铁死亡调控在自身免疫性肝炎中的作用及研究进展

“自身免疫性肝病”专栏由肝胆相照®-肝胆病在线公共服务平台主办，佑安肝病感染病专科医疗联盟自身免疫肝病专业委员会闫惠平教授任总编辑，刘燕敏主任、徐斌主任任执行编辑，黄春洋博士、张海萍博士任秘书，撰稿或简评专家以北京佑安医院和佑安医疗联盟自免肝病专委会成员为主。

专栏聚焦自身免疫性肝病领域的国内外最新学术进展，旨在推广普及自身免疫性肝病的诊断治疗经验、介绍国内外学术研究进展，为肝病医生提供一个学术交流、临床借鉴与互相切磋的平台，提高相关疾病诊疗水平。

“自身免疫性肝病”专栏第二十八期，我们特别邀请浙江省人民医院金卫东主任、杜璟博士对“铁死亡调控在自身免疫性肝炎中的作用及研究进展”进行分享，以帮助临床医生拓宽知识面，提高临床思维能力。

自身免疫性肝炎（Autoimmune hepatitis, AIH）是一种免疫介导的慢性进行性肝病，作为一种典型的自身免疫性疾病，AIH可发生在任何年龄和任何种族，表现出女性优势，女性与男性的比例为4:1。该病的组织学特征是中重度界面性肝炎和淋巴细胞浸润，血清学特征是存在自身抗体和高水平的IgG。AIH相关自身抗体主要包括抗核抗体（ANA）、抗平滑肌抗体（ASMA）、抗肝肾微粒体-1（LKM-1）抗体、抗可溶性肝抗原/肝胰抗原（SLA/LP）抗体、抗肝细胞溶质抗原-1（LC-1）抗体等。目前认为AIH的发病特征表现为T淋巴细胞的激活和大量细胞因子的释放，浸润并破坏肝实质，导致持续的免疫介导的肝损伤和功能障碍。但是，对于免疫炎症反应如何介导肝细胞损伤及死亡，相关机制仍有待进一步探索。

01铁死亡的发现及特点

2012年，Brent R Stockwell实验室发现了一种新的程序性细胞死亡，由于该类死亡发生时出现了自由铁的累积以及铁依赖的脂质过氧化反应，因此称之为铁死亡（ferroptosis）。铁死亡不具有细胞凋亡的形态学特征，不会出现细胞皱缩、染色质凝集、凋亡小体、细胞骨架的解体等现象，但是通过透射电子显微镜，可以观察到线粒体明显皱缩伴膜密度增加，同时表现为细胞质以及脂质活性氧自由基增多。重要的是，铁死亡过程不能被细胞凋亡、焦亡、程序性坏死的抑制剂所阻断，却可以被铁螯合剂、抗氧化剂所抑制，因此铁死亡是铁依赖性的、以脂质活性氧增多为特点。

目前的研究证实铁死亡参与了众多的病理过程，包括癌症、神经毒性、急性肾衰竭、肝损伤、心脏损伤和缺血/再灌注损伤。而铁死亡抑制剂，例如ferrostatin-1（fer-1）、liproxstatin-1和zileuton可通过抑制脂质过氧化反应，改善小鼠创伤性脑损伤后的长期预后，改善小鼠急性和慢性I/R引起的心力衰竭，并预防肾毒性叶酸诱导的急性肾损伤。近日中国医学科学院张煊教授团队在《Nature Immunology》杂志发表研究论文首次报道中性粒细胞发生铁死亡与SLE的发病密切相关，阐明了SLE患者中性粒细胞铁死亡是由自身抗体和IFN-α协同作用，促进转录抑制因子CREMα与GPX4启动子结合，进而下调GPX4蛋白表达水平所诱发[1]。然而，目前关于AIH与铁死亡的研究较少。因此，研究铁死亡是否参与了AIH的发生发展，在AIH的治疗中具有重要意义和前景。

02AIH动物模型

刀豆球蛋白A（ConA）是一种广泛用于活化T细胞的有丝分裂原，依赖于辅助性T淋巴细胞及巨噬细胞发挥效应，ConA可活化T淋巴细胞，刺激Th细胞及巨噬细胞产生TNF-α和IFN-γ等细胞因子损伤肝细胞。ConA静脉注射小鼠体内后，大部分在肝脏内聚集，是一种诱导急性肝损伤并模拟自身免疫性肝炎的合适模型。该模型的典型特征是CD4+ T细胞、自然杀伤T（NKT）细胞、Kupffer细胞（KC）的过度激活和细胞因子释放导致大量肝细胞损伤。值得注意的是，ConA诱导的肝损伤不能通过使用凋亡抑制剂预处理或使用抗凋亡转基因小鼠来减轻。因此，ConA刺激可以模拟暴发性免疫性肝损伤的模型，用于研究AIH的机制和治疗。

