Page 99 - 南京医科大学自然版

第46卷第9期 吴法然，孙书宏，葛 新. 铜元素体内代谢机制及其在相关疾病中的作用与治疗潜力［J］.
2026年9月 南京医科大学学报（自然科学版），2026，46（9）：1366-1382 ·1369 ·

Intestinal lumen Intestinal epithelial cell Blood circulation & liver hepatocyte
Blood stream
Liver hepatocyte
DCYTB/
DCYTB/
steap Cul Cul
steap Cu Cu
CCS Sod1 Cu
MT
Sod1⁃CCS complex （Metallothioneins）
（Antioxidant enzyme） CP Cd
Cu（Ⅱ） Cu（Ⅰ） Cox1/Cox2 （Ceruloplasmin）
Cul （90%）
Cu
Cox17
Mitochondria
Cu CP
Cu（Ⅱ） Cu Cu
Dietary copper Ctr1 Albumin/Free Cu
amino acids
ATP7A Cu
Cu（Ⅱ） Cul （Remainder） ATP7B
Cul Cul TGN
Atox1
Other
tissues Oo
DCYTB/
DMT1/
steap
Endocytosis Golgi apparatus/TGN Lysosme
Bile duct
Bile
Cu
Basolateral excretion
membrane
Blood
circulation
Mechanisms of copper absorption，distribution，and excretion in the mammal digestive tract.
图1 机体内铜的摄取与外排途径
Figure 1 Copper uptake and efflux pathways in the body
铜耗竭时吸收比例增加且极少经消化道排泄，长期 和肠道ATP7A表达显著上调，这提示外周组织的铜
高铜饮食则会显著降低吸收效率。 需求可通过未知机制被感知，进而上调肝脏与肠道
另一方面，细胞内高浓度铜可增强 MT1、MT2 ATP7A表达以促进铜分布。
基因转录以清除过量铜，该过程由间接受铜调控 1.6 铜的协同与拮抗
的转录因子金属调节转录因子 1（metal regulatory 铜元素生理功能的正常发挥及机体稳态的维持，
transcription factor 1，MTF1）介导。此外，细胞内的 依赖其他元素、生物分子的协同作用；而元素间的拮
Atox1 不仅是 CCS，还可作为铜依赖性转录因子，在 抗效应则可能打破铜稳态，引发生理功能紊乱，二者
铜刺激下向核内转运并结合细胞周期蛋白 D1、 共同构成铜参与生命活动的核心调控网络。
SOD3等基因启动子，但其转录因子功能是否参与铜 协同作用是铜实现生理功能、维持机体平衡的
稳态仍不明确。另有证据显示，MT1基因含4个功能 关键，主要体现为铜与其他必需微量元素的配合，
性金属应答元件（metal response element，MRE），转录 形成功能互补、协同增效的作用体系，保障各项生
因子 Nrf2 对铜增加时 MRE 介导的 MT1 转录至关重 命活动有序开展。已有研究表明，铜与其他必需微
要；而细胞内铜及其他金属离子浓度较低时，无金属 量元素的协同作用具体表现为多方面：铜与锌共同
结合的MT易被蛋白水解，导致其水平与功能下降。 参与胞质 Cu/Zn⁃SOD 的构成，其中铜作为该酶的活
早期研究通过监测铜的天然稳定同位素（ Cu、 性中心负责催化超氧阴离子的清除，锌则承担稳定
63
Cu）发现，饮食铜限制可诱导器官特异性铜保留， 蛋白酶空间构象的作用，二者协同构建起机体胞质
65
大脑、心脏等器官保留效率极高，肝脏则在大量铜 层面的抗氧化防御屏障，减轻氧化应激对细胞的损
流失后才启动保留。肝脏及肝内 ATP7B 对系统铜 伤，是机体抗氧化系统正常运转的核心基础 ［10］ 。铜
稳态至关重要：肠上皮细胞吸收的铜经血液输送至 与铁协同作用同样不可或缺，铜通过其核心含铜酶
3+
2+
肝脏后，在基础铜浓度下，ATP7B定位于TGN，将Cu CP，介导Fe 向Fe 的氧化，促进铁与转铁蛋白的结
（Ⅰ）装载至 CP 以介导循环回收；高铜浓度时， 合及转运过程，进而保障血红蛋白的合成与机体氧
ATP7B转位至顶面或溶酶体，通过胆汁排泄铜。值 运输功能的正常实现，二者的协同作用是维持机体
得注意的是，心脏特异性敲除 CTR1 的小鼠中，肝脏 正常造血功能的关键，任一元素缺乏均会导致铁代