综述：太空飞行与地面模型中的氧化还原调控骨丢失：分子机制与治疗策略

《Franklin Open》：Redox-Regulated Bone Loss in Spaceflight and Terrestrial Models: Molecular Mechanisms and Therapeutic Strategies

APAP肝损伤中PHD2/HIF-1α/GPX1轴调控的抗氧化和抗 ferroptosis 机制研究。开发新型胞质内抗体INP2靶向抑制PHD2，稳定HIF-1α并上调SLC7A11/GPX1表达，通过恢复氧化还原平衡、减少脂质过氧化和铁依赖性脂质过氧化抑制ferroptosis，显著减轻APAP诱导的小鼠肝损伤。

　　近年来，随着药物滥用和医疗需求的增长，药物诱导的肝损伤（Drug-Induced Liver Injury, DILI）已成为全球范围内一个备受关注的健康问题。其中，对乙酰氨基酚（Acetaminophen, APAP）过量服用导致的急性肝衰竭尤为常见，已成为APAP中毒的主要后果之一。APAP在体内代谢过程中会产生有毒代谢产物N-乙酰对苯醌亚胺（NAPQI），该物质会消耗谷胱甘肽（Glutathione, GSH），从而引发氧化应激、线粒体功能障碍以及最终的肝细胞死亡。尽管目前的治疗方法主要集中在清除APAP和补充GSH，但这些手段的治疗窗口较窄，难以满足临床需求，因此亟需新的干预策略。

在这一背景下，铁死亡（Ferroptosis）作为一种新型的细胞死亡方式，近年来受到了广泛关注。铁死亡主要由铁依赖的脂质过氧化和GSH耗竭所驱动，与多种类型的急性肝损伤密切相关，包括肝缺血再灌注损伤（Hepatic Ischemia-Reperfusion Injury, HIRI）和药物诱导的肝损伤。研究表明，铁死亡特异性抑制剂如Ferrostatin-1（Fer-1）和铁螯合剂如去铁胺（Deferoxamine, DFO）可以减轻APAP诱导的肝细胞死亡，其作用机制可能涉及自由基清除和GSH的维持。然而，铁死亡的具体发生机制及其在APAP中毒中的作用仍不完全明确，这限制了其在临床治疗中的应用。

在APAP中毒过程中，HIF-1α（Hypoxia-Inducible Factor-1α）的表达和稳定性也扮演了重要角色。HIF-1α是一种在缺氧条件下激活的转录因子，能够促进血管修复、减轻炎症反应、降低氧化应激，从而维持细胞内的氧化还原平衡。此外，HIF-1α还被发现能够通过消耗可溶性铁池来抑制铁死亡，从而限制铁催化脂质过氧化的过程，或者通过上调SLC7A11（Solute Carrier Family 7 Member 11）的表达来增强细胞的抗氧化能力。因此，增强HIF-1α的活性可能有助于抑制铁死亡，提高肝细胞的存活率，并促进肝损伤的修复。

然而，目前如何精准调控HIF-1α的活性仍是一个挑战。HIF-1α作为HIF-1异源二聚体的一部分，其稳定性主要受到PHD2（Prolyl Hydroxylase Domain 2）的调控。在正常生理条件下，细胞质中的PHD2会羟化HIF-1α，标记其进行VHL（Von Hippel-Lindau）介导的泛素化和蛋白酶体降解。抑制PHD2的活性可以导致HIF-1α的积累，从而激活一系列适应性基因，发挥保护作用。但目前的小分子PHD抑制剂缺乏足够的亚型选择性，容易引发脱靶效应，这限制了其在临床中的应用。

为了克服这一问题，研究者们开始探索新型的靶向抑制策略，其中，内体（Intrabody）技术提供了一种有前景的解决方案。内体是一种重组抗体片段，能够特异性地结合并调控细胞内的靶蛋白，具有高选择性和高特异性。内体的一个重要优势是其可以被定向到特定的亚细胞区室，从而实现对蛋白质功能的空间精确调控。这种特性使其成为一种有效的工具，用于在细胞内敲除特定蛋白质的功能。近年来，内体技术在多种疾病的预防和治疗中展现出巨大潜力，包括癌症、神经退行性疾病和组织损伤修复。

在本研究中，为了直接抑制内源性PHD2的活性并保护肝细胞免受APAP诱导的损伤，研究团队设计了一种靶向PHD2的细胞质内体（INP2）。通过筛选噬菌体展示抗体库，研究人员获得了针对PHD2的人源单链抗体（scFv），并构建了一个带有E标签的真核表达质粒（pINP2）。随后，研究人员将INP2表达质粒或对照载体质粒转染到HEK293T、HepG2和LO-2细胞中。通过RT-PCR和Western blot分析，研究人员确认了INP2在细胞中的成功表达（图1A和1B），但并未影响PHD2的蛋白水平（图1B）。进一步的实验表明，INP2能够特异性地识别PHD2，干扰其与HIF-1α的相互作用，从而抑制HIF-1α的羟化，增加其稳定性。

在小鼠APAP诱导的肝损伤模型中，INP2的预处理显著减轻了APAP引起的肝损伤。其作用机制包括通过恢复氧化还原平衡、减少丙二醛（Malondialdehyde, MDA）和活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的积累，以及降低亚铁离子（Fe2?）的含量，从而抑制铁死亡。此外，INP2还能通过上调SLC7A11和谷胱甘肽过氧化物酶1（Glutathione Peroxidase 1, GPX1）的表达，增强谷胱甘肽的合成，消除氧化应激，从而降低APAP和过氧化氢（H?O?）暴露的肝细胞毒性。值得注意的是，GPX1的敲除显著削弱了INP2介导的肝保护作用和抗铁死亡效果，因为GPX1能够通过依赖谷胱甘肽的机制减少细胞毒性脂质过氧化物，如12-羟基二十烷酸过氧化物（12-HPETE）的积累。

综上所述，针对PHD2的内体能够通过调控PHD2/HIF-1α/GPX1轴，增强谷胱甘肽的合成，抑制氧化应激和铁死亡，从而有效保护肝细胞免受APAP诱导的损伤。这一发现不仅加深了对APAP中毒机制的理解，也为开发新的治疗策略提供了理论依据。未来，通过进一步优化PHD2靶向内体的设计，提高其选择性和特异性，有望在临床上实现对APAP诱导的肝损伤的精准干预，为患者提供更安全、有效的治疗手段。此外，这一研究还提示，通过调控HIF-1α的活性，可以为其他类型的肝损伤和相关疾病提供新的治疗思路。