ACSS2通过调节铁调素表达保护酒精诱导的肝细胞铁死亡

ACSS2 protects against alcohol-induced hepatocyte ferroptosis through regulation of hepcidin expression.

作者信息Mengyao Wang, Xiao Wen, Zian Feng, Mayank Choubey, Shasha Chen, Ruru Pan, Ke Gong, Munichandra Babu Tirumalasetty, Fei Gao, Chenzhong Liao, Zequn Yin, Shuang Zhang, Yong He, Houzao Chen, Yang Cao, Qing Robert Miao, Wenquan Hu, Yajun Duan
PMID40593779
发布时间2025-07-01
DOI10.1038/s41467-025-61067-8

实验完整度

体外细胞模型、小鼠体内模型(Acss2-HKO、AAV过表达)及临床样本;包含铁代谢、铁死亡及机制验证(Co-IP、ChIP-qPCR)。

主要模型

Acss2-HKO小鼠酒精性肝病模型(Lieber-DeCarli乙醇液体饲料喂养) AML12小鼠肝细胞系 小鼠原代肝细胞 酒精性肝病患者血清和肝组织样本

重点核对

ACSS2在肝细胞中的表达下调(酒精处理) HAMP1/2表达调控及铁代谢相关基因变化 铁死亡标志物(脂质过氧化、GSH、ROS)检测 体内实验中ACSS2过表达或HAMP1/2过表达的恢复效果

摘要

乙酸盐是酒精代谢的终产物。短链酰基辅酶A合成酶家族成员2(ACSS2)将乙酸盐转化为乙酰辅酶A,涉及代谢途径和表观遗传调控。然而,ACSS2介导的表观遗传调控在酒精性肝病(ALD)中的功能仍不完全清楚。我们证明,酒精下调肝脏ACSS2,导致肝脏和血清中乙酸盐积累。这破坏了铁代谢和肝细胞铁死亡,引发肝损伤和炎症。机制上,ACSS2结合CREB结合蛋白(CBP)介导组蛋白乙酰化并调节铁调素抗菌肽1/2(HAMP1/2)的转录。ACSS2缺失下调HAMP1/2,导致全身铁稳态失衡和铁死亡,这可以通过HAMP1/2的过表达恢复。铁螯合剂或铁死亡抑制剂可减轻ACSS2缺陷小鼠中酒精诱导的肝损伤。我们的研究揭示了ACSS2介导的铁死亡的表观遗传机制及其在ALD进展中的作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
ACSS2介导的表观遗传调控在酒精性肝病(ALD)中的功能及机制是什么?
核心机制
ACSS2与CBP结合,通过组蛋白乙酰化调控HAMP1/2转录,维持全身铁稳态;ACSS2缺失导致HAMP1/2下调,铁过载,引发肝细胞铁死亡和肝损伤。
主要证据
Acss2-HKO小鼠酒精喂养加重肝损伤和铁死亡;ACSS2过表达或HAMP1/2过表达减轻损伤;Co-IP和ChIP-qPCR证明ACSS2-CBP复合物结合HAMP1/2启动子并促进组蛋白乙酰化。
研究意义
该研究揭示了ACSS2在ALD中通过调节铁代谢和铁死亡的作用,为ALD治疗提供了潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证ACSS2在ALD模型中下调

确认酒精对肝ACSS2表达的影响及临床相关性

检测ALD患者和酒精喂养小鼠血清和肝组织乙酸盐水平及ACSS2表达;使用免疫组化、免疫荧光、Western blot和qPCR检测ACSS2蛋白和mRNA水平。

2

建立肝细胞特异性Acss2敲除小鼠模型并评估酒精诱导肝损伤

评估肝细胞ACSS2缺失对酒精性肝损伤和炎症的影响

使用CRISPR/Cas9生成Acss2-HKO小鼠,进行短时(10天+1次灌胃)和4周慢性酒精喂养,检测肝脏重量、血清ALT/AST、肝组织TG/TC/FFA、组织学染色和炎症因子表达。

3

检测ACSS2缺失对铁代谢的影响

确定ACSS2是否通过调节铁代谢影响ALD

进行RNA-seq,GO分析突出铁代谢通路;检测HAMP1/2、FPN、TFRC等表达;测量血清和肝组织hepcidin、铁含量;普鲁士蓝染色显示组织铁沉积。

4

评估ACSS2缺失对铁死亡的影响

验证ACSS2缺失是否促进酒精诱导的肝细胞铁死亡

测量GSH、SOD、ROS水平;使用C11-BODIPY、DHE染色检测脂质过氧化和ROS;靶向氧化脂质组学;透射电镜观察线粒体超微结构;PI染色和CCK-8检测细胞死亡。

5

ACSS2过表达的保护作用

评估恢复ACSS2表达是否减轻酒精诱导的肝损伤和铁死亡

使用AAV8-Acss2通过尾静脉注射过表达肝细胞ACSS2,进行酒精喂养模型,检测肝损伤、炎症、铁代谢和铁死亡指标。

6

验证ACSS2对HAMP1/2的表观调控

证实ACSS2通过组蛋白乙酰化调控HAMP1/2转录

Western blot检测H3/H4乙酰化;Co-IP检测ACSS2与CBP结合;免疫荧光共定位;ChIP-qPCR检测CBP和组蛋白乙酰化在HAMP1/2启动子的富集。

