线粒体自噬、铁死亡、铜死亡和双硫死亡在阿尔茨海默病中的作用机制及进展

背景:近年来,随着对细胞程序性死亡的深入研究,阿尔茨海默病损伤涉及的新型程序性死亡模型(线粒体自噬、铁死亡、铜死亡及双硫死亡)正逐渐兴起并且未来具有较大研究空间。目的:对新型程序性细胞死亡模式(线粒体自噬、铁死亡、铜死亡和双硫死亡)的分子机制、新型细胞死亡模式的串扰机制、临床转化等在阿尔茨海默病的研究进展进行综述,为探索新型细胞死亡模式在阿尔茨海默病中的作用机制和药物靶点提供新视角。方法:由第一作者应用计算机检索1991-2024年中国知网和PubMed数据库收录的文献,最终纳入101篇文章进行综述分析。结果与结论:①细胞程序性死亡作为维持细胞正常更新和内环境稳态的必要调节途径,其中线粒体自噬、铁死亡、铜死亡和双硫死亡等新型细胞程序性死亡是目前生命科学的热门研究领域。②线粒体自噬能够清除阿尔茨海默病神经元中受损线粒体,降低细胞内活性氧,恢复阿尔茨海默病中神经元细胞的能量代谢和信号转导,在调控神经元健康和功能中起着至关重要的作用。③铁死亡在阿尔茨海默病中的研究备受关注,能够通过胱氨酸/谷氨酸、铁代谢及多不饱和脂肪酸等多种途径调控阿尔茨海默病,从而影响Aβ沉积及Tau蛋白磷酸化,近期研究显示天然多酚、酸枣仁汤、茯苓酸和维生素E等可在阿尔茨海默病中抑制铁死亡。④铜死亡是涉及铜的依赖、脂酰化蛋白的积累以及铁硫簇蛋白减少的一种新型独特细胞死亡形式,其过量铜暴露可能会直接与Aβ斑块和淀粉样蛋白前体蛋白相互作用,加重阿尔茨海默病的认知障碍,目前铜死亡研究领域正兴起,作用机制尚未完全阐明。⑤双硫死亡作为一种新兴细胞程序死亡形式,由胱氨酸过量积累以及葡萄糖饥饿引起二硫化物应激,导致对与阿尔茨海默病有关的肌动蛋白骨架受损。⑥各类细胞程序性死亡模式在阿尔茨海默病发病机制中存在串联机制,形成了以自噬为核心的各类程序性死亡的相互作用网络,为多层次、多靶点调控阿尔茨海默病提供了巨大潜力,“自噬-坏死性凋亡-焦亡/铁死亡”之间的串扰网络机制共同调控阿尔茨海默病。⑦铜死亡和双硫死亡作为一种新的程序性死亡方式,目前在阿尔茨海默病中报导不够深入,未来仍然需要进一步的研究及持续关注。⑧由于线粒体自噬、铁死亡、铜死亡和双硫死亡大多数研究都基于基础实验或生物信息学分析,缺乏大规模及长期的临床研究验证,未来需进一步深入探讨,以期为治疗阿尔茨海默病提供新思路和有效策略。

纳米材料诱导肿瘤细胞铜死亡的研究进展

纳米材料选择性诱导肿瘤细胞发生程序性细胞死亡(PCD)被视为一种很有前途的癌症治疗方法.铜死亡是一种最近被发现的由细胞内铜离子过载引起、以脂酰化线粒体酶的聚集和Fe-S蛋白质丢失为特征的全新的PCD模式.目前,多种纳米材料已被开发并用于诱导肿瘤细胞铜死亡,实现癌症治疗.大量的研究表明,将铜死亡与其它肿瘤治疗方式联合使用可取得更好的治疗效果,展现出巨大的潜力.本文综合评述了细胞铜死亡的相关机制及特征,总结和概括了纳米材料诱导的肿瘤细胞铜死亡策略及相关机制,重点分类概述了纳米材料诱导的铜死亡联合治疗的最新研究进展,并对这一新兴的肿瘤治疗方式的未来前景进行了总结和展望.