03铁死亡在AIH中的研究进展

Yang Liu等通过微阵列芯片鉴定了Con A诱导的AIH小鼠模型中异常表达的miRNA。共筛选出49个miRNA（31个上调和18个下调），并获得了959个预测靶基因。这些靶基因在47条信号通路中进行了注释，包括“Wnt信号通路”、“Hippo信号通路”和“铁死亡通路”以及“丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）信号通路”，提示了铁死亡有可能成为治疗AIH的新靶点[2]。

在AIH中，肝细胞损伤在疾病进展中起着核心作用。Guanghui Deng团队揭示了铁死亡参与了Con A诱导的肝细胞损伤，并伴随着ROS生成、氧化还原活性铁的积累和脂质过氧化物MDA的显著增加。此外，研究人员发现Con A处理的小鼠中GPX4和xCT蛋白显著降低。用铁死亡抑制剂fer-1预处理显著降低了AIH中的肝细胞损伤水平。进一步的，在Con A处理的小鼠中，小窝蛋白-1（Cav-1）表达被显著抑制，而铁死亡抑制剂fer-1可以挽救Cav-1蛋白的表达，并抑制活性氮（reactive nitrogen species，RNS）产生。因此，文章认为在Cav-1的下游，RNS介导的铁死亡是驱动急性免疫介导的肝损伤发生的关键步骤[3]。

南方医科大学Ting Zeng等研究了Con A诱导的AIH小鼠模型中铁死亡相关的指标，确定了吲哚胺2，3-二加氧酶1（IDO1）依赖性铁死亡以及活性氮在AIH小鼠模型中的关键作用。IDO1是一种细胞内血红素酶，由促炎细胞因子（IFN-γ）和其他免疫系统介质诱导，有助于抑制T细胞和NK细胞。先前的研究表明，IDO1通常在炎症细胞和组织中表达，促进NO和过氧化氢的增加。然而，尚无研究报道IDO1介导的免疫抑制是否在自身免疫性疾病中起关键调节作用。作者报道了IDO1通过加重硝化应激，促进铁蛋白降解及自由铁的累积，诱导铁死亡发生。因此，了解铁死亡的分子机制和信号通路可能为AIH中调节肝细胞存活和死亡提供新的诊断和治疗方法[4]。

成纤维细胞生长因子4（FGF4）是成纤维细胞增长因子家族旁分泌亚家族之一的成员，参与伤口修复、血管生成、凝血调节、神经再生和能量代谢。先前的研究证实，人重组FGF4（rFGF4）治疗对非酒精性脂肪性肝炎（NASH）和非酒精性肝病（NAFLD）有效。有趣的是，Huimian Jiang研究团队发现Con A诱导的AIH肝损伤中，肝细胞发生铁死亡的同时，FGF4也保护性升高。此外，肝脏FGF4敲除小鼠更易累积脂质过氧化物和自由铁，引起更严重的肝脏损伤和炎症反应。相反，用非促有丝分裂重组FGF4（rFGF4）治疗减轻了肝损伤和肝细胞铁死亡。该研究表明FGF4可以在AIH进展中起到免疫调节作用[5]。

Lujian Zhu团队在肝抗原（liver-specific antigen S100）诱导的AIH小鼠模型中，观察到环氧化酶2（COX2）和酰基辅酶A合成酶长链家族成员4（ACSL4）水平上调，GPX4和铁蛋白重链1（FTH1）水平下调。服用铁他汀-1（fer-1）后，可恢复上述表型。此外，当使用腺病毒沉默肝脏GPX4表达时，AIH模型小鼠中COX2和ACSL4水平显著上调，加重了肝脏的损伤。同时，作者还证明Nrf2/HO-1信号通路在抑制铁死亡中起关键作用。这些结果增加了我们对AIH分子相互作用的了解，并为开发新治疗策略提供了方向[6]。

铁死亡作为细胞死亡的新形式，参与肝脏炎症、纤维化、癌变的发生发展，并可能成为慢性肝病治疗的重要靶点，近年来在基础领域已取得不少研究成果，但转化为临床治疗手段尚有待时日。

