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炎症是一个复杂的生理过程，是对有害刺激的反应，由于感染导致的过度炎症，是一系列疾病的标志。目前，炎症反应背后的分子基础尚不完全清楚，治疗严重炎症的有效药物也很少。2023年4月，《Nature》杂志上发表了一篇题为“A druggable copper-signalling pathway that drives inflammation”的文章，在这项研究中，研究者研究了线粒体铜（ii）催化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸及其还原态（NAD(H)）氧化还原循环，从而促进代谢变化进而引发炎症状态。设计了一种二甲双胍二聚体（LCC-12），靶向线粒体铜（ii）失活，诱导代谢和表观遗传变化，抑制巨噬细胞活化和减轻炎症反应。

研究者用从人血液中分离出原代单核细胞产生炎性巨噬细胞。通过电感耦合等离子质谱（ICP-MS）检测到活化单细胞源的巨噬细胞（aMDMs）中细胞铜、铁、锰和钙的表达水平高于非活化单细胞源的巨噬细胞（naMDMs）。与其他金属转运蛋白（转铁蛋白受体1（TFR1）、二价金属转运体1（DMT1）、铜转运体1（CTR1））相比，敲除糖蛋白CD44可拮抗金属摄取。用抗CD44抗体处理单核细胞来源的巨噬细胞（MDMs）发现巨噬细胞激活后金属摄取减少。在巨噬细胞激活后补充透明质酸增加了细胞对金属的摄取，而添加不易与金属结合的过甲基化透明质酸则没有效果。核磁共振的结果显示透明质酸与铜（ii）相互作用，这种相互作用可以通过降低pH来逆转。荧光显微镜结果显示，标记的透明质酸与溶酶体铜（ii）探针同时定位在aMDMs中，降解透明质酸盐或敲除CD44的透明质酸酶共处理可降低溶酶体铜（ii）染色。这些数据证明了在aMDMs中，CD44介导与透明质酸结合的特定金属的内吞作用，包括铜。（见图1）

在铜（ii）存在的情况下，NADH与过氧化氢反应生成NAD⁺，而在铜（ii）不存在的情况下，则生成复杂的氧化产物混合物。研究者模拟了与线粒体相似的反应条件，NADH在铜（ii）的存在下被迅速消耗以产生NAD⁺。同时，研究者设计了2种亲脂性亚甲双胍LCC-12和LCC-4,4、LCC-12能抑制NADH与过氧化氢反应生成NAD⁺，而LCC-4,4的作用则不大。在激活过程中，用LCC-12处理MDMs，代谢组学结果显示NADH和NAD⁺数量减少。这表明铜（ii）催化NADH还原过氧化氢产生NAD⁺，双胍类化合物可以干扰这种氧化还原循环，导致其他氧化副产物。代谢组学热图显示，在经LCC-12（n = 9）处理的MDMs中，其生物合成依赖于NAD(H)的代谢物。这些数据说明了线粒体铜（ii）在调节炎症巨噬细胞代谢状态的NAD⁺含量的核心作用。（见图2）

研究者构建了小鼠急性炎症模型：脂多糖（LPS）诱导的内毒素血症、盲肠结扎穿刺（CLP）和病毒感染模型，即SARS-CoV-2。研究者从LPS和CLP小鼠模型中分离得到炎症状态下的小腹膜巨噬细胞（SPMs）以及从SARS-CoV-2感染小鼠中分离得到肺泡巨噬细胞（AMs），SPMs和AMs细胞中CD44表达量上调，细胞铜显著增加。LPS处理的小鼠腹腔注射LCC-12，发现与炎症相关的组蛋白H3K27ac、H3K14ac和H3K9ac减少，H3K27me3和H3K9me2增加。Kaplan-Meier生存曲线结果显示，腹腔注射LCC-12阻止小鼠免于LPS诱导的死亡和体温降低，效果优于临床用于急性炎症治疗的大剂量地塞米松。在CLP诱导的脓毒症中，LCC-12也提高了生存率。这些数据表明，靶向线粒体铜（ii）干扰体内炎症状态，有益于治疗。（见图3）

总的来说，这些发现证明CD44介导铜调节免疫细胞的激活。通过铜（ii）激活过氧化氢使NADH氧化，增加NAD+含量。LCC-12能使线粒体铜（ii）失活，从而触发代谢和表观遗传改变，减少炎症细胞状态，提高急性炎症临床前模型的存活率，揭示了基于表观遗传细胞状态控制和微调的治疗策略。

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