脂氧素A4通过JAK2/STAT3信号通路抑制铁过载和炎症反应缓解脓毒症急性肝损伤

《Scientific Reports》：Lipoxin A4 alleviates sepsis-induced acute liver injury by inhibiting inflammatory response and iron overload via JAK2/STAT3 signaling

　　本研究针对脓毒症急性肝损伤(SALI)临床缺乏有效治疗手段的难题，探讨了脂氧素A4(LXA4)通过调控JAK2/STAT3信号通路影响铁代谢关键因子hepcidin表达的新机制。研究人员通过生物信息学分析和动物实验验证，发现LXA4能显著改善LPS诱导的肝组织病理损伤，降低促炎因子IL-6、TNF-α水平，并通过上调FPN1表达减轻肝细胞铁沉积。该研究为SALI治疗提供了以铁代谢为靶点的新策略，具有重要的临床转化价值。

　　

在重症监护病房中，脓毒症始终是全球范围内导致患者死亡的主要原因之一。这种威胁生命的全身性炎症反应综合征常常引发多器官功能障碍，其中肝脏作为最易受累的器官之一，其损伤程度直接影响患者预后。脓毒症相关性急性肝损伤(SALI)在危重患者中发生率高、预后差，但目前临床尚缺乏特异性治疗手段，其发病机制也尚未完全阐明。

近年来，研究人员将目光投向了微量元素代谢与脓毒症发病机制之间的关联。有趣的是，临床观察发现脓毒症患者往往存在铁代谢紊乱现象，主要表现为细胞内铁积聚和血清铁降低。当细胞内铁输出受阻时，铁离子逐渐沉积，通过芬顿反应产生大量活性氧，引发氧化损伤甚至细胞死亡，最终导致组织损伤和器官功能障碍。同时，血清铁降低还会导致低铁血症，进一步加重病情。因此，恢复SALI患者铁代谢平衡可能成为缓解脓毒症的新策略。

铁代谢主要受肝脏合成分泌的抗菌多肽hepcidin调控，其通过内化或降解铁输出蛋白FPN1来发挥作用。FPN1是目前已知的唯一能够将铁输出细胞的蛋白，当其功能被抑制时，细胞内铁输出受阻，进入循环的铁减少。在炎症状态下，IL-6主要通过JAK2/STAT3信号通路调控hepcidin表达：IL-6与自身受体结合后激活JAK2，JAK2随后磷酸化下游靶点STAT3，磷酸化的STAT3形成二聚体转入细胞核，与转录调控区域结合调节hepcidin表达。

脂氧素A4(LXA4)是Serhan团队于1984年发现的一种内源性抗炎介质，具有调节白细胞功能的重要作用。虽然LXA4的抗炎和抗氧化作用已得到广泛研究，但其在SALI中是否通过hepcidin依赖性机制调节铁稳态尚未明确。本研究通过构建脓毒症小鼠模型，深入探讨了LXA4通过JAK2/STAT3/hepcidin信号轴调控铁代谢缓解SALI的具体机制。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：从GEO数据库获取临床样本数据进行生物信息学分析；通过腹腔注射LPS建立脓毒症小鼠模型；采用组织病理学染色评估器官损伤；利用RNA测序技术分析转录组变化；通过ELISA、qPCR、Western blot等技术检测炎症因子和铁代谢相关指标；使用普鲁士蓝染色观察组织铁沉积情况。

铁代谢基因在SALI小鼠中表达显著差异

通过对GEO数据库的分析，研究人员发现SALI小鼠与健康小鼠之间存在显著的基因表达差异。特别值得注意的是，铁代谢相关基因在SALI组中表达出现明显变化，且hepcidin编码基因Hamp与脓毒症炎症标志物Saa2呈显著正相关，提示铁代谢异常与SALI发病机制存在密切联系。

LXA4减轻脓毒症小鼠器官损伤及其潜在靶点

动物实验显示，LPS处理的小鼠出现明显的炎症反应症状，而LXA4治疗可缓解这些症状。组织病理学分析表明，LXA4能够显著改善LPS引起的肝、肺、肾组织损伤。通过靶点预测和网络药理学分析，研究人员发现LXA4可能通过IL-6、AKT1、STAT3等核心靶点，以及PI3K-Akt、MAPK、JAK-STAT等信号通路发挥治疗作用。