基于铜死亡相关lncRNAs构建肺腺癌的预后风险模型及实验验证

目的基于铜死亡相关长链非编码RNAs(CRLS)构建肺腺癌的预后风险模型并进行实验验证。方法从TCGA数据库获取肺腺癌数据,构建CRLS预后风险模型并计算风险评分,根据中位数将患者分为高风险组(≥风险评分中位数)和低风险组(<风险评分中位数)。使用风险评分分布曲线和散点图显示风险评分与生存状态的关系,采用主成分分析(PCA)、Kaplan-Meier分析及C-index曲线评估预测效能。利用肿瘤药敏多组学库评估两组对不同药物的敏感性,通过肿瘤免疫功能障碍和排除算法(TIDE)比较两组对免疫检查点抑制剂(ICIs)的敏感性。选取CASC15进行细胞实验,将其转染至A549细胞和H1975细胞,通过实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)、CCK-8和Transwell实验评估细胞表达、增殖和侵袭能力。结果最终筛选出7个与总生存期(OS)显著相关的CRLS,风险评分=-0.3081×AC090948.1的表达量+0.4604×CASC15的表达量-0.4170×AL353804.1的表达量-1.4322×AP000302.1的表达量+0.4417×AC026356.1的表达量-0.6190×AC007613.1的表达量+0.2710×AL161431.1的表达量。随着风险评分增加,患者死亡数升高。所构建的风险模型能够有效区分低风险和高风险患者,且低风险组生存预后优于高风险组(log-rank检验:χ^(2)=29.352,P<0.001)。风险评分的符合指数高于年龄、性别和临床分期,其预测准确性较好。高风险组顺铂、紫杉醇、多西他赛、5-氟尿嘧啶、长春瑞滨、喜树碱、吉西他滨、吉非替尼、塞卡替尼的IC 50值低于低风险组,埃罗替尼和雷帕霉素的IC 50值高于低风险组,差异有统计学意义(P<0.05)。低风险组TIDE评分低于高风险组,差异有统计学意义(P<0.05)。细胞实验显示,与空白组和对照组比较,CASC15组细胞增殖率、克隆形成率和细胞侵袭率显著增加(P<0.05)。结论7个CRLS组成的风险模型可以有效预测肺腺癌患者的生存预后,模型的风险评分可作为独立的预后因素。该模型为肺腺癌患者在选择常规药物或免疫治疗时提供了新的理论依据。

阿尔茨海默病NK细胞与铜死亡的相关基因分析

背景:阿尔茨海默病的免疫相关致病机制尚不明确,通过生物信息学探讨阿尔茨海默病患者NK细胞与铜死亡机制的相关性,可为研究阿尔茨海默病的发生发展提供新方向。目的:使用生物信息学分析方法筛选阿尔茨海默病患者外周血中NK细胞与铜死亡相关的关键基因,并在临床标本水平加以验证。方法:利用GEO在线数据库筛选阿尔茨海默病患者外周血转录组差异表达基因和NK细胞相关基因,与已报告的铜死亡因子取交集,获取差异表达的铜死亡相关基因;接着采用RT-qPCR技术对基因相对表达量进行实验验证,实验样本来自于安徽省立医院神经内科2021-2023年住院患者的外周血,按照纳排标准纳入疾病组30例及对照组20例。后续进一步使用在线GeneMANIA网站构建蛋白质-蛋白质互作网络;利用R语言进行免疫浸润分析;基于ENCODE数据库进行转录因子预测。结果与结论:①利用GSE63060数据集中阿尔茨海默病患者外周血转录组差异表达基因、GSE168522数据集中NK细胞相关基因、已报告的铜死亡基因,应用在线韦恩图工具、LASSO算法及随机森林机器学习方法筛选获取4个差异表达的铜死亡相关基因:铁氧还原蛋白1(ferredoxin 1,FDX1)、铜离子转运ATP酶a肽(ATPase Cu^(2+)transporting alpha polypeptide,ATP7A)、丙酮酸脱氢酶β(pyruvate dehydrogenase El subunit beta,PDHB)和二氢硫辛酰胺琥珀酰转移酶(dihydrolipoamide succinyltransferase,DLST)。②临床样本实验验证,FDX1和ATP7A在阿尔茨海默病患者外周血中表达上调(P<0.001),且在载脂蛋白E4不同基因型中呈差异性表达(P<0.01,P<0.001);PDHB和DLST在阿尔茨海默病患者外周血中表达下调(P<0.001),在载脂蛋白E4不同基因型中表达无显著性意义(P>0.05)。③蛋白质-蛋白质互作网络发现20种功能蛋白与关键基因相关联,免疫浸润分析结果验证了关键基因与12个免疫细胞具有显著相关性(以P<0.05为具有相关性)。④生物信息学分析与实验验证结果提示,FDX1,ATP7A,PDHB和DLST基因在阿尔茨海默病中存在差异性表达,这4个基因在阿尔茨海默病外周血的NK细胞中可能通过铜死亡机制参与了疾病的发生发展,文章结果为阿尔茨海默病的诊断及治疗提供了潜在的靶点。