7

HAMP1/2过表达或铁死亡抑制剂的回补实验

验证HAMP1/2和铁死亡在ACSS2缺失效应中的作用

AAV-Hamp1/2过表达或使用铁死亡抑制剂Fer-1、铁螯合剂DFO等处理,观察对肝损伤和铁死亡的缓解。

8

分析临床样本的相关性

验证ACSS2/乙酸盐与铁代谢的临床相关性

检测ALD患者血清乙酸盐、hepcidin和铁水平,进行相关性分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Thermo Fisher Scientific--
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
DMEM(杜尔贝科改良鹰培养基)----
RPMI-1640培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
HiScript II 第一链cDNA合成试剂盒Vazyme--
AceQ qPCR SYBR Green预混液Vazyme--
BCA蛋白定量试剂盒----
SDS-PAGE凝胶----
硝酸纤维素膜----
IV型胶原酶----
Percoll分离液----
EGTA----
磷酸盐缓冲液----
油红O----
伊红----
DAB显色剂----
普鲁士蓝铁染色试剂盒SolarbioG1429
ZEISS Scope A1显微镜Carl Zeiss AG--
共聚焦激光显微镜Carl Zeiss AG--
二氢乙啶Yeasen50102ES02
BODIPY 581/591 C11MedChemExpressHY-D1301
SimpleChIP Plus酶法染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling Technology--
Pierce抗DYKDDDDK磁珠琼脂糖Thermo Fisher Scientific--
Pierce抗HA磁珠Thermo Fisher Scientific--
自动生化分析仪Hitachi High-tech Corporation--
TNF-α ELISA试剂盒CUSABIOCSB-E04741m
IL-1β ELISA试剂盒CUSABIOCSB-E04639m
IL-6 ELISA试剂盒RuixinbioSYP-M1543
铁调素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0671
乙酰辅酶A ELISA试剂盒JINGMEI BIOTECHNOLOGYJM-11689M2
乙醇检测试剂盒RuixinbioRXWB0248
乙醛检测试剂盒RuixinbioRXWB0251
乙酸盐检测试剂盒BioAssay SystemsEOAC-100
甘油三酯检测试剂盒AbbkineKTB2200
总胆固醇检测试剂盒AbbkineKTB2220
游离脂肪酸检测试剂盒RuixinbioRXWB0836
丙二醛检测试剂盒BeyotimeS0131SB
谷胱甘肽检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA006-2-1
脂质过氧化物检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA106-1-3
超氧化物歧化酶检测试剂盒RuixinbioRXWB0477
活性氧检测试剂盒RuixinbioHR8835
总铁比色法检测试剂盒ElabscienceE-BC-K772-M
非血红素铁检测试剂盒LEAGENETC1000
Ferrostatin-1----
重组铁调素-2Tsingke Biotech--
ACSS2抑制剂----
Illumina Novaseq 6000测序仪Illumina--
ACQUITY Premier超高效液相色谱系统Waters--
ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱Waters--
SCIEX Triple Quad 6500+三重四极杆质谱仪SCIEX--
LEICA EM UC7超薄切片机Leica--
AML12细胞完全培养基Procell--
MODE-K细胞Otwo Biotech--
RAW264.7细胞American Type Culture Collection--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系、性别(雌性)、年龄(8-10周)、ACSS2敲除方法(Alb-Cre)、酒精喂养时间(10天+灌胃)、乙醇浓度(5%)和灌胃剂量(5 g/kg)
阅读提示:Methods: Mice, Alcoholic liver disease (ALD) model
细胞实验
AML12细胞培养条件(DMEM/10%FBS)、乙醇处理浓度(400 mM)、siRNA转染序列和转染试剂(Lipofectamine RNAiMAX)
阅读提示:Methods: Cell lines, Small-interfering RNA transfection
铁代谢检测
血清hepcidin和铁离子检测试剂盒、组织铁含量检测方法(非血红素铁检测试剂盒)及样本处理
阅读提示:Methods: Mouse serum assay, Measurements of serum iron and tissue non-heme iron
铁死亡检测
GSH、MDA、SOD、ROS检测试剂盒及肝脏组织处理方法、BODIPY C11和DHE染色条件
阅读提示:Methods: Mouse tissue assay, DHE and BODIPY 581/591 C11 staining
表观遗传机制
Co-IP实验抗体(ACSS2、CBP)和磁珠、ChIP-qPCR抗体(CBP、H3K9ac、H4K8ac)及引物序列
阅读提示:Methods: Co-immunoprecipitation (Co-IP), Chromatin immunoprecipitation (ChIP)-qPCR
体内回补实验
AAV8-TBG-Acss2或AAV8-Hamp1/2注射剂量和途径(尾静脉)、给药时间(酒精喂养前2周)、Fer-1和重组hepcidin的给药剂量和途径(腹腔注射)
阅读提示:Methods: Generation of hepatocyte-specific ACSS2 or Hamp1/2 overexpression mice, Ferrostatin-1 and recombinant hepcidin-2 administration