LXA4对肝组织转录组的影响

RNA测序结果显示，LPS处理导致3753个基因上调和3835个基因下调，而LXA4给药逆转了这一趋势，出现439个基因上调和956个基因下调。特别值得注意的是，LXA4能够显著影响炎症和铁代谢关键因子的转录水平，证实了其在调节炎症反应和铁稳态中的重要作用。

LXA4缓解LPS诱导的ALI小鼠炎症

实验数据显示，LPS刺激显著升高了血清IL-6和TNF-α水平，并增加了循环中性粒细胞百分比，而LXA4处理能够逆转这些变化。在肝脏组织中，LXA4明显减轻了LPS诱导的IL-6、TNF-α、IL-1β和iNOS mRNA表达升高。免疫组化结果进一步证实了LXA4对急性感染相关标志物的抑制作用。

LXA4缓解LPS诱导的ALI小鼠氧化应激水平

研究人员发现LXA4在脓毒症小鼠肝脏中表现出显著的抗氧化效应。具体而言，LXA4恢复了LPS引起的超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽(GSH)水平下降，同时减轻了LPS介导的丙二醛(MDA)升高，表明LXA4能够增强SALI小鼠的肝脏抗氧化防御能力。

LXA4减弱LPS诱导的ALI小鼠肝脏hepcidin表达

RNA测序结果提示，调节铁代谢的关键基因Hamp在LXA4注射后显著下调。实验验证发现，LPS刺激显著增加了小鼠肝脏中Hamp mRNA表达，相应地降低了FPN1蛋白水平。LXA4处理能够逆转LPS诱导的Hamp mRNA变化，恢复FPN1表达，表明LXA4可能通过调节hepcidin表达来改善脓毒症期间的炎症反应。

LXA4调节LPS诱导的ALI小鼠铁稳态

由于过量铁会加剧活性氧产生和脂质过氧化，研究人员进一步评估了小鼠铁稳态情况。普鲁士蓝染色显示，LXA4给药减少了LPS攻击小鼠脾脏中的病理性铁积聚。同时，LPS小鼠血清铁水平呈现下降趋势，而LXA4提高了血清铁水平。Western blot检测发现，LPS组肝脏中铁蛋白轻链(FTL)和重链(FTH)亚基明显增加，转铁蛋白受体1(TFR1)减少，而LXA4处理能够逆转这些蛋白表达变化。

LXA4抑制LPS诱导的ALI小鼠JAK2/STAT3信号

基因集富集分析(GSEA)显示，LPS处理后与IL-6/JAK2/STAT3信号相关的基因表达增加。Western blot结果进一步揭示，LPS刺激后磷酸化JAK2(p-JAK2)和磷酸化STAT3(p-STAT3)水平明显升高，而LXA4能够减弱这种磷酸化激活。这些结果表明，LXA4通过降低IL-6/JAK2/STAT3信号来下调肝脏hepcidin表达，从而调节铁代谢水平。

讨论与结论部分指出，LXA4作为一种内源性抗炎介质，具有广泛的抗炎功能，是炎症的"刹车信号"。本研究首次揭示了LXA4通过调控JAK2/STAT3/hepcidin信号轴缓解脓毒症急性肝损伤的新机制。LPS可能通过IL-6介导的JAK2/STAT3信号轴增加hepcidin产生，而hepcidin抑制其靶蛋白FPN1表达，导致细胞内铁过载，进而引起组织氧化损伤。LXA4治疗后，SALI小鼠的铁过载和炎症反应得到显著缓解。

该研究不仅深化了对脓毒症肝损伤发病机制的认识，更重要的是为临床治疗提供了新的靶点策略。通过调节铁代谢平衡来干预SALI进程的创新思路，为开发针对脓毒症多器官功能障碍的新型治疗方法奠定了理论基础。然而，LXA4通过协调铁代谢减轻SALI的确切通路尚未完全阐明，需要进一步的剂量反应研究和肝细胞模型中的因果关系验证。这项发表在《Scientific Reports》的研究为脓毒症相关性肝损伤的靶向治疗开辟了新途径，具有重要的临床转化前景。