阿霉素/铜复合物诱导肝癌细胞发生铜死亡的机制研究

目的:探究阿霉素/铜(DOX/Cu)复合物诱导肝癌细胞铜死亡的作用机制。方法:采用DOX/Cu 0、2.5、4、7.5、10和12.5µmol/L处理人肝癌细胞株Huh7,CCK-8法检测细胞活力,激光共聚焦显微镜和增殖试剂盒观察细胞增殖水平,细胞划痕实验测定细胞侵袭能力,流式细胞术检测细胞内活性氧(ROS)和铜离子水平,Westernblot检测出细胞内铁硫簇蛋白表达水平。结果:随着DOX/Cu浓度的升高,细胞活力、细胞增殖能力和侵袭能力逐渐下降。铜离子螯合剂(TTM)能显著恢复DOX/Cu对细胞活力的影响。DOX/Cu处理细胞后,铜死亡相关指标细胞内铜离子和ROS水平显著升高,并伴随着铁硫簇蛋白的丢失。结论:DOX/Cu可通过铜死亡的方式抑制肝癌细胞。

铜死亡相关基因COX17在食管癌中的表达及其对Eca109细胞功能的影响

目的:探讨铜死亡相关基因COX17在食管癌中的表达及其对食管癌Eca109细胞功能的影响。方法:利用UALCAN数据库分析COX17 mRNA表达水平与食管癌患者临床病理特征的相关性。采用免疫组织化学法检测15对食管癌及其对应癌旁组织中COX17蛋白的表达,并进行临床病理资料分析。另采用siRNA干扰敲降食管癌Eca109细胞中COX17的表达,用Western blot检测siR-COX17敲降的效果,并通过CCK-8试验、划痕试验以及Transwell试验检测COX17表达下调时对Eca109细胞增殖、迁移及侵袭能力的影响。结果:UALCAN数据分析显示,与正常对照组比较,COX17 mRNA表达水平在食管癌组织中明显升高,且与肿瘤临床分期、病理分级、性别、年龄、种族具有相关关系(P<0.05)。免疫组织化学法检测结果显示,COX17蛋白在食管癌组织中的表达高于对应癌旁组织,且COX17蛋白的表达水平与病理分级和淋巴结转移相关,差异均具有统计学意义(P<0.05)。siRNA转染后,COX17蛋白在Eca109细胞中的表达水平明显低于对照组,且敲低COX17后抑制了食管癌细胞的增殖、迁移及侵袭能力。结论:铜死亡相关基因COX17在食管癌中高表达并与预后相关,其可能参与了食管癌的生物学恶性进展。

基于铜死亡相关lncRNAs的胰腺癌预后模型构建与验证

目的研究铜死亡相关lncRNAs在胰腺癌(PAAD)患者中的预后预测价值,并进一步构建预后预测模型。方法从TCGA数据库中下载胰腺癌患者的转录组测序数据和相应临床信息,通过Pearson相关性分析筛选与预后相关的铜死亡相关lncRNAs,先后利用单因素Cox回归和Lasso回归分析并进一步构建预后模型。根据模型的风险评分中位数,将所有患者分为高风险组和低风险组。通过Kaplan-Meier生存分析、亚组分析、ROC曲线分析及一致性指数分析评估模型的预后预测价值,并利用单因素和多因素回归分析验证模型的独立性。对高、低风险组的差异表达基因进行GO及KEGG功能富集分析,并对高、低风险组患者进行肿瘤突变负荷(TMB)分析、免疫治疗反应预测以及药物敏感性分析。结果通过Pearson相关性分析,确定了127个铜死亡相关的lncRNAs,先后利用单因素Cox回归分析及Lasso回归分析构建了一个基于6个铜死亡相关lncRNAs的预后预测模型。根据模型计算结果将PAAD患者队列分成高风险组和低风险组,Kaplan-Meier生存分析表明低风险组患者的生存时间要长于高风险组(P<0.05)。ROC曲线证明了该模型对胰腺癌患者预后的预测性能良好:1、3、5年ROC曲线下面积分别为0.687、0.753、0.771;基因功能富集分析表明,高、低风险组差异表达基因主要富集于免疫相关通路。此外,高风险组患者的TMB值明显大于低风险组,而TIDE评分明显低于低风险组。最后,通过药物敏感性分析发现不同组的胰腺癌患者对特定药物的敏感性存在统计学差异,对临床用药具有一定的指导意义。结论本研究基于铜死亡相关lncRNAs成功构建了一个PAAD患者预后模型,可精准预测PAAD患者的预后,并为患者的临床药物治疗选择提供个性化指导。

