细胞功能实验那些事∣铜死亡检测指标及方法

        各种重金属离子的代谢稳态失调可以通过不同的途径诱导细胞死亡，例如上一期介绍的铁死亡，它与其他细胞程序性死亡方式不同，是由于亚铁离子在细胞内聚积引起脂质过氧化，破坏细胞膜，最终导致细胞死亡。在2022年科学家们正式提出了一种新的细胞程序性死亡方式—铜死亡（Cuproptosis），随后研究热度不断上升。本期小恒带大家认识一下铜死亡，了解下目前铜死亡的主要检测指标有哪些。

        铜（Cu）作为一种重要的膳食微量营养素，以还原型Cu+和氧化型Cu2+两种离子形式参与细胞内多种酶促反应的调节。Cu进入细胞并发挥功能的过程分为几个步骤：首先，在小肠中，Cu2+被细胞膜表面的金属还原酶还原为Cu+；接着，高亲和力铜转运蛋白1（CTR1，也称为SLC31A1）特异性地摄取Cu+进入细胞；随后，进入血液循环，Cu+与铜蓝蛋白（CP）和其他血浆蛋白结合，一部分在运输到肝脏并储存起来，另一部分则被分配到其他组织和器官；多余的铜离子通过ATP7A/B等铜转运蛋白将其排入胆汁，随之排出体外。

1. 铜死亡的主要机制

        铜死亡是一种由细胞内铜离子积聚触发的独特细胞程序性死亡方式，目前认为主要与线粒体代谢密切相关。

    （1）细胞内外的铜离子转运失衡，导致胞内Cu+积累。细胞膜上的SLC31A1负责将Cu+转运至胞内，ATP7A/B负责排出，当摄入增加而排出减少时即可增加Cu+水平；另外，Elesclomol（ES）是一种Cu2+结合物，形成ES-Cu络合物并将Cu2+转入胞内，铁氧还蛋白1（FDX1，Fe-S簇蛋白之一）将Cu2+还原为Cu+。重要的是，谷胱甘肽（GSH）可螯合胞内的Cu+，以减少游离的Cu+，阻断ES-Cu对细胞的损伤，因此GSH生成抑制也会导致Cu+积累。

    （2）过量的Cu+阻碍了TCA循环和电子传递链过程，导致线粒体功能障碍，触发铜死亡。Cu+与TCA循环中脂酰化酶结合，尤其是与二氢硫辛酸-S-乙酰转移酶（DLAT）结合，诱导DLAT发生异常聚集，形成不溶性蛋白团块，产生细胞毒性增加，进而诱导细胞死亡；另一方面，Cu+积累会抑制Fe-S簇蛋白合成，影响线粒体电子传递链等多种代谢过程，引起线粒体功能障碍，诱发铜死亡。

铜离子积累诱导线粒体功能障碍后，通过触发哪些细胞信号诱导细胞死亡还尚不清楚，仍有待深入的研究探讨。通过目前了解的铜死亡机制，已大致明确其判断特征和指标，下面我们继续看。

2. 铜死亡的特征、检测指标及方法

    （1）细胞形态：细胞膜逐渐破裂，细胞可能还会出现空泡化；线粒体膜破裂，形态变小，结构被破坏等。可通过透射电镜（TEM）进行观察分析。

    （2）生化标志：上调的靶标有：SLC31A1、HSP70（热休克蛋白70，标志细胞应激水平增加）；下调的靶标有：ATP7A/B、GSH、Fe-S簇蛋白（FDX1、LIAS）、DLAT和DLST的脂酰化。通过常规的qPCR和WB等方法检测即可。

    （3）代谢标志：细胞内Cu+水平增加，TCA循环代谢产物（α-酮戊二酸，丙酮酸增加，琥珀酸、ATP减少）。通过铜离子检测试剂盒以及相应的代谢产物检测试剂盒都能很好地反映出其变化情况。

       以上就是本期关于铜死亡检测指标及方法的全部内容。汉恒专营工具病毒十余载，可定制与铜死亡相关的基因调控工具，如有技术问题或产品订购需求，欢迎随时咨询！

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