鉄が肝臓を傷つける—新たな細胞死フェロトーシスの正体とは~手術後の回復を左右する鉄と100の遺伝子を発見、肝疾患の診断と治療に新たな可能性~

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2025-05-30 東京科学大学

鉄が肝臓を傷つける—新たな細胞死フェロトーシスの正体とは~手術後の回復を左右する鉄と100の遺伝子を発見、肝疾患の診断と治療に新たな可能性~

東京科学大学と熊本大学の研究チームは、鉄によって引き起こされる新たな細胞死「フェロトーシス」が、肝疾患の進行や手術後の肝機能回復に関与することを解明しました。研究では、鉄調節タンパク質FBXL5を欠損させたマウスを用いて、鉄の過剰蓄積がフェロトーシスを誘導し、肝細胞死を引き起こすことを確認しました。さらに、フェロトーシス発生時に肝臓で特異的に変化する100個の遺伝子群「iFerroptosis」を特定し、これを肝疾患の評価指標として活用する可能性を示しました。また、肝細胞がん患者のデータ解析により、術前の血清鉄濃度が高い患者では、術後の肝酵素(ALT・AST)の回復が遅れ、肝傷害が持続する傾向があることが示されました。これらの成果は、フェロトーシスが肝疾患において果たす役割を再定義し、術後予後の予測や新たな治療戦略への道を拓くものです。今後は、iFerroptosisを活用した診断ツールの開発や、フェロトーシス制御を目的とした新薬の創出が期待されます。

<関連情報>

肝フェロプトーシス遺伝子の統合的シグネチャーがフェロプトーシスの病的特徴を規定する Integrated hepatic ferroptosis gene signature dictates pathogenic features of ferroptosis

Matsumoto, Takashi; Nita, Akihiro; Kanamori, Yohei; Maeda, Ayato; Nita, Tomomi; Yasuda-Yoshihara, Noriko; Mima, Kosuke; Okabe, Hirohisa; Imai, Katsunori; Hayashi, Hiromitsu; Matsuoka, Yuta; Nagaoka, Katsuya; Nakayama, Keiichi I; Sugiura, Yuki; Tanaka, Yasuhito; Baba, Hideo; Moroishi, Toshiro
Hepatology Communications  June 2025
DOI:10.1097/HC9.0000000000000721

Abstract

Background:

Ferroptosis, a distinctive form of cell death induced by iron-dependent lipid peroxidation, is implicated in various biological processes, including liver diseases. Establishing an iron overload-induced ferroptosis model and identifying hepatic gene signatures associated with ferroptosis are crucial for understanding its role in liver pathogenesis.

Methods:

F-box and leucine-rich repeat protein 5 (FBXL5) is a substrate-recognition component of the SCF E3 ligase complex that restricts intracellular iron levels. In this study, we used liver-specific Fbxl5-null mice to establish an iron overload-induced ferroptosis model. Transcriptome analysis identified genes involved in hepatic ferroptosis. Integrating these gene signatures with another ferroptosis model enabled the assessment of ferroptosis-related pathology in murine liver injury models and in 174 patients undergoing liver resection surgery.

Results:

Iron overload induced severe liver damage in liver-specific Fbxl5-null mice, characterized by elevated liver enzymes, histopathological changes, and lipid peroxidation. Transcriptome analysis revealed a distinct set of genes associated with hepatic ferroptosis response. Generating a gene signature for evaluating ferroptosis enhanced the understanding of ferroptosis-related pathologies in liver diseases. Iron overload exacerbated liver damage in murine ischemia-reperfusion injury models via ferroptosis induction. In human patients, elevated serum iron levels correlated with sustained postoperative liver damage, indicating heightened susceptibility to ferroptosis.

Conclusions:

Here, a murine model of iron overload-induced hepatic ferroptosis was established, and a gene signature indicative of hepatic ferroptosis response in both mice and humans was identified. These findings underscore the role of ferroptosis in liver injury progression and suggest potential therapeutic targets for liver disease intervention.

医療・健康
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