铜死亡在脊髓损伤中的潜在作用

脊髓损伤是一种严重的中枢神经系统疾病,其复杂的发病机制一直都是研究的热点。继发性损伤是造成脊髓损伤后神经功能障碍的主要原因,其中线粒体功能障碍、炎症反应以及离子失衡是继发性损伤阶段重要的病理过程。铜死亡是一种新的细胞死亡方式,其发生机制是铜与三羧酸循环的硫辛酰化组分直接结合,导致硫辛酰化蛋白质聚集和铁硫簇蛋白丢失最终导致细胞死亡。铜死亡的发生涉及线粒体和铜离子两个重要因素,并且还提出了调控其发生的铜死亡相关基因。由于脊髓损伤后出现线粒体功能受损和血清铜水平异常,所以铜死亡被认为与脊髓损伤的发病机制相关。本文以铜死亡调控线粒体功能、影响铜离子代谢以及部分铜死亡相关基因(FDX1、LIAS、DLD、PDHA 1和PDHB)为切入点,讨论铜死亡与脊髓损伤的联系,旨在为脊髓损伤的临床提供理论依据和支持。

促红细胞生成素对大鼠急性脊髓损伤铜死亡及感觉运动功能的影响

目的探讨促红细胞生成素(EPO)对大鼠急性脊髓损伤(ASCI)铜死亡及感觉运动功能的影响。方法将36只212~236 g雄性SD大鼠按照随机数字表法分为Sham组(行椎板切除)、ASCI组(ASCI建模)和EPO组(行ASCI建模后每日腹腔注射EPO 5000 U/kg,7 d),每组12只。术后进行运动及感觉功能(Reuter)评分、BBB评分及脊髓含水率测量,采用等离子质谱仪检测Cu^(2+)含量,蛋白质印迹技术检测铜死亡蛋白铁氧还原蛋白1(FDX1)及二氢硫辛酰转乙酰基酶(DLAT)的表达水平,比较3组大鼠感觉运动功能、脊髓水肿情况等。结果与Sham组比较,ASCI组和EPO组BBB评分减少(P<0.05),Reuter评分、脊髓含水率、Cu^(2+)含量、FDX1及DLAT表达均增多(P<0.05);与ASCI组比较,EPO组大鼠BBB评分增多(P<0.05),Reuter评分、脊髓含水率、Cu^(2+)含量、FDX1及DLAT表达均减少(P<0.05)。结论EPO可抑制ASCI大鼠铜死亡、减轻脊髓水肿,改善其感觉运动功能。

基于细胞铜死亡分析香砂六君子汤减少脾虚高脂血症大鼠肝脏组织脂质沉积的作用机制

目的从细胞铜死亡的角度分析中药香砂六君子汤减少脾虚高脂血症大鼠肝脏组织脂质沉积的作用机制。方法将18只健康SD大鼠随机均分为正常组、脾虚高脂血症组、中药组。脾虚高脂血症组和中药组采用游泳力竭和高脂饲料喂养的复合方法造模,正常组仅给予普通饲料。造模12周后,中药组进行香砂六君子汤(11.34 g·kg-1)灌胃干预,正常组与脾虚高脂血症组给予同体积0.9%氯化钠溶液灌胃,灌胃干预4周后检测各组大鼠血脂指标[总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)]、肝脏脂积变化;PCR Array技术检测与铜死亡相关基因的表达。结果与正常组比较,脾虚高脂血症组血清中TC、TG、LDL-C水平显著升高(P<0.01),HDL-C水平显著降低(P<0.01);脾虚高脂血症组大鼠肝脏脂质沉积明显。与脾虚高脂血症组比较,中药组TC、TG、LDL-C水平显著降低(P<0.01),HDL-C水平显著升高(P<0.01);中药组大鼠肝脏脂质沉积明显减少。PCR Array共检测出11个铜死亡相关基因。与正常组比较,脾虚高脂血症组肝脏铜死亡差异表达基因7个;与脾虚高脂血症组比较,中药组肝脏铜死亡差异表达基因6个;脾虚高脂血症组与中药组铜死亡共同差异表达基因5个。脾虚高脂血症组与正常组、中药组与脾虚高脂血症组差异表达均发生上调≥1倍或下调≤1倍的基因3个,2种比较方法结果取交集,共同的差异表达基因为Dld和Gls,这2个基因均能够调控线粒体铜死亡水平。qPCR验证结果显示,Dld基因表达与PCR芯片结果一致。结论肝脏铜死亡相关基因(Dld、Gls)表达异常可能是血脂代谢异常的潜在机制,也可能是香砂六君子汤防治脾虚高脂血症的重要作用靶标。

