【寫在前面】：本期推薦的是由南京農業大學獸醫學院動物健康與安全教育部國際聯合研究實驗室等研究團隊合作近期發表于Redox Biology(IF10.7）的一篇文章，揭示槲皮素通過調節鐵蛋白吞噬和細胞內鐵外排抑制鐵死亡,減輕LPS/iE DAP誘導的肝損傷。

【期刊簡介】

【題目及作者信息】

Quercetin alleviates LPS/iE-DAP-induced liver injury by suppressing ferroptosis via regulating ferritinophagy and intracellular iron efflux

瘤胃生態失調引起的肝損傷在奶牛中很普遍，但其潛在機制尚不完全清楚。鐵死亡是一種新發現的程序性細胞死亡形式，與凋亡和壞死不同，新興研究表明它與各種肝臟疾病有關。在本研究中，脂多糖（LPS）和γ-D-谷氨酰-中-二氨基庚二酸（iE-DAP）分別用于建立牛肝細胞和小鼠的肝損傷體外和體內模型。觀察到單獨使用非細胞毒性iE-DAP不會影響脂質過氧化或GPX4，但會加劇LPS誘導的鐵中毒和肝細胞損傷。值得注意的是，與LPS和iE-DAP（LPS/iE-DAP）聯合治療誘導的肝細胞損傷可通過鐵蛋白沉積抑制劑ferrostatin-1（Fer-1）的干預得到緩解。從機制上講，活化的IL-6/STAT3信號通路被發現介導LPS/iE-DAP誘導的鐵下垂。通過IL6和STAT3敲除或藥物干預抑制IL-6/STAT3，可以減少Fe2+的積累，減輕鐵細胞死亡。進一步的研究發現，IL-6/STAT3信號傳導增強了鐵素體吞噬并損害了鐵的輸出。無論是通過敲除NCOA4來破壞鐵素體吞噬，還是通過敲除HAMP來恢復鐵輸出，都可以緩解細胞內鐵超載并抑制鐵死亡。具體而言，LPS/iE-DAP處理增加了hepcidin和ferroportin之間的相互作用，促進ferroporting泛素化和降解，從而阻斷鐵外流。此外，我們提供了一些證據來證明槲皮素預處理通過在體外和體內靶向IL-6/STAT3信號傳導減少肝臟鐵積聚，減輕了LPS/iE-DAP誘導的鐵中毒和肝損傷，而添加重組牛IL-6可以逆轉這種作用。基于這些發現，我們得出結論，LPS/iE-DAP通過調節IL-6/STAT3/吞噬鐵依賴性鐵釋放和IL-6/STAT3/hepcidin/ferroportin依賴性鐵輸出引發鐵下垂，從而誘導肝損傷，而槲皮素可以通過IL-6/STAT3信號通路抑制鐵死亡來減輕這種肝損傷。本研究為瘤胃生態失調誘導肝損傷的機制提供了新的見解，并為瘤胃生態紊亂誘導的肝損傷提供了一種有前景的解決方案。

圖文摘要

【前言】

肝損傷是奶牛常見的疾病，有多種原因。除了脂肪肝，瘤胃生態失調已被確定為肝損傷的重要因素。飼喂高谷物日糧是增加產奶量的有效策略，但通常會導致瘤胃生態失調，其特征是瘤胃pH值降低、瘤胃上皮損傷和瘤胃微生物裂解。來自裂解瘤胃細菌的致病代謝物，包括脂多糖（LPS），從瘤胃轉移到血液中，隨后到達肝臟，造成巨大負擔，并可能導致肝損傷。許多研究已經達成共識，瘤胃來源的LPS是導致肝損傷的因素之一。持續暴露于LPS會損害肝功能并誘導炎癥反應。我們之前發表的研究也證實了瘤胃生態失調動物的肝損傷和門靜脈LPS含量增加。除了LPS，γ-D-谷氨酰-中二氨基庚二酸（iE-DAP）是瘤胃中的另一種致病代謝產物。iE-DAP是一種二肽，位于革蘭氏陰性菌和大多數革蘭氏陽性菌的肽聚糖內。它可以被核苷酸寡聚結構域結合蛋白1（NOD1）識別，NOD1是一種特定的細胞質受體，因此激活下游核因子κB（NF-κB）并促進炎性細胞因子的轉錄。我們之前的研究證實，iE-DAP可誘導牛乳腺上皮細胞的炎癥損傷。廣泛的研究集中在LPS在瘤胃生態失調誘導的肝損傷中的作用，而iE-DAP對這一病理過程的貢獻在很大程度上被忽視了。

