丁香脂素通过靶向小窝蛋白-1调控Nrf2/HO-1通路缓解对乙酰氨基酚诱导的肝细胞铁死亡

《Chinese Medicine》：Syringaresinol alleviates acetaminophen-induced hepatocyte ferroptosis through the Nrf2/HO-1 pathway by targeting Caveolin-1

　　

铁死亡被证实与对乙酰氨基酚(APAP)过量诱导的肝损伤密切相关，开发靶向抑制铁死亡的护肝药物具有重要价值。研究人员前期工作已证实丁香脂素(SYR)的抗氧化特性，但其对铁死亡的作用及潜在分子机制尚不清楚。本研究旨在探讨SYR对APAP诱导的肝细胞铁死亡的影响，阐明小窝蛋白-1(CAV-1)在SYR保护作用中的功能，重点关注其对核因子E2相关因子2(Nrf2)/血红素氧合酶-1(HO-1)信号通路的调控。体外验证采用APAP处理的AML12和HL7702细胞系，体内实验通过建立腹腔注射APAP的小鼠急性肝损伤模型，设置低、高两个剂量SYR给药组。研究人员发现，SYR可显著减少活性氧(ROS)积累和Fe2+过载，从而缓解体外细胞死亡；同样，SYR可通过降低小鼠肝脏Fe2+水平和脂质过氧化缓解APAP诱导的肝损伤。蛋白质印迹分析也证实SYR抑制APAP诱导的铁死亡。此外，SYR处理显著升高CAV-1蛋白表达并激活Nrf2/HO-1通路。最重要的是，敲低CAV-1可明显抵消SYR对APAP诱导的肝细胞铁死亡的保护作用及其对Nrf2/HO-1通路的激活效应，表明CAV-1在SYR调控铁死亡的功能中起关键作用。综上，研究结果表明SYR通过CAV-1/Nrf2/HO-1信号通路对抗APAP诱导的肝细胞铁死亡。

论文解读：《丁香脂素通过靶向CAV-1调控Nrf2/HO-1通路缓解APAP诱导的肝细胞铁死亡》

研究背景与意义

对乙酰氨基酚(APAP)过量是全球范围内肝相关死亡的主要原因之一，其引发的急性肝损伤临床治疗选择有限，现有唯一推荐药物N-乙酰半胱氨酸(NAC)存在治疗窗窄、不良反应等局限。近年研究证实，铁死亡作为一种铁依赖性的调节性细胞死亡形式，其特征为脂质过氧化累积和氧化还原稳态失衡，在APAP肝毒性中发挥核心作用。丁香脂素(SYR)是一种木脂素类植物化学成分，前期研究显示其通过激活抗氧化通路发挥保护糖尿病视网膜病变、糖尿病肾病等作用，但其对APAP诱导的肝损伤及铁死亡的作用尚未见报道。核因子E2相关因子2(Nrf2)/血红素氧合酶-1(HO-1)通路是氧化应激适应反应的关键调控通路，小窝蛋白-1(CAV-1)作为质膜小窝的结构蛋白，已被证实在多种肝病中发挥保护作用，但其是否参与SYR的抗铁死亡效应仍待阐明。本研究首次揭示SYR通过靶向CAV-1激活Nrf2/HO-1通路抑制APAP诱导的肝细胞铁死亡，为APAP过量致急性肝损伤提供了新的潜在治疗靶点和候选化合物，相关成果发表于《Chinese Medicine》。

关键技术方法

研究采用6~8周龄雄性C57BL/6J小鼠构建APAP腹腔注射急性肝损伤模型，设置对照组、APAP模型组、SYR低剂量(25 mg/kg)组和SYR高剂量(50 mg/kg)组，提前灌胃给药2周。体外采用AML12小鼠肝细胞和HL7702人正常肝细胞系，设置对照组、APAP处理组、SYR干预组。通过小干扰RNA(siRNA)技术敲低CAV-1表达，结合组织病理学染色、生化指标检测、蛋白质印迹分析等技术，系统评估SYR对肝损伤、铁死亡标志物及通路分子的调控作用。