铜死亡相关lncRNA预测骨肉瘤患者预后及免疫途径

目的:鉴定铜死亡相关的lncRNAs,并利用其构建模型预测骨肉瘤(OS)患者的生存状况。方法:从TARGET数据库下载OS患者的RNA-seq数据以及相关临床资料。从相关研究报告中获取铜死亡相关基因集。使用共表达分析以及单因素Cox回归,筛选出OS生存相关的铜死亡相关lncRNA。在LASSO-Cox回归构建OS预后模型,并通过受试者工作特征曲线(ROC)和Kaplan-Meier(K-M)生存分析评估模型效能。利用单样本基因集富集分析(ssGSEA),探讨铜死亡相关的lncRNAs模型评分与OS中信号通路的关系。通过基因本体(GO)和京都基因组百科全书(KEGG)进行不同风险组OS患者的功能与通路富集分析。通过ESTIMATE算法,推测OS患者肿瘤样本中免疫细胞浸润水平。利用实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)实验验证4个铜死亡相关的lncRNAs在不同细胞系中的表达情况。结果:在85例OS患者中,与10个铜死亡相关RNA共表达的lncRNA共有374个。根据Cox回归分析结果,鉴定出62个与OS患者预后相关的铜死亡相关的lncRNAs。共识聚类分析发现OS患者具有2种铜死亡相关的lncRNAs表达模式,并且2种铜死亡相关的lncRNAs表达模式的患者预后有显著差异。采用LASSO-Cox回归分析构建铜死亡相关的lncRNAs预后模型。t-ROC曲线评估模型效能,结果显示,1年、3年和5年的AUC值分别为0.78、0.83和0.85,并且高、低风险组间的K-M生存分析结果具有显著差异(P<0.05)。GSEA功能富集分析显示,抗原受体介导的信号传导途径、B淋巴细胞活化以及阳性T淋巴细胞选择在高风险组中富集。GO与KEGG富集分析发现,不同风险组中肿瘤相关通路在呈现差异。在3种铜死亡相关的lncRNAs细胞系中验证了预后模型中的铜死亡相关的lncRNAs表达水平。结论:铜死亡相关lncRNA与OS患者预后密切相关;基于铜死亡相关的lncRNAs构建的预后模型能够准确预测OS患者的预后,进一步深入研究铜死亡相关的lncRNAs在OS中的作用可能有助于开发更可靠的个性化治疗方案。

伊利司莫诱导子宫内膜癌细胞发生铜死亡的作用机制

目的 探讨铜离子载体伊利司莫诱导子宫内膜癌细胞发生铜死亡的机制。方法 采用不同浓度伊利司莫和氯化铜处理HEC-1-A细胞。细胞计数试剂-8(CCK-8)法检测细胞增殖。酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测mRNA表达。免疫印迹法(Western blotting)和免疫组化法检测蛋白表达。结果 单独加入伊利司莫或氯化铜不影响细胞的存活率,但同时加入50 nmol·L^(-1)伊利司莫和1μmol·L^(-1)铜离子使HEC-1-A细胞存活率明显下降(P<0.01)。伊利司莫诱导的HEC-1-A细胞死亡并不涉及细胞凋亡。采用50 nmol·L^(-1)伊利司莫和1μmol·L^(-1)铜离子处理HEC-1-A细胞后,线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的水平显著升高。敲减人铁氧还原蛋白1(FDX1)可明显抑制HEC-1-A细胞的铜死亡(P<0.01)。此外,FDX1在子宫内膜癌组织中低表达。结论 伊利司莫可能通过FDX1/线粒体呼吸途径促进子宫内膜癌细胞发生铜死亡。

