铜过载通过铜死亡（cuproptosis）机制激活肝星形细胞，从而加剧小鼠疟疾中的急性肝损伤

《Parasites & Vectors》：Copper overload drives hepatic stellate cell activation via cuproptosis to exacerbate acute liver injury in murine malaria

　　

摘要

背景

急性肝损伤是重症疟疾的一种严重并发症，其特征是肝细胞死亡和肝星形细胞（HSC）的激活。虽然HSC的激活是慢性肝纤维化的已知驱动因素，但在疟疾肝损伤的急性阶段，其具体作用及触发机制仍不明确。值得注意的是，在Plasmodium感染期间会出现全身铜积累，这可能引发铜依赖性的线粒体细胞死亡——即铜死亡（cuproptosis）。鉴于肝脏在铜代谢和储存中的核心作用，以及HSC对铜紊乱的敏感性，我们假设疟疾引起的肝铜过载可能触发铜死亡，进而成为促进HSC激活的关键信号，从而加剧急性肝损伤。

方法

我们使用P. berghei ANKA (Pb)感染的C57BL/6小鼠模型，通过铜离子载体二硫苏糖醇（DSF）和铜螯合剂四硫钼酸盐（TTM）在体内调节铜的稳态。通过测量寄生虫血症和肝脏寄生虫负荷来评估感染严重程度。通过组织病理学、血清丙氨酸转氨酶/天冬氨酸转氨酶（ALT/AST）水平、凋亡检测（TUNEL）和纤维化评估（Sirius Red染色）系统地评估肝损伤。使用酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒测量血清中的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、干扰素-γ（IFN-γ）和白细胞介素（IL）-10水平来评估全身炎症反应。通过鲁贝尼克酸染色和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定肝脏铜含量。为阐明潜在机制，我们利用免疫组化和免疫荧光分析了关键铜死亡标志物（FDX1、DLAT和DLST）以及肝星形细胞（HSC）激活标志物（α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）和胶原蛋白I）的表达。此外，通过定量聚合酶链反应（qPCR）测定肝组织中的促纤维化/抗纤维化介质的mRNA水平。最后，为了验证铜失调与HSC激活之间的机制联系，我们使用经Pb感染的红细胞（iRBCs）刺激的HSC细胞系（HSCT6）进行了体外研究，并用DSF-CuCl₂或TTM-CuCl₂复合物进行处理。

结果

Pb感染引发了渐进性的肝铜积累，并伴随关键铜死亡标志物（FDX1、DLAT和DLST）的上调，这与肝组织病理学的恶化相平行，增强了HSC的激活（α-SMA/Collagen I↑）和胶原蛋白沉积（纤维化）的增加。关键的是，使用DSF药理学地升高铜水平会加剧这一病理级联反应：它加剧了铜过载，进一步增加了关键铜死亡标志物的表达（FDX1/DLAT/DLST↑），提高了寄生虫血症和肝脏寄生虫负荷，并增强了HSC的激活（α-SMA/Collagen I↑）、纤维化和肝病理。值得注意的是，DSF处理显著增加了同时表达FDX1、DLAT或DLST的活化（α-SMA⁺）HSC的比例，并使细胞因子平衡向促纤维化方向倾斜（TGF-β/PDGF↑），同时抑制了抗纤维化介质（IFN-γ/HGF↓）。与此同时，DSF处理增加了血清中的TNF-α和IFN-γ水平，同时降低了IL-10水平。相反，使用TTM螯合铜有效地逆转了这些效应：它减少了肝脏中的铜含量，抑制了关键铜死亡标志物的表达和共标记HSC的占比，减轻了HSC的激活和纤维化，从而改善了肝功能。这种铜失调与HSC激活之间的核心机制联系在体外得到了直接验证：在iRBC刺激的HSCT6中，DSF-CuCl₂复合物增强了铜死亡标志物（FDX1、DLAT和DLST）和HSC激活标志物（α-SMA和胶原蛋白I）以及促纤维化细胞因子（TGF-β和PDGF）的上调，同时抑制了抗纤维化细胞因子（IFN-γ和HGF），而TTM-CuCl₂处理则一致地减弱了这些由iRBC诱导的变化。

结论

我们的研究结果表明，疟疾引起的肝铜过载会触发铜死亡，进而直接激活HSC，从而加剧急性肝损伤。使用铜螯合剂TTM进行药理学干预有效抑制了这一病理级联反应并减轻了肝损伤。因此，针对铜诱导的铜死亡是一种治疗重症疟疾相关急性肝损伤的新策略。

图形摘要

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