肝脏作为代谢的中心器官，氧化应激反应是导致肝损伤的重要机制。铁死亡受胞浆中游离铁水平、半胱氨酸转运能力、GPX4活性及谷胱甘肽水平的调控，通过加剧脂质过氧化反应导致细胞死亡。但是目前关于铁死亡与AIH的研究尚少，还有许多问题需要进一步阐述。例如：

①尚不清楚AIH患者异常的细胞因子及自身抗体如何与铁死亡关键调控蛋白进行交互作用，难以确定核心的调控靶点；

②铁死亡抑制剂是通过抑制肝细胞铁死亡，还是影响免疫调节细胞铁死亡来发挥作用；

③免疫细胞是否也会通过调控铁死亡进程来影响AIH的发生发展呢？

因此，有必要进一步仔细探讨铁死亡在AIH疾病中的关键作用，也期待更多科学研究来阐明新型铁死亡分子机制，在细胞水平和细胞器水平实现对病变的调控，同时最大限度地减少其对周围正常组织的损害。

参考文献 

1. Li Pengchong,Jiang Mengdi,Li Ketian et al. Glutathione peroxidase 4-regulated neutrophil ferroptosis induces systemic autoimmunity.[J] .Nat Immunol, 2021, 22: 1107-1117.

2. Liu, Y., et al., Characterization and functional prediction of the microRNAs differentially expressed in a mouse model of concanavalin A-induced autoimmune hepatitis. International Journal of Medical Sciences, 2020. 17(15): p. 2312-2327.

3. Deng, G., et al., Caveolin-1 dictates ferroptosis in the execution of acute immune-mediated hepatic damage by attenuating nitrogen stress. Free Radical Biology and Medicine, 2020. 148: p. 151-161.

4. T. Zeng, G. Deng, W. Zhong, Z. Gao, S. Ma, C. Mo, et al. Indoleamine 2, 3-dioxygenase 1enhanceshepatocytes ferroptosis in acute immune hepatitis associated with excess nitrative stress. Free Radic Biol Med 2020. 152. 668-679

5. Jiang, H., et al., FGF4 improves hepatocytes ferroptosis in autoimmune hepatitis mice via activation of CISD3. Int Immunopharmacol, 2023. 116: p. 109762.

6. Zhu, L., et al., GPX4-Regulated Ferroptosis Mediates S100-Induced Experimental Autoimmune Hepatitis Associated with the Nrf2/HO-1 Signaling Pathway. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2021. 2021: p. 1-16.

作者简介

杜璟博士

浙江省人民医院检验中心主治医师，教学秘书。

近五年，第一或共同通讯作者发表SCI论著21篇，其中热点论文1篇，高被引论文4篇，中科院1区TOP期刊6篇，总影响因子147分。主持国自然、省自然、卫生厅等课题7项。

目前研究方向为铁死亡机制与运用研究。在铁死亡调控机制方面，提出CISD3蛋白可以通过调控线粒体能量代谢重编程，促进谷氨酰胺分解，介导自由铁累积同时释放大量ROS，调控铁死亡的发生。在铁死亡药物筛选鉴定方面，发现抗疟药双氢青蒿素可以高效抑制急性髓系白血病细胞增殖，诱导自噬依赖性的铁蛋白降解，释放游离铁，激活AML细胞铁死亡。

入选浙江省卫生高层次人才“医坛新秀”培养对象。

担任浙江省医学会检验医师分会青年委员，浙江省抗癌协会肿瘤标志物专委会青年委员。

荣获2021年浙江省医学会检验医学学术大会“青年学术之星”科研报告一等奖及优秀论文汇报一等奖。

作者简介

金卫东 主任

浙江省人民医院医学检验中心免疫室主任

国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心外聘专家

中国医院协会传染病医院分会自身免疫性肝病学组常委

中国中西医结合检验医学会免疫性疾病实验诊断专家委员会委员

浙江省医学会风湿病学分会检验诊断学组副组长

浙江省医师学会检验医师分会自身免疫病学组副组长

浙江省中西结合学会免疫学专委会常委

浙江省医学会检验医学分会免疫学组秘书

主要研究方向：自身免疫性疾病（干燥综合征肝脏损伤）致病机制的研究；自身免疫实验室规范化质量管理系统的建立及推广

国家“十一•五”科技支撑计划课题子课题负责人，主持和参与国家自然基金、省自然基金、省卫生厅多项课题，发表SCI及中华系列论文三十余篇。

本文仅供医疗卫生专业人士为了解资讯使用，不代表本平台观点。该等信息不能以任何方式取代专业的医疗指导，也不应被视为诊疗建议。如该等信息被用于了解资讯以外的目的，平台及作者不承担相关责任。