间皮瘤中铜死亡相关基因标记物的探索与鉴定

目的:研究铜死亡在间皮瘤中的作用,探索关键调节因子的表达模式及其对患者预后的影响,并分析这些因子与免疫细胞浸润及PD-L1表达的关系,以期为间皮瘤的早期诊断和治疗提供新靶点。方法:收集TCGA数据库中87例间皮瘤患者的RNA测序及临床数据,使用生物信息学方法分析17个铜死亡调节因子的表达模式,并通过Kaplan-Meier生存分析和LASSO Cox回归构建预后模型。利用TIMER数据库分析这些因子与免疫细胞浸润及PD-L1表达的相关性。结果:发现5个铜死亡调节因子(ATP7A、CDKN2A、LIAS、GLS、SLC31A1)与间皮瘤患者预后密切相关,并构建了基于这些基因的预后模型。高风险患者的生存率显著降低,且这些因子与免疫细胞浸润及PD-L1表达显著相关。结论:铜死亡调节因子在间皮瘤的发生与发展中具有重要作用,与患者预后及免疫微环境密切相关,为间皮瘤的诊断和治疗提供了新的研究方向。

铜死亡基因LIPT1在脑胶质瘤诊断及预后判断中的价值

目的探讨铜死亡基因脂肪酸转移酶-1(LIPT1)在胶质瘤诊断及预后判断中的潜在价值。方法利用TCGA数据库挖掘胶质瘤中10种铜死亡基因表达。采用IHC和qRT-PCR检测18例胶质瘤患者中LIPT1的表达。采用qRT-PCR检测LIPT1在HEB、U87和U251细胞中的表达。采用ROC曲线预测LIPT1在胶质瘤中的诊断效能。采用Kaplan-Meier生存曲线和Cox分析探索LIPT1的预后价值。采用ssGSEA数据库评估LIPT1对胶质瘤免疫浸润的影响。探索胶质瘤中LIPT1与免疫学检查点、DNA甲基化位点和DNA错配修复基因之间的关系。对LIPT1相关基因进行GO、KEGG和GSEA功能富集分析。Animal TFDB3预测LIPT1相关转录因子。利用GDSC数据库预测针对LIPT1和hub基因的潜在药物。结果LIPT1在胶质瘤中的表达高于正常组织(3.03 vs.2.28,P<0.05)。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤的免疫评分存在差异[(1.47±0.51)vs.(4.94±1.25)vs.(9.88±1.65),P<0.05]。HEB、U87和U251细胞LIPT1的mRNA水平存在差异[(0.22±0.03)vs.(0.45±0.04)vs.(0.58±0.05),P<0.05]。LIPT1在胶质瘤诊断中的AUC值为0.87。LIPT1高表达组较低表达组OS、DSS、PFI缩短,差异有统计学意义(P<0.05)。LIPT1表达与免疫浸润改变及免疫检查点、DNA甲基化位点和DNA错配修复基因的表达存在相关性(P<0.05)。FOXG1等转录因子可能与LIPT1结合。多西他赛等药物可能通过靶向调控LIPT1相关hub基因治疗胶质瘤。结论LIPT1可能是胶质瘤的潜在生物标志物,与胶质瘤不良预后有关。

铜死亡在妇科恶性肿瘤中的研究进展

铜离子作为重要的辅酶,参与了广泛的代谢过程,包括有氧呼吸、肽酰胺化、铁转运、超氧化物歧化和细胞外基质的生物合成。铜稳态是维持细胞活性的重要机制。铜死亡是由铜离子积累引发的细胞死亡形式,其特点是铜稳态失衡,细胞内铜积累,选择性地扰乱三羧酸循环,使脂酰化线粒体酶聚集和铁硫蛋白丢失,引起线粒体蛋白质毒性应激,细胞膜裂解,最终导致细胞死亡。妇科恶性肿瘤是引起女性癌症死亡的重要原因。研究发现,铜死亡与妇科恶性肿瘤的发生、发展、预后及耐药密切相关。一些铜死亡调节剂可通过抑制血管生成、调节癌细胞的耐药性,抑制肿瘤转移和复发,因此铜死亡是治疗妇科恶性肿瘤有价值的研究方向。

