慢性肾脏病（CKD）影响全球约10%的成年人，肾小管上皮细胞衰老是肾纤维化的起始事件，而氧化应激是关键驱动因素。SOD1是肾脏最丰富的抗氧化酶，其活性下降会加剧肾脏损伤，但具体机制尚不明确。SOD1为铜依赖性酶，铜离子是其催化活性的必需辅因子。病理性铜积累可驱动多器官纤维化，且血清铜升高与CKD风险正相关。然而，细胞内铜积累是否及如何影响SOD1活性，仍有待阐明。

近日，上海同济医院肾内科余晨教授、张颖莹教授团队在《Advanced Science》上发表了一篇题为”Pathological Copper Overload Reprograms SOD1 Activation via COMMD1 to Promote Senescence and Fibrosis”，该研究进一步揭示了铜-COMMD1-SOD1调控轴在肾纤维化中的作用。

研究团队通过实验得到纤维化条件下SOD1活性降低，Tempol挽救实验证明其通过ROS积累促进衰老和纤维化；同时铜超载与SOD1活性降低并存，且与衰老和纤维化指标正相关，提示铜超载可能是SOD1活性下降的原因。

图1 | 肾脏纤维化中SOD1活性降低、细胞内铜水平升高及细胞衰老现象

通过CTR1敲低降低细胞内铜水平，可恢复SOD1活性、减少ROS积累、减轻细胞衰老和肾纤维化。体内外实验一致证实：铜过载通过抑制SOD1活性驱动衰老和纤维化，降低铜水平可有效逆转这一病理过程。

图2 通过CTR1敲减降低细胞内铜过载可恢复SOD1活性并延缓细胞衰老与肾纤维化

细胞内铜超载不影响SOD1的mRNA、蛋白水平、铜锌金属占位及二硫键形成，而是通过减少SOD1同源二聚体形成损害其活性。体内CTR1敲除降低铜水平可逆转二聚体减少，体外CTR1抑制或CuSO4补充分别减轻或加重该效应。

图3| 细胞内铜过载通过降低SOD1同源二聚体水平抑制SOD1活性，从而促进肾纤维化

通过DIA蛋白质组学筛选出COMMD1为铜超载下SOD1的关键调控因子。COMMD1在纤维化肾组织和TGF-β1处理细胞中显著上调，并与SOD1物理结合增强。功能实验证实：COMMD1敲低恢复SOD1二聚化及活性，过表达则加剧抑制，且该作用不依赖蛋白酶体降解途径。

图4 | COMMD1升高损害SOD1同源二聚化及酶活

通过Co-IP证实铜过载增强COMMD1-SOD1结合，CTR1敲低则减弱。分子动力学模拟显示铜过载稳定COMMD1局部构象，增强其与SOD1结合亲和力，使之超过SOD1-SOD1亲和力。功能实验表明铜作用于COMMD1上游，通过上调COMMD1并增强其与SOD1结合，抑制SOD1同源二聚化及酶活性。

图5|细胞内铜水平升高增强COMMD1-SOD1结合

COMMD1敲低减轻TGF-β1诱导的ROS积累、细胞衰老及COL1A1/FN上调；COMMD1过表达则加剧上述效应。表明COMMD1通过调控ROS促进细胞衰老和细胞外基质生成，在肾纤维化中发挥关键促进作用。

图6 | COMMD1促进TGF-β1诱导的ROS积累、细胞衰老及细胞外基质沉积

通过体内实验证实：AV9介导的COMMD1敲低可恢复IRI小鼠肾脏SOD1二聚化及活性，减少ROS积累，减轻细胞衰老和肾纤维化。证实COMMD1通过抑制SOD1活化在肾衰老和纤维化中发挥关键致病作用。

图7 | COMMD1下调促进SOD1同源二聚化及酶活性，减轻IRI诱导的ROS积累、细胞衰老和肾纤维化