JCTH｜GPX4启动子高甲基化参与肝缺血再灌注损伤诱导的铁死亡

医脉通肝脏科

2025-02-14 18:49发布于北京医脉通肝脏科官方账号

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Bai C, Xiao P, Chen Y, Chu F, Jiao Y, Fan J, et al. GPX4 Promoter Hypermethylation Induced by Ischemia/Reperfusion Injury Regulates Hepatocytic Ferroptosis. J Clin Transl Hepatol. 2024;12(11):917-929. doi: 10.14218/JCTH.2024.00135.

研究背景及目的

肝缺血再灌注损伤（Hepatic ischemia-reperfusion injury, HIRI）是影响肝脏手术效果的主要原因之一，HIRI的发生的具体分子机制仍不明晰，但目前研究公认其与细胞死亡密切相关。铁死亡是以铁依赖和脂质过氧化为特点的程序性细胞死亡。研究显示，许多器官I/R损伤均伴有脂质过氧化升高和铁含量升高，这与铁死亡表型一致，提示铁死亡可能与HIRI损伤有关。GPX4作为铁死亡关键因子，在HIRI过程中作用尚不明确。

研究方法及结果

本研究利用小鼠HIRI模型和AML12细胞OGD损伤模型，发现I/R损伤后肝细胞功能受损，脂质过氧化物和亚铁离子水平升高，符合铁死亡特征性改变，并出现GPX4表达和活性下降，敲低GPX4后可加重OGD诱导的AML12细胞损伤，而外源性GSH可使之逆转，提示铁死亡参与HIRI。进一步研究发现，肝I/R后，GPX4启动子甲基化水平升高，DNMT3a升高而TET2表达降低，同时伴有5mC升高而5hmC降低，说明I/R通过诱导GPX4启动子高甲基化，从而导致GPX4表达抑制，启动HIRI过程中的铁死亡。（图1）

图1 图片摘要

亮点解读

从本研究以小鼠HIRI动物模型和OGD诱导的AML-12小鼠正常肝细胞损伤模型为研究对象，观察了HIRI中铁死亡相关指标、铁死亡关键因子GPX4启动子甲基化状态及肝脏整体甲基化水平的变化。HIRI后，肝细胞功能受损、细胞脂质过氧化水平增高、亚铁离子含量增高，铁死亡相关蛋白ACSL4、PTGS2表达升高，GPX4表达及活性均下降，提示HIRI能够诱发细胞铁死亡。UCSC数据库显示GPX4启动子区域富集CpG岛，同时5-AZA能够上调AML-12细胞中GPX4的mRNA表达，提示其表达可能受DNA甲基化调控。

进一步地，通过甲基化特异性PCR及测序发现，HIRI后GPX4启动子甲基化水平增高。肝组织中DNMT3a显著上调，TET2表达下降，5mC表达水平增加，而5hmC表达降低，说明肝脏整体甲基化水平增高。这可能是HIRI中GPX4被抑制，继而诱发铁死亡的分子机制之一。（图2）

图2 肝缺血再灌注损伤后GPX4启动子的甲基化水平

结论及展望

在肝缺血再灌注损伤中，铁死亡为细胞主要死亡形式。DNA甲基化和GPX4启动子高甲基化参与HIRI诱导铁死亡的发生。本研究结果为肝I/R的预防和治疗提供了新靶点及实验数据支持。

本文“GPX4 Promoter Hypermethylation Induced by Ischemia/Reperfusion Injury Regulates Hepatocytic Ferroptosis”在期刊Journal of Clinical and Translational Hepatology上发表。

投稿：2024年4月14日；修回：2024年9月11日；接受：2024年9月29日；上线：2024年10月18日