慢性缺氧通过PKCδ/酸性鞘磷脂酶介导的神经酰胺积累和内质网应激诱导肝损伤的机制研究

时间:2025年10月9日
来源:Lipids in Health and Disease

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本研究针对慢性持续缺氧导致肝损伤的机制展开探索,发现缺氧通过激活PKCδ/酸性鞘磷脂酶(ASMase)轴驱动神经酰胺(Cer)积累,进而诱发内质网应激(ERS),最终导致肝功能异常。研究人员利用大鼠模型及多种抑制剂干预,证实靶向该通路可有效缓解肝损伤,为高原居民及慢性心肺疾病患者的肝损伤防治提供了新的诊断标志物和治疗策略。

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氧气是需氧生物生存的关键,而缺氧——即细胞、组织或器官可用氧水平的降低——对人类健康构成严重威胁。根据持续时间和暴露模式的不同,缺氧可分为急性或慢性、持续性或间歇性。慢性持续性缺氧常见于高原居民以及患有慢性阻塞性肺疾病(COPD)、严重贫血等心肺疾病的患者,可导致多器官功能障碍,并促进多种疾病的发生和发展。肝脏作为代谢、解毒和合成的中枢器官,其生理过程高度耗氧,因此极易受到缺氧的影响。尽管已有研究将缺氧与肝损伤联系起来,但其潜在机制仍不清楚,尤其是在慢性持续性缺氧模式下。
近年来,脂质代谢在缺氧中的作用逐渐受到关注。肝脏是维持全身脂质稳态的核心,肝细胞脂质稳态的破坏会导致包括鞘脂、甘油磷脂和脂肪酸等在内的多个脂质类别水平改变。其中,具有脂毒性的脂质亚类,如神经酰胺(Cer),的积累可诱导脂毒性,导致细胞损伤和死亡。神经酰胺作为一种具有生物活性的鞘脂,是细胞应激反应的关键介质,虽已被证实在多种肝脏疾病的发生发展中起重要作用,但其在缺氧诱导的肝损伤中的具体作用尚未明确。
在此背景下,研究人员在《Lipids in Health and Disease》上发表了一项研究,旨在探讨慢性持续性缺氧对肝脏的影响及其潜在机制。该研究通过建立大鼠慢性缺氧模型,综合运用脂质组学分析、分子生物学技术和药理学抑制等方法,揭示了缺氧通过蛋白激酶Cδ(PKCδ)激活酸性鞘磷脂酶(ASMase),促进神经酰胺(Cer)积累,进而诱发内质网应激(ERS),最终导致肝损伤的分子通路。
研究人员为开展本研究,主要应用了以下关键技术方法:通过缺氧舱建立大鼠慢性缺氧(10% O2,6周)模型;采用抑制剂干预,包括ASMase抑制剂去西帕明(Des)、PKCδ抑制剂Rottlerin和内质网应激抑制剂4-苯基丁酸(4-PBA);通过血清生化分析评估肝功能指标;利用组织H&E染色和透射电镜(TEM)观察肝组织病理和超微结构;采用非靶向脂质组学(LC-MS/MS)技术分析肝脏和血清脂质谱;使用商用试剂盒检测酶活性和氧化应激指标;并通过蛋白质免疫印迹(Western Blot)分析关键蛋白表达。
研究结果表明,慢性缺氧显著改变了肝脏和血清的脂质谱,其中肝脏神经酰胺(Cer)水平增加最为显著。缺氧通过激活ASMase促进Cer积累,ASMase抑制剂Des能降低缺氧大鼠血清肝功能指标水平,并改善肝组织学异常。PKCδ抑制剂Rottlerin可抑制ASMase活性并减轻缺氧诱导的肝损伤。Des还能阻断缺氧诱导的肝内质网应激(ERS),而ERS抑制剂4-PBA可缓解缺氧肝损伤。
慢性缺氧导致肝损伤:血清ALT、AST、TBIL、DBIL和IBIL水平显著升高,肝组织H&E染色显示肝细胞排列紊乱、充血、水肿、脂肪变性、肝血窦扩张、炎症浸润和局灶性坏死,肝组织MDA水平升高提示氧化损伤加剧。
缺氧改变肝脏脂质谱:非靶向脂质组学分析显示,缺氧后肝脏中Cer、TG、ChE、ZyE、Co、FA、AcCa和WE含量显著上升,而SM、PI和MG水平下降。Cer成为变化最显著的脂质类别。
ASMase激活介导Cer积累:缺氧显著增强ASMase和CerS6活性,而不影响SPT、AC和CerS5活性。ASMase抑制剂Des可逆转缺氧引起的ASMase活性升高、Cer水平增加及SM含量下降。
Cer积累在肝损伤中的作用:Des处理可显著改善缺氧导致的血清肝功能指标异常、肝组织病理损伤和MDA水平升高,表明ASMase激活介导的Cer积累在缺氧诱导肝损伤中起关键作用。
缺氧通过PKCδ/ASMase/Cer轴导致肝损伤:缺氧促进PKCδ磷酸化激活,PKCδ抑制剂Rottlerin抑制ASMase活性和Cer积累,并减轻肝损伤和血清肝功能指标异常。
Cer积累诱导内质网应激:缺氧导致内质网结构紊乱和扩张,ERS标志物p-PERK、p-IRE1和CHOP表达增加。Des处理可改善内质网超微结构异常并降低ERS标志物水平。
ERS在肝损伤中的作用:ERS抑制剂4-PBA处理可逆转缺氧引起的血清肝功能指标升高和肝组织病理改变,表明ERS参与缺氧诱导的肝损伤。
Cer通过抑制SERCA2诱发ERS:缺氧降低SERCA活性和SERCA2表达,而Des处理可逆转这一现象,提示Cer积累可能通过抑制SERCA2诱发ERS。
研究结论与讨论部分强调,本研究首次实验证实了慢性持续性缺氧通过激活PKCδ/ASMase轴驱动Cer积累,进而诱发ERS,最终导致肝损伤。这一发现不仅揭示了缺氧肝损伤的新机制,还为防治高原居民和慢性心肺疾病患者的肝损伤提供了潜在的诊断生物标志物和治疗靶点。循环Cer及其亚型(如Cer(d18:1/16:0)和Cer(d18:1/24:1))可能成为早期发现肝损伤、心血管异常和肺功能障碍的有前景的生物标志物。靶向PKCδ/ASMase/Cer轴的代表性药物——去西帕明(Des)和Rottlerin——在实验中展现出显著肝保护作用,具有临床转化潜力。此外,研究还揭示了Cer通过抑制SERCA2活性诱发ERS的新途径,为理解脂毒性介导的器官损伤提供了新视角。未来研究将进一步探索该轴在多器官缺氧损伤中的作用,以及其作为多器官保护策略的临床应用价值。

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