基于生物信息学及单细胞测序构建心肌梗死与铜死亡相关基因的风险模型并探究其免疫机制

目的:整合铜死亡基因和GEO数据库相关芯片,分析铜死亡基因、免疫浸润与心肌梗死(MI)之间的关联性,构建风险预测模型,预测西药及中药,分析miRNA-mRNA调控网络,为今后MI相关的铜死亡机制及免疫浸润研究提供新的方向。方法:通过GEO数据库检索符合条件的MI相关芯片,对其进行标准化处理及MI相关的铜死亡基因筛选,基于处理后的基因表达矩阵进行免疫浸润分析和量化,分析免疫浸润细胞及功能之间的相关性,以及它们在MI组和对照组中的差异性,筛选出在免疫浸润中与MI最相关的铜死亡基因,并构建风险模型,分析铜死亡基因在MI中的风险概率,通过Enrichr网站和Coremine Medical数据库对MI铜死亡相关基因进行西药及中药预测。最后通过miRTarBase、Starbase及Targetscan数据库预测FDX1及SLC31A1的上游miRNA,并构建miRNA-mRNA调控网络。结果:免疫浸润相关性结果显示,Tfh细胞和B细胞呈最强的正相关性(r=0.68),调节性T细胞和iDC呈最强的负相关性(r=-0.63);免疫浸润差异性分析显示,细胞层面MI组中肥大细胞、NK细胞和Th1细胞之间差异最为显著(P<0.001),功能层面APC共抑制、MHCⅠ等方面的差异最为显著(P<0.001);筛选出免疫细胞与免疫功能相关性最高的6个基因分别是ATP7A、DLD、FDX1、LIAS、LIPT1和SLC31A1,其中风险模型结果显示,高水平的FDX1和SLC31A1与MI的发生风险呈负相关;通过数据库比对共预测到21种西药和30种传统药物;miRTarBase、Starbase及Targetscan数据库共预测到包括has-miR-122-5p等在内的9个MI铜死亡相关基因上游miRNAs。结论:Tfh细胞、B细胞、副炎症、Ⅰ型干扰素反应等相关免疫细胞和功能可能在MI的发病及预后中存在重要调控作用;FDX1及SLC31A1作为铜死亡的关键基因与MI发生风险存在关键的负相关关系。包括螺旋藻、羊肝、温莪术、片姜黄和郁金在内的30种传统中药可能具有治疗MI的潜在价值;最后,包括has-miR-122-5p在内的9个miRNAs可能在铜死亡中发挥重要的MI调控作用。

特异性lncSLC25a6在同型半胱氨酸诱导的大鼠心肌细胞铜死亡中的作用

目的:探讨特异性长链非编码RNA SLC25a6(long noncoding RNA SLC25a6,lncSLC25a6)在同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)诱导的心肌细胞铜死亡中作用。方法:体外培养大鼠心肌细胞并分为对照(control)与Hcy组,干预细胞48 h后,采用Western blot及免疫荧光染色方法检测铜死亡相关蛋白铁氧还蛋白1(ferredoxin 1,FDX1)、热休克蛋白70(heat shock protein 70,HSP70)等的表达水平;利用荧光染色检测心肌细胞氧化应激状态;采用铜离子试剂盒测定心肌细胞内Cu^(2+)水平;进一步将lncSLC25a6过表达后,分析Hcy对心肌细胞铜死亡相关蛋白表达的影响。结果:与control组相比,80μmol/L Hcy显著加速了心肌细胞损伤,且lncSLC25a6呈低表达(P<0.05)。Western blot检测结果显示:与control组相比,Hcy干预组FDX1表达水平明显降低(P<0.05),而HSP70表达水平明显增高(P<0.05),且Hcy组心肌细胞铜离子表达水平增高(P<0.05)。免疫荧光染色发现,Hcy组FDX1荧光强度明显减弱,HSP70的荧光强度明显增强;进一步过表达lncSLC25a6后,Hcy诱导的心肌细胞铜死亡显著缓解,细胞铜死亡相关蛋白FDX1呈高表达,HSP70呈低表达(P<0.05)。Pearson相关性分析发现,lncSLC25a6的表达水平与FDX1蛋白表达呈负相关(r=−0.676,P=0.046),而与HSP70表达则呈正相关(r=0.680,P=0.044)。结论:lncSLC25a6可显著缓解Hcy诱导的心肌细胞铜死亡,可作为Hcy诱导心肌损伤的潜在治疗靶点。

