摘要

背景：持续炎症-免疫抑制-分解代谢综合征（PIICS）可引发严重代谢紊乱与肝损伤，以肝细胞损伤及肝纤维化为主要特征。姜黄素（CUR）具有肝保护作用，但其在PIICS诱导肝损伤中的作用尚未被探究。方法：本研究旨在探讨CUR对PIICS诱导肝损伤的保护效果及作用机制。构建小鼠PIICS模型，通过肝组织病理染色（苏木精-伊红染色、透射电镜）、RNA测序、靶向代谢组学鉴定肝损伤标志物；结合生化检测、转录组与代谢组学分析评估CUR的作用效果；采用网络药理学、分子对接及实时荧光定量PCR验证CUR的作用靶点。结果：PIICS模型小鼠血清谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、白介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平显著升高，肝组织出现明显炎性浸润病理改变。转录组学显示脂质代谢、氧化还原稳态、铁离子结合通路异常；代谢组学发现肝组织多不饱和脂肪酸（PUFA）耗竭、亚铁离子与脂质过氧化产物（4-羟基壬烯醛、丙二醛）升高，抗氧化物质（谷胱甘肽、超氧化物歧化酶）减少。CUR干预可缓解肝损伤、恢复氧化还原平衡、抑制铁死亡标志物表达。整合分析证实，CUR靶向铁死亡相关通路，调控脂质代谢、铁稳态与氧化应激。结论：CUR通过调控脂质代谢、铁稳态与氧化应激拮抗铁死亡，从而减轻PIICS诱导的肝损伤，为该病症提供了潜在治疗策略。

引言

重症医学的进步降低了脓毒症、多发伤等重症的急性期死亡率，但长期生存结局仍不理想。大量重症幸存者（尤其是老年人群）会进展为PIICS，该综合征约占脓毒症相关死亡的40%。PIICS临床以反复炎症发作、持续多器官功能障碍、重度免疫抑制及高分解代谢状态为特征。肝脏作为机体代谢中枢与免疫调节器官，在PIICS进展过程中易受双相病理损伤。然而，PIICS诱导肝损伤的具体机制尚不明确，导致针对性治疗手段匮乏。因此，阐明PIICS肝损伤的发病机制、研发基于机制的治疗策略，对改善PIICS临床预后至关重要。

急性肝损伤主要表现为肝细胞直接损伤，触发健康肝细胞代偿性增殖；而PIICS诱导的慢性肝损伤，可能源于持续炎症驱动的代谢紊乱，其具体发病机制仍需深入解析。

姜黄素是一种天然多酚类化合物，具有免疫调节、抗炎、抗氧化、抗凋亡等作用。临床前研究已证实CUR对非酒精性脂肪性肝炎、肝硬化等肝纤维化、脂肪变性病变具有治疗效果；CUR还可通过抑制炎症因子、减轻氧化应激、调节免疫应答，改善脓毒症诱导的急性肝损伤。但CUR对PIICS诱导肝损伤的治疗潜力及潜在机制，仍需系统性研究。

本研究发现，PIICS小鼠模型肝组织出现明显脂质过氧化、氧化应激加剧及铁死亡现象。结合多组学、网络药理学与分子对接分析，结果提示CUR可能通过抑制5-脂氧合酶（ALOX5）改善PIICS诱导的肝损伤。

结果

铁死亡是PIICS诱导肝损伤的核心病理特征

H&E染色显示，PIICS组小鼠肝组织出现明显炎性细胞浸润、肝细胞淡染变性，提示肝损伤；伴随血清ALT、AST显著升高，证实肝损伤程度较假手术组显著加重。

图 1 PIICS诱导的肝损伤与脂质过氧化

肝组织转录组学分析显示，差异表达基因显著富集于脂质代谢、脂肪酸代谢、氧化还原、铁离子结合等生物学过程与分子功能。靶向代谢组学证实，PIICS组肝组织多不饱和脂肪酸（PUFA）整体减少，其中n-6多不饱和脂肪酸下降最显著；伴随脂质过氧化产物4-羟基壬烯醛（4-HNE）显著升高，免疫荧光定量显示PIICS组4-HNE荧光强度较假手术组升高约200倍。

基于多不饱和脂肪酸过氧化与铁死亡的关联，本研究系统检测铁死亡标志物：PIICS组肝组织亚铁离子、丙二醛（MDA）显著升高，抗氧化指标GSH、SOD显著降低；透射电镜显示肝细胞线粒体体积缩小、外膜破裂，符合铁死亡典型超微结构改变；分子水平上，铁死亡标志物PTGS2表达显著升高，关键调控蛋白GPX4的蛋白与mRNA水平均显著下调。上述结果证实，PIICS诱导肝损伤中存在铁死亡。

姜黄素缓解PIICS诱导的肝损伤

CUR干预后，肝组织H&E染色显示炎性浸润明显减轻；血清ALT、AST显著降低，提示肝功能改善；血清促炎因子IL-6、TNF-α显著下降，肝组织炎症因子mRNA水平同步下调。结果表明，CUR可有效缓解PIICS诱导的肝组织病理损伤与炎症反应，发挥肝保护作用。

图 2 PIICS诱导的肝损伤激活小鼠肝组织铁死亡

姜黄素抑制PIICS诱导的肝细胞铁死亡

透射电镜显示，CUR干预后肝细胞线粒体超微结构显著改善；CUR可降低肝组织亚铁离子、MDA水平，升高SOD、GSH水平；免疫荧光显示PTGS2表达显著降低，WB与qPCR证实GPX4蛋白与mRNA水平回升。综上CUR可显著抑制PIICS诱导的肝细胞铁死亡。