研究结果

SYR通过抑制铁死亡预防APAP诱导的体外细胞死亡

细胞活力检测显示，APAP以剂量依赖性方式降低AML12和HL7702细胞存活率，10 μmol/L SYR预处理可显著逆转该效应。铁死亡相关指标检测表明，APAP处理后细胞内Fe²⁺、ROS和丙二醛(MDA，脂质过氧化标志物)水平显著升高，还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比值显著降低，而SYR可明显逆转上述变化。蛋白质印迹结果进一步证实，SYR可上调铁死亡负调控蛋白谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)和溶质载体家族7成员11(xCT)，下调铁储存蛋白铁蛋白轻链(FLC)和重链(FHC)的表达。

SYR增强CAV-1表达并激活Nrf2/HO-1通路

蛋白质印迹分析显示，APAP处理显著降低AML12和HL7702细胞中CAV-1、Nrf2及HO-1的蛋白水平，而SYR预处理可显著恢复三者的表达，提示CAV-1可能介导SYR对该通路的激活作用。

SYR通过抑制铁死亡保护小鼠免受APAP诱导的肝损伤

体内实验显示，SYR给药可显著改善APAP诱导的肝组织病理损伤，降低血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)水平。肝脏铁死亡相关指标检测表明，SYR可降低肝组织Fe²⁺、ROS和MDA水平，恢复GSH/GSSG比值，并逆转APAP诱导的GPX4、xCT下调及FLC、FHC上调，证实SYR在体内同样通过抑制铁死亡发挥肝保护作用。

SYR处理上调小鼠肝脏CAV-1、Nrf2和HO-1蛋白表达

蛋白质印迹和免疫组化染色结果显示，APAP处理显著降低小鼠肝脏CAV-1和Nrf2表达，而SYR可显著促进二者的表达；值得注意的是，HO-1在正常小鼠肝脏中表达较低，APAP处理后其表达升高约3.5倍，SYR可进一步显著上调HO-1水平，与体外实验结果趋势一致。

干扰CAV-1消除SYR对APAP诱导的体外铁死亡的保护作用

siRNA敲低CAV-1后，SYR对APAP诱导的细胞活力下降的改善效应消失，细胞死亡率无显著差异。铁死亡相关指标检测显示，CAV-1缺失时，SYR无法降低Fe²⁺、ROS和MDA水平，也无法恢复GSH/GSSG比值。蛋白质印迹结果进一步证实，CAV-1敲低后，SYR对Nrf2、HO-1、GPX4和xCT的上调作用及对FLC、FHC的下调作用均被消除，表明CAV-1是SYR激活Nrf2/HO-1通路、抑制铁死亡的必需介质。

讨论与结论

讨论部分指出，APAP过量导致毒性代谢产物N-乙酰-对-苯醌亚胺(NAPQI)大量生成，耗竭肝脏GSH储备并引发氧化应激，进而激活铁死亡通路。本研究首次证实SYR通过靶向CAV-1激活Nrf2/HO-1通路，抑制铁死亡相关脂质过氧化和铁过载，从而缓解APAP诱导的肝损伤。研究同时关注到CAV-1在不同疾病背景下可能存在双重作用，其在APAP肝损伤中的动态调控仍需进一步探索。此外，SYR口服生物利用度较低，未来需优化给药策略以提升其临床应用潜力。

研究结论明确：SYR可逆转APAP诱导的肝细胞铁死亡过程中CAV-1的表达下调，进而激活Nrf2/HO-1信号通路，抑制ROS过度累积和脂质过氧化。该研究首次将SYR的铁死亡抑制作用与CAV-1表达调控相关联，为理解CAV-1在铁死亡中的作用提供了新视角，也为开发基于SYR的新型护肝治疗策略奠定了理论基础。