青霉胺通过抑制铜死亡改善葡聚糖硫酸钠诱导的实验性结肠炎小鼠肠道屏障损伤

本研究首次揭示铜依赖性细胞死亡（cuproptosis）在溃疡性结肠炎（UC）发病中的关键作用。通过GEO数据库分析和动物实验证实，铜螯合剂青霉胺（PA）可降低结肠黏膜铜积累，抑制二氢硫辛酰胺S-乙酰转移酶（DLAT）寡聚化，挽救铁硫簇蛋白FDX1/LIAS的丢失，从而改善肠道屏障功能（ZO-1/occludin表达），为UC治疗提供新策略。

　　

铜死亡：溃疡性结肠炎的新机制

铜死亡（cuproptosis）作为一种新发现的铜依赖性细胞死亡方式，在溃疡性结肠炎（UC）中的作用首次被本研究阐明。通过分析GSE66407等三个GEO数据集，发现UC患者结肠黏膜中铜死亡相关基因（FDX1、LIAS、DLAT等）显著异常。实验证实，铜积累通过破坏铁硫簇蛋白稳态，触发DLAT寡聚化，导致肠道屏障损伤。

铜螯合剂的治疗突破

使用四硫钼酸盐（TTM）进行铜耗竭实验，发现其可显著改善葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠症状：疾病活动指数（DAI）降低45%，结肠长度增加1.8倍，炎症因子IL-6/TNF-α表达下调60-70%。机制上，TTM使结肠黏膜铜含量降低3.2倍，恢复FDX1/LIAS蛋白表达至正常水平80%以上，并减少DLAT寡聚体形成。

青霉胺的临床转化潜力

临床常用铜螯合剂青霉胺（PA）在高剂量（0.18 g/kg）干预下表现出显著疗效：

• 病理评分改善65%

• 紧密连接蛋白ZO-1/occludin表达提升2.1倍

• 蛋白脂酰化水平恢复至对照组75%

非变性电泳显示PA可有效抑制DLAT异常寡聚化，其效果与阳性对照5-氨基水杨酸（5-ASA）相当。

分子机制解析

铜死亡在UC中的特征性改变包括：

1. 1.

   铜超载：ICP-MS检测显示UC患者结肠黏膜铜含量升高2.5倍

2. 2.

   铁硫簇蛋白缺失：FDX1/LIAS的mRNA水平下降50-70%

3. 3.

   线粒体功能障碍：DLAT脂酰化降低导致三羧酸循环（TCA）受阻

4. 4.

   紧密连接破坏：免疫荧光显示ZO-1表达减少80%

临床意义与展望

该研究不仅证实铜死亡是UC的新型细胞死亡机制，更开创性地将临床抗铜药物（PA）拓展应用于肠道疾病治疗。值得注意的是，PA通过双重作用发挥疗效：既降低游离铜浓度（ICP-MS显示降低65%），又维持铜稳态相关蛋白功能。未来需在类器官模型和更大临床样本中验证其长期安全性，但本研究已为UC的金属离子代谢治疗提供重要理论依据。

技术亮点

1. 1.

   多组学验证：结合GEO转录组、ICP-MS金属组学和蛋白质组学分析

2. 2.

   创新检测方法：采用红氨酸染色可视化组织铜沉积

3. 3.

   机制深度解析：首次在UC中发现DLAT寡聚体（非变性电泳检测）

4. 4.

   转化医学价值：老药新用策略加速临床转化进程

局限性讨论

当前研究存在三个主要局限：

1. 1.

   样本量限制：临床样本仅涵盖活动期UC（Mayo评分≥2）

2. 2.

   模型局限性：DSS模型不能完全模拟人类慢性UC特征

3. 3.

   机制深度：需进一步明确铜死亡与线粒体自噬的交互作用

这些发现为开发靶向铜死亡的小分子药物奠定了坚实基础，特别是针对传统治疗无效的难治性UC患者。