图 3 姜黄素减轻PIICS诱导的肝损伤

姜黄素抑制PIICS肝细胞铁死亡的网络药理学分析

GeneCards数据库获取1816个PIICS相关靶点，FerrDb数据库获取311个铁死亡相关靶点，SwissTargetPrediction与TargetNet数据库获取196个CUR相关靶点；取三者交集得到14个核心靶点，构建PPI网络。分子对接结果显示，CUR与14个靶点的结合能均低于-5 kcal/mol，可形成稳定结合构象，提示CUR可通过结合上述分子调控铁死亡。

图 4 14个靶点分子对接三维示意图

姜黄素对靶点蛋白的影响

基于RNA测序结果对14个核心靶点进行热图分析，qPCR检测各组小鼠肝组织靶点mRNA表达。结果显示，PIICS组Ptgs2、Src、Nos2、Alox5表达显著升高，Nfe2l2、Ar、Nox4显著降低；CUR可逆转PIICS小鼠 Ptgs2、Src、Alox5的异常表达，其中Alox5变化最显著。提示Alox5是 CUR抑制铁死亡、改善PIICS肝损伤的关键靶点。

讨论

脓毒症是感染引发的危及生命的全身炎症反应综合征，以炎症与免疫功能紊乱为特征；约40%的重症患者进展为PIICS，与远期高死亡率、高并发症率密切相关。高分解代谢状态下，重症患者出现蛋白水解、脂解、糖原消耗加速，引发肌肉萎缩、负氮平衡与代谢紊乱，进一步加重器官功能障碍与免疫抑制。

肝脏作为机体代谢中枢，维持三大营养物质稳态，但其功能异常是PIICS病理中被低估的关键环节。目前PIICS诱导肝损伤的研究较少，而代谢综合征相关研究证实，减轻肝损伤可通过调节脂质代谢、缓解炎症、改善胰岛素敏感性逆转全身代谢紊乱。因此，阐明PIICS肝损伤机制、挖掘新治疗靶点，对PIICS诊疗具有重要意义。

本研究证实，PIICS小鼠模型肝损伤显著加重，转录组与靶向代谢组整合分析提示铁死亡是PIICS肝损伤的核心致病机制。铁死亡是铁代谢紊乱驱动的程序性细胞死亡，以铁过载、脂质过氧化、活性氧（ROS）蓄积、细胞膜破裂为特征，已被证实参与脓毒症、非酒精性脂肪性肝炎、肿瘤、神经系统疾病等多种病理过程。

机制研究显示，PIICS小鼠肝组织铁死亡标志物显著改变：亚铁离子、脂质过氧化产物MDA升高，抗氧化物质GSH、SOD耗竭；铁死亡核心调控蛋白GPX4显著下调，PTGS2显著上调。GPX4是将脂质过氧化物转化为无毒醇类的关键酶，其缺失会直接促进铁死亡，上述结果充分证实铁死亡介导PIICS相关肝毒性。

目前临床治疗肝损伤的主流药物包括还原型谷胱甘肽、多烯磷脂酰胆碱、异甘草酸镁等，虽具有广谱肝保护作用，但长期使用存在明显毒性。中医药因安全性高、药理作用温和受到广泛关注，其中CUR对脂肪肝、病毒性肝炎、肝硬化、肝纤维化、酒精性肝损伤等多种肝病均有治疗潜力，其机制涉及抗氧化、抗炎、关键信号通路调控、免疫调节等。最新研究表明CUR还可通过调节线粒体氧化应激、抑制铁自噬、减轻脂质过氧化，缓解铁死亡相关病变。基于此，本研究提出CUR可通过调控铁死亡改善PIICS肝损伤的假说，经小鼠灌胃给药验证，CUR可显著减轻PIICS介导的肝损伤。

为明确CUR改善PIICS肝损伤的作用靶点与机制，本研究整合网络药理学与分子对接，筛选并验证出PTGS2、SRC、ALOX5三个关键靶点。PTGS2 是前列腺素合成关键酶，参与炎症、发热、细胞增殖，正常组织低表达，炎症损伤时快速上调；本研究中CUR可显著下调PIICS小鼠肝组织PTGS2表达，既往研究提示GPX4与PTGS2存在 “抑制-激活” 关联，CUR对PTGS2的抑制可能与GPX4上调相关，需进一步验证。SRC是SRC家族核心激酶，调控MAPK、PI3K/AKT、NF-κB等下游通路，既往研究证实CUR可通过抑制SRC减轻肝硬化，本研究发现CUR可显著降低PIICS肝组织SRC转录水平。ALOX5是花生四烯酸转化为白三烯A4的限速酶，炎症状态下表达上调，可通过加剧炎症与脂质过氧化驱动铁死亡，放大氧化应激与组织损伤；结合脂质过氧化与铁死亡的密切关联，CUR逆转PIICS诱导的ALOX5高表达具有重要意义，RNA测序与代谢组学也进一步证实脂质过氧化在PIICS肝损伤中的核心作用。综上，ALOX5是PIICS发病的关键介质，也是CUR发挥肝保护、抑制铁死亡的核心治疗靶点。

网络药理学与分子对接高度依赖数据库的准确性、完整性与算法精度，受限于现有数据库资源与计算方法，本研究对药物作用机制的解析仍不全面，需进一步通过体内外实验明确具体作用机制。

结论：本研究证实铁死亡是PIICS诱导肝损伤的关键病理机制；通过网络药理学与分子对接整合分析，发现姜黄素可通过调控铁死亡通路改善PIICS诱导的肝损伤。研究结果不仅深化了对PIICS发病机制的认识，也为PIICS相关肝损伤的临床治疗提供了新靶点与策略方向。