槲皮素是一種富含水果和蔬菜的黃酮類化合物。近年來，槲皮素因其抗炎、抗氧化、抗病毒和抗癌特性而受到廣泛關注。研究表明，槲皮素可以通過改善炎癥和氧化應激來緩解脂肪肝。此外，最近的研究結果表明，槲皮素通過抑制鐵死亡來減輕脫氧雪腐鐮刀菌烯醇誘導的腸損傷和丙烯酰胺誘導的肝損傷，表明鐵死亡是槲皮素的潛在靶點。然而，槲皮素是否可用于治療瘤胃生態失調引起的肝損傷仍有待研究。

本研究旨在探討LPS和iE-DAP聯合治療引發的肝損傷。為此，用LPS和iE-DAP處理牛肝細胞，以模擬瘤胃來源的致病代謝物引起的奶牛肝損傷，并研究了鐵死亡和鐵代謝。接下來，用槲皮素預處理肝細胞，以評估槲皮素對LPS/iE-DAP誘導的鐵中毒和肝細胞損傷的影響，并探討其潛在機制。最后，在小鼠中建立了肝損傷模型，并口服槲皮素以進一步驗證體外研究結果。這項研究為奶牛瘤胃生態失調引起的肝損傷的機制提供了新的見解，并為減輕這種疾病提供了一種有前景的方法。

【結果部分】

1.iE-DAP加重了脂多糖誘導的肝細胞鐵死亡。

2.Fer-1干預抑制LPS/iE-DAP治療的肝細胞的鐵死亡，減輕細胞損傷。

3.靜態干預抑制LPS/iE-DAP誘導的肝細胞鐵死亡。

4.抑制IL-6可以抑制LPS/iE-DAP處理的肝細胞的鐵死亡。

5.NCOA4敲低阻斷了LPS/iE-DAP誘導的鐵蛋白吞噬。

6.抑制鐵蛋白吞噬可減輕LPS/ie-dap誘導的細胞鐵死亡。

7.鐵外排阻斷有助于LPS/iE-DAP誘導的細胞鐵死亡。

8.槲皮素可減弱LPS/iE-DAP誘導的細胞鐵死亡。

9.槲皮素在LPS/iE-DAP處理的肝細胞中，抑制IL-6/STAT3信號通路，阻斷鐵蛋白吞噬通量，抑制脂質過氧化，恢復系統xc-GPX4。

【結論與討論】

綜上所述，本研究通過LPS和iE-DAP的聯合建立了一種新的肝損傷模型。我們的研究結果表明，添加非細胞毒性劑量的iE-DAP會加重LPS誘導的肝細胞損傷，這是由鐵死亡介導的。從機制上講，LPS/iE DAP治療增加了IL-6水平并激活了STAT3，從而增強了鐵蛋白吞噬和細胞內鐵外流阻斷。鐵穩態的這種破壞導致細胞鐵積累，脂質過氧化增加，最終引發鐵細胞死亡。此外，我們證明槲皮素是一種天然化合物，可以通過在體內和體外調節IL-6/STAT3依賴性鐵蛋白吞噬和hepcidin/FPN依賴性鐵外排來緩解LPS/iE-DAP誘導的肝損傷和鐵死亡。總的來說，我們的研究為肝臟損傷發生的機制提供了新的視角，并為瘤胃生態失調的奶牛肝臟損傷提供了潛在的解決方案。

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