于杨课题组 · 教学网页说明书

脓毒症肝细胞脂代谢紊乱 3D · 使用说明书

8 阶段动态机制可视化：全身炎症 → 脂肪分解 → FFA 摄取 → 代谢失衡 → 毒性脂质 → 氧化应激 → 细胞死亡

适用对象：病理生理学 / 脂代谢 / 脓毒症机制教学与组会对应网页：septic_liver_injury.html 编制：于杨课题组

1. 这个页面能做什么

本页把脓毒症相关肝损伤（Sepsis-Induced Liver Injury, SILI）中「脂代谢紊乱」这条主线，做成一个可交互的 3D 肝细胞场景：从门静脉来源的 LPS 激活炎症开始，到脂肪组织脂解、肝脏 FFA 摄取、PPARα 失活、毒性脂质积累、氧化应激与脂质过氧化，最终走向铁死亡 / 凋亡 / 焦亡。你可以：

点底部 ▶ 自动播放 8 个阶段，或直接点阶段条上任意一点跳转；
看左上角 7 项实时指标随阶段推进而变化（条形 + 数值）；
看右上角「血浆脂蛋白 · 胞外」4 条（HDL / LDL / VLDL-TG / CM 残粒）的相对水平；
点击场景中的任意分子，弹出该分子的机制说明与文献出处；
用底部速度滑块（0.1–2×）控制颗粒流速，用「🔄 自动旋转」开关视角。

主要依据：Guo Y et al., 2025，Front Cell Infect Microbiol 15:1504223，doi:10.3389/fcimb.2025.1504223。

本页在门户首页卡片上标注「需密码」，属课题组在研方向的教学演示素材，对外访问需要授权口令；课堂使用请提前确认访问权限。

2. 界面导览

3D 场景（中）

肝细胞、细胞核、线粒体、脂滴、细胞膜与胞外血浆空间

分子以可点击的粒子 / 结构呈现，点击弹卡片

实时指标（左上）

PPARα 活性、线粒体健康度、ATP 产量、ROS 水平

脂滴积累、GPX4 抗氧化盾、细胞死亡进度

阶段条（底部）

Stage 0–7 八个节点 + 播放按钮

下方随阶段切换的标题与文字解说

血浆脂蛋白（右侧）

HDL / LDL / VLDL-TG / CM 残粒四条水平条

底部颗粒速度滑块、自动旋转开关

鼠标 / 触屏操作

左键（单指）拖动：旋转视角；滚轮（双指）：缩放；双击：复位视角
单击场景中的分子：弹出该分子的名称、机制说明与文献；点卡片右上角 × 关闭

3. 八个阶段（核心内容）

阶段	名称	本阶段发生了什么
0	正常稳态	少量脂滴；线粒体形态完整，PPARα 激活驱动脂肪酸 β-氧化持续产生 ATP 与酮体；GPX4/SLC7A11 高表达维持 ROS 低水平；细胞膜完整
1	全身炎症激活	LPS/PAMPs 经门静脉入肝，被 Kupffer 细胞 / 肝细胞 TLR4 识别 → 激活 NF-κB → TNF-α、IL-6、IL-1β 大量释放，肝细胞暴露于细胞因子风暴
2	脂肪分解增强	应激 / 饥饿激活脂肪组织激素敏感性脂肪酶（HSL），大量 FFA 释放入血并运至肝脏，血浆 FFA 显著升高
3	肝脏 FFA 摄取增加	FATP / CD36 上调，肝脏摄取 FFA 剧增，细胞内 FFA 开始超过 β-氧化处置能力
4	脂代谢失衡（PPARα 失活）	LPS 下调 PPARα 与 PGC-1α，β-氧化显著受损；脂滴大量堆积（脂肪变性）；FFA 与乳酸滞留；肝脏由脂代谢转向碳水化合物代谢
5	毒性脂质代谢物积累	非氧化途径激活，二酰甘油（DAG）、神经酰胺（Cer）、游离胆固醇（FC）积累；诱发内质网应激；线粒体膜完整性受损，恶性循环启动
6	氧化应激与脂质过氧化	呼吸链受损 → ROS 爆发 → 攻击膜多不饱和脂肪酸 → 脂质过氧化链式反应 → MDA 升高；GPX4/SLC7A11↓、GSH 耗竭；肝铁累积（Fenton 反应）
7	细胞死亡	GSH 耗竭 + 广泛脂质过氧化 → 铁死亡；Cyt-c 释放 + Caspase-9/3 → 凋亡；NLRP3 炎症小体 + Gasdermin 膜孔 → 焦亡；肝细胞大面积死亡，SILI 形成

教学提示：阶段 4（PPARα 失活）是整条链路的转折点——在此之前是「负荷过重」，在此之后变成「处置能力丧失」。讲解时可在阶段 4 停留，对照左上角 PPARα 与线粒体健康度两条指标的同步下滑。