基于生物信息学分析类风湿关节炎铜死亡相关基因及中药筛选预测

目的 利用生物信息学研究类风湿关节炎(Rheumatoid arthritis, RA)铜死亡相关分子模式和诊断性生物标志物,同时预测具有潜在治疗作用的中药。方法 从基因表达综合数据库中下载GSE55235、GSE55457、GSE77298表达谱数据作为训练数据集,提取铜死亡相关基因进行分析。选择RA患者和健康对照组之间差异表达的铜死亡相关基因(Differentially expressed cuproptosis-associated gene, DECAG),分析DECAG相关的免疫浸润、生物学功能。根据DECAG的表达量对RA患者进行共识聚类分型,基于分型进行加权基因共表达网络分析(Weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)来识别核心基因。取degree值前100的核心基因做GO和KEGG富集分析并构建训练模型,训练模型包括随机森林模型(Random forest, RF)和支持向量机模型(Support vector machine, SVM)、极端梯度提升(eXtreme gradient boosting, XGB)模型和广义线性模型(Generalized linear model, GLM),筛选与RA特征最相关的5个基因作为诊断性生物标志物并进行验证。最后进行中药预测。结果 获得6个DECAG(NLRP3、SLC31A1、LIAS、CDKN2A、DBT、DLST)。使用共识聚类方法将RA基因分为两个亚型(C1,C2),分型WGCNA获得核心基因418个。取degree值前100的核心基因构建训练模型,基于对|残差|的反向累积分布图和|残差|的箱线图的分析,发现SVM模型与其他3种模型相比,SVM模型维持最低的|残差|分布。总体受试者工作特征曲线(Receiver operating characteristic curve, ROC)结果显示,SVM模型比其他3个模型具有更高的网络曲线下面积(Area under the curve, AUC)值(AUC:0.966)。综合考虑,SVM模型为最合适的训练模型。获得5个与RA特征最相关的基因(TMOD3、PIK3CG、WASL、FGF4、GSN),基于5个RA特征基因的表达水平,建立了临床应用列线图,并且决策曲线分析(Decision curve analysis, DCA)图和校正曲线图也显示结果具有良好的预测准确度。中药预测结果显示郁金、莪术、红花最有可能具有治疗RA的作用。结论 铜死亡在RA的发生和诊断中起重要作用。

多发性硬化铜死亡基因的免疫浸润机制及潜在中药治疗预测

目的:分析铜死亡基因在多发性硬化(MS)发生发展过程中与免疫浸润的相关性,并进行中药预测,为铜死亡在MS免疫浸润方面的机制研究及中药干预免疫调节提供理论依据。方法:通过GEO数据库下载MS的芯片并进行标准化处理;基于处理后的数据进行免疫细胞和功能的提取与量化,分析免疫细胞和功能的相关性及差异性;同时筛选出与MS相关的铜死亡基因,构建风险模型,并对其进行富集分析;对铜死亡基因及免疫相关的生物过程进行中药预测。结果:①免疫细胞间,滤泡辅助性T细胞和B细胞呈最强正相关;免疫功能间,低度炎症和Ⅰ型IFN反应呈最强正相关;②B细胞、辅助性T细胞、人类白细胞抗原在MS患者中丰度显著降低,而主要组织相容性复合体Ⅰ类分子、低度炎症、Ⅰ型IFN反应丰度显著升高;③与MS相关的铜死亡基因为SLC31A1、PDHA1、NLRP3、MTF1、GLS和DBT,其中DBT最有可能是MS的风险因子;④MS发生发展涉及IL-4的产生、辅助性T细胞分化、急性炎症反应等生物过程,与精氨酸生物合成、柠檬酸循环、丙酸代谢等通路相关;⑤半夏、丹参、姜黄等中药可能作为其潜在的分子药物来源。结论:铜死亡基因的表达与MS相关免疫细胞和功能密切相关,可为MS的基础研究提供支持。

铜死亡与骨质疏松

骨质疏松症是一种与年龄相关的骨代谢疾病,其特征是骨矿物质密度降低和骨强度受损。铜死亡是由线粒体FSP1介导的蛋白脂酰化调节的一种新型细胞死亡。研究表明铜死亡参与骨质疏松症的发展,骨中的缺氧环境和糖酵解在细胞中提供能量代谢途径可以抑制铜死亡,笔者从铜死亡对骨质疏松症的作用机制进行综述,探究铜死亡在骨质疏松症中的研究进展。