铁死亡与线粒体活性氧（mROS）在SARS-CoV-2诱导肝细胞死亡中的核心机制及治疗靶点研究

本研究揭示SARS-CoV-2通过上调ACE2/TfR1受体、破坏线粒体稳态（ΔΨm）和脂质代谢，激活铁死亡（ferroptosis）导致肝细胞死亡。利用Huh7.5模型证实，病毒变异株（Wh/BA.5）通过mROS-脂质过氧化轴促进复制，而靶向线粒体抗氧化剂（mitoTEMPO）或铁死亡抑制剂（ferrostatin-1）可显著减轻损伤，为COVID-19相关肝病治疗提供新策略。

　　

引言

COVID-19的肝损伤机制长期未明。尽管呼吸道是SARS-CoV-2主要靶器官，临床数据显示高达60%患者出现肝功能异常。本研究聚焦病毒直接肝细胞毒性，揭示铁死亡与线粒体功能障碍的核心作用，填补了病毒性肝炎与COVID-19交叉领域的认知空白。

材料与方法

采用Huh7.5肝细胞模型，分别感染SARS-CoV-2原始株（Wh）和奥密克戎BA.5变异株。通过流式细胞术定量病毒核衣壳蛋白（N），RT-qPCR检测病毒载量，并利用MitoSOX^?和MitoTracker^?探针动态监测mROS及线粒体膜电位（ΔΨm）。铁死亡通过脂质过氧化标志物Bodipy 493/503和ferrostatin-1抑制实验验证，辅以共聚焦显微镜观察线粒体-溶酶体共定位。

结果

3.1 病毒复制动力学

BA.5在24小时感染率（9.8%±2.2）显著高于Wh株（4.1%±1.2），但72小时后Wh株导致更高细胞死亡率（60.1%±4.8 vs 30.0%±4.5）。两种毒株均上调ACE2和TfR1表达，BA.5诱导TfR1增幅达170.7±2.0 MFI，提示其可能通过内吞途径增强感染。

3.2 线粒体灾难性事件

感染后48小时，线粒体出现碎片化（MTG+/MTDR+细胞占比19.4%±6.1），伴随mROS爆发性升高（BA.5组62.0%±3.2）。MitoTEMPO预处理使病毒RNA拷贝数降低100倍，证实mROS是病毒复制关键推手。

3.3 铁死亡主导的细胞死亡

ferrostatin-1将Wh株诱导的细胞死亡从54.3%±6.9降至9.8%±2.6，效果远超凋亡抑制剂Z-DEVD（17.1%±3.4）。同步观察到脂滴（LD）积累与感染时程正相关，72小时达峰值，且Wh株诱导的LD体积更大。

3.4 代谢重编程

BA.5感染早期（24小时）即引发LD形成，而ferrostatin-1预处理进一步增加LD积聚，暗示铁死亡与脂代谢存在反馈调节。Mitophagy抑制剂Mdivi-1使线粒体-溶酶体共定位系数下降80%，证实病毒通过劫持线粒体质量控制机制促进自身复制。

讨论

研究首次在肝细胞中建立SARS-CoV-2感染→TfR1上调→铁超载→mROS爆发→脂质过氧化→铁死亡的完整病理轴。临床意义在于：

1. 诊断标志物：TfR1可作为COVID-19肝损伤预警指标；

2. 治疗靶点：mitoTEMPO和ferrostatin-1联用或能阻断病毒复制与细胞死亡双重通路；

3. 变异株差异：BA.5的快速复制特性与Wh株的强细胞毒性反映进化权衡，提示临床需个体化监测。

局限与展望

未使用原代肝细胞和类器官模型可能低估微环境影响，未来需结合单细胞测序解析肝内异质性。GPX4活性和4-HNE检测将强化铁死亡证据链，而动物实验可验证抗氧化剂的体内疗效。