4. 七项实时指标怎么看

指标	正常（Stage 0）	变化方向	含义
PPARα 活性	100%	↓	脂肪酸 β-氧化与酮体生成的主控转录因子活性
线粒体健康度	100%	↓	线粒体形态与膜完整性的综合示意
ATP 产量	100%	↓	β-氧化受损 + 膜电位丧失后的能量产出
ROS 水平	低	↑	呼吸链泄漏与脂质过氧化链式反应的驱动源
脂滴积累	0%	↑	脂肪变性的直观读数（Stage 4 起明显）
GPX4 抗氧化盾	100%	↓	铁死亡核心防御能力（GPX4/SLC7A11/GSH 轴）
细胞死亡进度	0%	↑	铁死亡 + 凋亡 + 焦亡的综合进度

右侧「血浆脂蛋白 · 胞外」显示 HDL、LDL、VLDL/TG、CM 残粒的相对水平：脓毒症中 HDL 下降（抗炎与清除 LPS 的能力削弱）、VLDL/TG 与 CM 残粒升高（LPL 活性下降、清除延迟）。点击这些分子同样可看机制说明。

5. 可点击分子清单（部分）

分子	教学要点
LPS（内毒素）	经门静脉入肝，被 TLR4 识别，激活 NF-κB，并可直接下调 PPARα 与 PGC-1α
TNF-α / IL-6	核心促炎细胞因子；放大炎症级联、破坏肠屏障、与 PPARα 活性负相关
FFA（游离脂肪酸）	HSL 脂解产物，经 FATP/CD36 进入肝细胞，是后续脂毒性的原料
PPARα / PGC-1α	β-氧化与线粒体生物合成的主调控；脓毒症时表达显著降低
DAG / 神经酰胺 / 游离胆固醇	三类典型脂毒性代谢物：激活 PKC、破坏线粒体膜、诱发内质网应激与 NLRP3
ROS / MDA	氧化应激驱动源与脂质过氧化的稳定终产物（铁死亡活动标志）
GPX4 / SLC7A11(xCT) / GSH	铁死亡防御轴：导入胱氨酸 → 合成 GSH → GPX4 还原脂质氢过氧化物
铁离子（Fe²⁺）	经 Fenton 反应产生羟自由基，是铁死亡的关键驱动
NLRP3 / Caspase-9/3	焦亡与凋亡两条死亡通路的代表节点
HDL / LDL / VLDL / CM 残粒	胞外脂蛋白谱：HDL↓、VLDL-TG↑、CM 残粒清除延迟

6. 五分钟课堂脚本

30 s 定基调：Stage 0 停留，说明这是「正常肝细胞的脂代谢稳态」——PPARα 驱动 β-氧化，GPX4 守着氧化还原底线。
1 min 炎症—脂解—摄取（1→3）：连播三段，讲清「肝脏的 FFA 从哪里来」：门静脉 LPS 启动炎症，脂肪组织 HSL 脂解，FATP/CD36 把 FFA 搬进肝细胞。
1 min 转折点（4）：停在 Stage 4，对照 PPARα 与线粒体健康度同步下滑、脂滴条上升——「不是油太多，而是烧油的炉子灭了」。
1 min 脂毒性 + 氧化应激（5→6）：点 DAG、神经酰胺看机制；再点 ROS、MDA、GPX4、GSH，串出「脂质过氧化 — 铁死亡」链条。
1 min 终点与临床延伸（7）：点 NLRP3、Caspase-9/3，说明三种死亡方式并存；回扣临床：脓毒症肝损伤是预后不良的独立危险因素。

7. 模型假设与局限

本页是机制示意动画，不是定量生理模型。各阶段指标为便于观察而设定的示意数值（0–1 归一），用于表达变化方向与相对时序，不代表真实浓度、速率或临床检验值；分子卡片中的机制描述来自文献综述层面的定性结论，具体剂量—效应关系请查阅原始文献。

时间轴为「阶段序列」而非真实时间进程，阶段切换是离散跳转，不代表各阶段的真实持续时长。
肝细胞为单一细胞示意，未区分肝小叶分区（Zone 1/2/3）的代谢异质性，也未纳入 Kupffer 细胞、肝星状细胞等的旁分泌交互。
铁死亡、凋亡、焦亡三条通路在 Stage 7 合并呈现，实际三者在不同病程阶段的权重随模型与物种而异。

8. 参考文献

[1] Guo Y, et al. 脓毒症肝细胞脂代谢紊乱相关研究. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 15:1504223 (2025). doi:10.3389/fcimb.2025.1504223（本页主依据）

[2] Wasyluk W, Zwolak A. Metabolic Alterations in Sepsis. J Clin Med 10(11):2412 (2021). PMID 34072402

[3] 页面分子卡片另标注：Wang et al., 2022；Xie et al., 2023；Shojaie et al., 2020（铁死亡 / 脂质过氧化相关，详见点击分子后的出处标注）

[4] 脂蛋白代谢与脓毒症：HDL 代谢相关综述见 Front Cell Dev Biol (2021). PMID 35071235