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为探究脓毒症相关免疫功能障碍机制，东田纳西州立大学等机构研究人员开展 “血红素在脓毒症诱导的库普弗细胞（Kupffer cells）PANoptosis（一种整合细胞焦亡、凋亡和坏死性凋亡的细胞死亡形式）和衰老中的作用” 研究，发现线粒体损伤是关键，抑制 PLC-γ 和增加血红素结合蛋白（HPX）可改善脓毒症结局，意义重大。
脓毒症，这个在重症监护病房中肆意 “收割” 生命的 “杀手”，尤其是对老年人，杀伤力极大。在美国，每年约有 170 万例脓毒症病例，近 35 万患者因此失去生命。脓毒症相关免疫功能障碍是导致患者生存率低和继发感染的重要原因，可其背后的机制却如同隐藏在迷雾中，让人捉摸不透。库普弗细胞作为肝脏中的常驻巨噬细胞，在清除入侵病原体、维持机体免疫平衡方面起着关键作用，就像是肝脏的 “忠诚卫士” 。然而，在脓毒症期间，这些 “卫士” 却出现大量死亡和衰老的现象，这与细菌感染易感性增加、脓毒症预后不良密切相关，但其中的机制却鲜为人知。
此外，溶血这一脓毒症常见的并发症，会释放出游离血红素。它就像一颗 “定时炸弹”，不仅具有强氧化性和促炎作用，还与脓毒症的严重程度紧密相连。虽然此前有体外研究表明血红素可能促进细胞死亡，但它在脓毒症相关库普弗细胞死亡中究竟扮演着怎样的角色，仍是个未解之谜。
为了揭开这些谜团，东田纳西州立大学等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上，为脓毒症的治疗带来了新的曙光。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：利用盲肠结扎穿孔（CLP）小鼠模型来诱导脓毒症；通过免疫染色、蛋白质印迹（Western blot）等实验技术检测相关蛋白表达水平；运用定量聚合酶链反应（qPCR）分析线粒体 DNA（mtDNA）释放情况；还借助腺相关病毒（AAV）技术调节血红素结合蛋白（HPX）的表达。
下面来看看具体的研究结果：
- 脓毒症诱导的库普弗细胞损失与细菌负荷增加和死亡率升高相关：研究人员利用 CLP 模型，对 C57BL/6 小鼠进行实验。免疫染色结果显示，与假手术对照组相比，脓毒症小鼠在 CLP 术后 6 小时，库普弗细胞数量就迅速减少了 27%，到 24 小时时，减少幅度更是高达 50%。进一步分析发现，非存活小鼠（体温 < 30°C）的库普弗细胞数量显著减少，同时细菌负荷明显增加，这表明库普弗细胞损失、细菌负荷增加与脓毒症严重程度密切相关。
- 脓毒症中升高的血红素水平与库普弗细胞损失、细菌负荷增加和死亡率升高有关：测量存活和非存活小鼠的循环血红素水平后发现，非存活小鼠的游离血红素水平比存活小鼠高出 3.8 倍以上。而且，血红素水平越高的脓毒症小鼠，库普弗细胞密度越低，细菌负荷越高，这说明循环游离血红素水平与库普弗细胞损失和细菌负荷的严重程度呈正相关。
- 血红素加剧脓毒症诱导的库普弗细胞损失和衰老，损害细菌清除能力并增加死亡率：给脓毒症小鼠注射外源性血红素后，与对照组相比，24 小时后库普弗细胞数量明显减少，细胞衰老相关标记物 p21、p16 和乙酰化 p53 的表达显著增加，细菌负荷升高，死亡率也随之上升，表明血红素会加重脓毒症对库普弗细胞的损害。
- 血红素加剧细菌诱导的巨噬细胞 PANoptosis：用血红素、热杀死的大肠杆菌或两者联合处理骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs）和 THP-1 细胞后发现，单独处理时细胞死亡较少，而联合处理则显著增加细胞死亡。同时，联合处理还明显增强了焦亡、凋亡和坏死性凋亡相关信号通路的激活，说明血红素和细菌刺激通过 PANoptosis 协同诱导严重细胞死亡。
- 血红素加剧细菌诱导的线粒体损伤：通过评估线粒体膜电位、mtDNA 释放和线粒体活性氧（ROS）产生等指标，研究人员发现，血红素和大肠杆菌单独处理仅引起轻微线粒体功能障碍，而联合处理则显著增加线粒体损伤，表明血红素会加剧细菌诱导的巨噬细胞线粒体损伤。
- PLC-γ 介导的 GSDMD 线粒体转位导致血红素和细菌联合诱导的线粒体损伤：研究表明，血红素和大肠杆菌联合处理可使 cGSDMD 转位到线粒体，而血红素能激活 PLC-γ。抑制 PLC-γ 可减少 cGSDMD 线粒体转位和线粒体损伤，说明血红素诱导的 PLC-γ 激活是 cGSDMD 线粒体转位和线粒体损伤的关键驱动因素。
- 抑制 PLC-γ 减轻血红素和细菌诱导的巨噬细胞 PANoptosis：用 PLC-γ 抑制剂预处理 THP-1 细胞后，再暴露于血红素和大肠杆菌，结果显示，细胞死亡相关信号通路的激活减少，细胞死亡率显著降低，表明抑制 PLC-γ 可减轻巨噬细胞的 PANoptosis。
- cGAS-STING 激活促进血红素和细菌诱导的巨噬细胞衰老：血红素和细菌联合处理显著增强了 cGAS-STING 信号通路的激活，而抑制 STING 可减少衰老标记物的表达。此外，抑制 PLC-γ 也能降低 cGAS-STING 通路的激活和细胞衰老，说明线粒体损伤导致的 cGAS-STING 激活促进了巨噬细胞衰老。
- 增加血红素结合蛋白表达减轻脓毒症诱导的库普弗细胞损失并改善年轻和老年小鼠的生存：研究发现，脓毒症幸存者的血红素结合蛋白（HPX）表达较高，而老年小鼠在脓毒症时 HPX 表达降低。给予 AAV-HPX 增加 HPX 表达后，可降低循环游离血红素水平和细菌负荷，减轻库普弗细胞损失和衰老，提高年轻和老年小鼠的生存率。
综合研究结论和讨论部分，这项研究揭示了脓毒症期间升高的游离血红素水平与库普弗细胞损失之间的新机制。血红素加剧细菌诱导的线粒体损伤，通过 PANoptosis 导致库普弗细胞死亡，并通过 cGAS-STING 激活促进免疫衰老。同时，研究还发现 PLC-γ 是血红素和细菌诱导的线粒体功能障碍的关键介质，抑制 PLC-γ 和增加 HPX 表达有望成为减轻脓毒症相关死亡率的潜在治疗策略，为脓毒症的治疗提供了新的方向和靶点，对改善脓毒症患者的预后具有重要意义。
