧堆积等铁死亡特征，提示铁死亡可能在肝脏疾病中扮演着重要角色。王教授团队前期的实验结果也表明CCl4诱导的急性肝损伤模型表现为明显的脂质过氧化和自由基增加。由此课题组猜想双环醇是否还可通过调控铁死亡来缓解CCl4诱导的急性肝损伤。

 

铁死亡在2012年由Dixon首次提出，目前认为它是一种铁依赖性的非凋亡性细胞死亡，其特征为细胞死亡过程中伴随着大量的铁离子累积和脂质过氧化[6]。在调控机制上，铁死亡受到system Xc-和谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4， GPx4）的严格调控[7]（图1，摘自课题组已发表文章）。大量研究发现，铁死亡与肝脏疾病、恶性肿瘤、急性肾损伤及神经系统疾病密切相关。为此，团队在前期工作的基础上，对双环醇调控铁死亡在CCl4诱导的急性肝损伤中的作用进行了初步探索。

 

图1、 铁死亡的代谢途径和核心分子调控机制

 

（引自课题组已发表文章）

 

动物实验主要以C57BL/6J小鼠为研究对象，用CCl4构建小鼠急性肝损伤模型，双环醇预处理，48h后留取血清和肝脏组织。检测血清ALT水平， HE染色评估肝脏组织病理损伤程度、TUNEL及BODIPY染色，同时检测肝脏组织铁超载和脂质过氧化指标。电镜观察肝细胞内线粒体是否发生缩小、膜凝聚破裂等铁死亡特征性形态改变。Western blot检测双环醇预处理对铁死亡核心组件蛋白的调控作用，并以铁死亡特异性抑制剂Fer-1（ferrostatin-1）预处理组作为阳性对照。研究者希望能通过上述研究能阐明双环醇通过system Xc-/GPx4铁死亡经典途径发挥保肝作用的机制及意义，为药物治疗急性肝损伤提供新的靶点。

 

研究结果表明，正常对照组小鼠肝脏病理未见异常，CCl4造模组小鼠肝脏外观呈粟粒样改变，HE染色示肝细胞坏死明显、小叶结构紊乱，而双环醇治疗组大体标本改善明显，病理结果也提示变性坏死得到显著修复（图2），且与阳性对照Fer-1处理组类似（图3）。

 

图2、 双环醇治疗改善CCl4造成的急性肝损伤

 

图3、双环醇调控铁死亡治疗急性肝损伤

 

其次，研究在造模成功的小鼠中，利用电镜和TUNEL染色、BODIPY染色对铁死亡状态作了进一步分析，发现造模组肝脏电镜下表现为肝细胞内线粒体变小及双层膜密度增高，TUNEL染色示细胞坏死，BODIPY染色示脂质堆积，提示在此条件下铁死亡过程被激活；随后，我们发现双环醇和Fer-1预处理可以减轻铁死亡引起的肝脏组织损伤，而这一作用是通过增强system Xc-和GPx4蛋白表达来实现的（图4）。

 

图4、双环醇调控铁死亡核心组件蛋白

 

基于上述证据，研究提示急性肝损伤早期，铁超载、ROS蓄积和脂质过氧化导致铁死亡，system Xc-和GPx4蛋白表达水平下降，双环醇通过调控铁死亡核心组件，拮抗肝细胞内谷胱甘肽的消耗并减轻脂毒性，维持细胞生存同时缓解炎症应答。这一结果为双环醇治疗不同类型的急性肝损伤提供了理论依据，并阐明了新的潜在作用靶点。

 

参考文献：（可上下滑动查看）

 

[1].Wu Z, et al. Liver Int, 2010,30(6):782-94.

 

[2].Liu G, et al. Liver Int, 2005, 25(4): 872-9.

 

[3].Liu X, et al. Molecules, 2017, 22(4): 524.

 

[4].Zhao T, et al. Front Pharmacol, 2020; 11: 463.

 

[5].Borong Zhou, et al. Semin Cancer Biol. 2019,14.

 

[6].Dixon SJ, et al. Cell, 2012,149(5):1060-72.

 

[7].Mao L, et al. Cell Death Dis, 2020,11(7):518.