随着铜死亡机制的建立[1][2]，相关研究越来越受到各大期刊的“青睐”。
不过，最吸引人的，还是用铜死之剑刺向肿瘤细胞！ 因此，今天铜死亡“流行”背后的故事始于肿瘤细胞的铜稳态
肿瘤细胞的铜稳态
铜是人体所需必需酶的辅助因子，可以通过跨浓度梯度起作用来维持其体内平衡。 通常，细胞内铜浓度保持在极低的水平，即使在癌细胞中，铜离子的正常功能取决于不同类型蛋白质的相互作用：铜通过血液系统运输并运输到细胞表面。 Cu2+ 被膜表面的 Steap 蛋白催化为 Cu+，后者更具细胞毒性。 进入细胞的铜离子通过COX17和SLC25A3穿过线粒体外膜，然后穿过线粒体内膜，进入线粒体基质。
当然，仍在细胞质中的铜离子也会与铜离子螯合剂GSH和MT结合，中和铜的细胞毒性，或者被铜离子伴侣CCS携带到SOD1中，调节细胞内活性氧稳态，多种环节参与细胞铜稳态的调控[2]。
图1肿瘤细胞中铜离子的稳态调节[2]。
铜的稳态失调
铜稳态失调可导致细胞代谢紊乱。 当铜离子由于离子载体或转运蛋白而过度积累时，FDX1一方面将Cu2+还原为毒性更强的Cu+，抑制线粒体呼吸相关铁硫簇蛋白（Fe-S簇）的合成，引起蛋白质毒性应激反应并最终导致细胞死亡[1]。
另一方面，FDX1作为蛋白质脂酰化修饰的上游调节因子，参与调节DLAT的脂基化[1][3]。 Cu2+可以直接结合并诱导DLAT的异构化，这种不溶性DLAT的增加导致细胞蛋白的毒性应激，诱导细胞死亡。
图2铜诱导细胞死亡示意图[3]。
与肿瘤的斗争一直很艰难，而针孢子的研究提供了一种杀死肿瘤的新方法。 那么我们如何触发铜死亡呢？
总体而言，铜死亡可以通过增加细胞中游离铜离子的浓度来触发，包括铜的吸收、输出和储存。 铜离子进出细胞的进出由铜离子转运蛋白 SLC31A1 和 ATP7B 控制。 可在以下位置购买：
1）SLC31A1过表达和铜离子吸收较多;
2）敲低ATP7b，减少铜外流，调节细胞内铜离子浓度;
3）利用铜离子载体，如elesclomol和双硫仑，将细胞外Cu2+直接转运到细胞中;
4）使用丁基硫磺酰亚胺（BSO）使用内源性细胞内铜螯合剂谷胱甘肽（GSH）避免游离铜离子的GSH螯合。
图3增加细胞中游离铜离子浓度的4种方法[2]。
结果，过量的 Cu2+ 或其毒性更强的还原 Cu2+ 进入细胞，通过与脂酰化的 DLAT 结合进一步导致 DLAT 寡聚化。 同时，Cu还诱导Fe-S稳定性降低或NPL4-P97失活，导致细胞死亡，具有铜特异性机制[4]。
当然，研究铜死的必不可少的环节就是相关指标的检测！ 主要包括：
1）形态学观察，如质膜破裂、线粒体破裂等;
2）检测相关标志物，如fe-S簇蛋白FDX1和Lias是铜浆的标志物，DLAT和DLST脂肪酰化减少，Hsp70水平升高，产生蛋白毒性应激并最终导致细胞死亡;
3）代谢标志物，如铜离子的积累、酮戊二酸的积累和琥珀酸的还原。
表1与铜膏相关的检测指标。
np@escu：含有elesclomol、cu等的纳米颗粒。
（1）形态学测试
杯状凋亡的主要形态表现是线粒体收缩、细胞膜破裂、内质网损伤和染色质破裂[3]。
在研究铜积累与视网膜发育畸形和疾病之间的关系时，Guang Zhao等人测量了铜过量存在下胚胎的形态特征（图4e）。 透射电镜分析显示，铜处理的胚胎视网细胞的内质网和线粒体结构被破坏。 与对照组相比，在铜处理的视网膜细胞中，线粒体内膜减少并产生大液泡（E1-E3，红色），内质网形成松散结构（E4-E6，绿色）[12]。
图4铜处理后视网膜细胞的TEM分析[12]。
（2）标志物检测
发现铜离子载体 elesclomol 可诱导心肌细胞中的铜死亡，其特征是 fe-S 簇蛋白减少和线粒体酶脂肪化减少。
在INT J MOL SCI发表的“*铜细胞凋亡对糖尿病心肌病中AGS诱导的心肌细胞功能障碍的潜在影响”中，作者通过Western blot研究了ES-CU诱导的肌细胞中铜凋亡后的标志性变化。
结果显示，FDX1、Lias、ACO2、ETFDH和NDUFV1等多种线粒体Fe-S簇蛋白的表达下调（图5A）。 DLAT和DLST蛋白的脂肪酰化减少（图5B）。 此外，作者对糖尿病（db DB）小鼠心肌组织中的fe-S簇蛋白进行了蛋白质印迹分析（图5C-D），发现fe-S簇蛋白FDX1、Lias、NDUFS8和ACO2丢失，db DB小鼠心脏中Hsp70的丰度增加[8]。
图5fe-S簇蛋白和蛋白脂基化的蛋白质印迹分析[8]。 （3）代谢指数检测
FDX1的功能依赖于丙酮酸和-酮戊二酸的积累，避免了琥珀酸的消耗，从而保证了PDH和-酮戊二酸脱氢酶的TCA循环，导致蛋白质的脂肪酰化[1]。 Tian等人利用了含有MTO、Cu2+和外泌体分泌抑制剂AMI等的纳米佐剂CS MTO-cu@ami的设计（图6A）。
为了验证cuppropopsis，作者分析了Hsp 70和Lias的表达，并检测了三羧酸循环中关键代谢物的变化。 结果显示，CS MTO-cu@ami处理显著促进了Hsp 70的表达，同时下调了Lias的表达（图中未显示）。 此外，与对照组相比，CT MTO-cu@ami组在三羧酸循环中的丙酮酸和酮戊二酸增加了40%，而琥珀酸含量降低了45%（图6B-D），有力地支持了CS MTO-cu@ami诱导杯凋亡的功效[10]。
图6不同处理后细胞中琥珀酸、酮戊二酸、丙酮酸的相对水平[10]。
TIPS：纳米佐剂CS mto-cu@ami：Cu2+有效触发cuproposis诱导的线粒体功能障碍，激活AMPK通路介导的PD-L1蛋白降解，剥夺巨噬细胞和外泌体释放的能量**，放大细胞内细菌失活引起的氧化应激，从而有效使化疗敏感，并在体外和体内激活全身抗肿瘤免疫。
本期我们介绍了肿瘤细胞中铜的稳态调控，可以从铜的吸收、输出和储存等方面采取多种措施来增加细胞中游离铜离子的浓度，从而引发铜死亡并对抗肿瘤发展！ 此外，小M还为大家整理了铜球突出的相关检测指标和方法，方便大家的实验研究
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