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J Ethnopharmacol?I 參芪口服液重塑“自噬-線粒體”生命軸,強勢逆轉慢性心衰心肌損傷 (吳曉俊/石海蓮/王長虹-上海中醫藥大學)

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2026年4月5日,上海中醫藥大學中藥研究所吳曉俊石海蓮、王長虹團隊 在Journal of Ethnopharmacology中科院2區,IF=5.4)在線發表題為 “Shenqi Oral Liquid regulates reactive oxygen species production by modulating autophagy, thereby regulating mitochondrial dynamics in cardiomyocytes and alleviating chronic heart failure in mice via adenosine 5'-monophosphate-activated protein kinase/mechanistic target of rapamycin axis” 的研究論文。該研究聚焦慢性心力衰竭(CHF)中心肌細胞損傷、線粒體功能障礙和自噬失衡這一關鍵病理環節,圍繞經典益氣養心方參芪口服液(Shenqi Oral Liquid,SOL)改善多柔比星(DOX)誘導慢性心力衰竭的作用及機制展開系統研究。


研究團隊采用 DOX 連續誘導建立 CHF 小鼠模型,并結合 H9c2 心肌細胞損傷模型,從體內外兩方面評價 SOL 的心臟保護作用。結果顯示,SOL 可顯著改善 CHF 小鼠心功能下降,恢復射血分數(EF)和短軸縮短率(FS),改善 RR 間期、QT 間期、JT 間期等心電異常,并降低血清 BNP、NT-proBNP 以及心肌組織 ANP、BNP 表達水平。組織學結果進一步表明,SOL 可減輕 DOX 誘導的心肌排列紊亂、炎癥浸潤和纖維化樣損傷。

機制上,該研究通過網絡藥理學和轉錄組學分析發現,SOL 治療 CHF 的作用與自噬、凋亡、氧化還原過程、線粒體功能、PI3K/AKT、mTOR 和 AMPK 信號通路密切相關。進一步實驗表明,DOX 可誘導心肌組織和 H9c2 細胞出現過度自噬,表現為自噬體增多、p62、Beclin1、ULK1 表達升高及 LC3-II/LC3-I 比值增加;而 SOL 能顯著抑制這種異常過度自噬,并通過調節 AMPK/mTOR 軸及 PI3K/AKT-mTOR 信號恢復自噬穩態。

值得關注的是,SOL 對心肌保護的關鍵在于其對“自噬—ROS—線粒體動力學”鏈條的調控。DOX 誘導后,心肌細胞 ROS 和線粒體 ROS 水平升高,ATP 生成下降,線粒體膜電位受損,并伴隨線粒體融合蛋白 MFN1、MFN2 和 OPA1 下調,以及分裂相關蛋白 p-Drp1、MFF 上調。SOL 干預后,可降低細胞內和線粒體 ROS,恢復 ATP 生成和線粒體膜電位,糾正線粒體融合/分裂失衡,從而改善線粒體穩態和心肌能量代謝。

此外,研究進一步通過自噬激動劑雷帕霉素(Rapamycin)驗證了自噬在 SOL 保護作用中的關鍵地位。雷帕霉素可削弱 SOL 對細胞活力、ROS 生成、線粒體膜電位和線粒體動力學相關蛋白的改善作用,并抵消 SOL 對凋亡相關蛋白 cleaved-Caspase-3、cleaved-Caspase-9 和 Bax/Bcl-2 的調控,提示 SOL 主要通過抑制 DOX 誘導的過度自噬,進而減輕線粒體損傷和心肌細胞凋亡。

該研究系統闡明了參芪口服液通過 “AMPK/mTOR軸—自噬穩態—ROS生成—線粒體動力學—心肌細胞凋亡” 改善慢性心力衰竭的新機制,為經典中藥復方 SOL 防治 CHF 提供了新的實驗依據,也為從自噬和線粒體穩態角度解析益氣類中藥干預心力衰竭提供了重要參考。

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摘要

民族藥理學相關性

參芪口服液(Shenqi Oral Liquid,SOL)源于《內外傷辨惑論》,由黨參〔Codonopsis pilosula (Franch.) Nannf.〕和黃芪〔Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge.〕兩味中藥組成。該方多年來已在臨床用于治療慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)。然而,SOL 治療 CHF 的具體作用機制仍不清楚。

研究目的

本研究旨在評價 SOL 對多柔比星(doxorubicin,DOX)誘導 CHF 小鼠心功能下降的保護作用,并探索其潛在分子機制。

材料與方法

研究通過連續 6 周腹腔注射 DOX(5 mg/kg/周)建立 CHF 小鼠模型。隨后,給予 CHF 模型小鼠低劑量 SOL(0.6 g/kg)和高劑量 SOL(1.2 g/kg)灌胃治療,連續 4 周。

采用心臟超聲、心電圖、生化指標和組織學染色評價 SOL 對心力衰竭的治療作用。進一步結合網絡藥理學和轉錄組學篩選潛在分子機制。通過透射電鏡(TEM)、二氫乙錠(DHE)染色、定量 PCR、Western blot 等方法評估自噬和線粒體動力學變化。

同時,采用 SOL 含藥血清和雷帕霉素(Rapamycin,Rapm)處理 H9c2 細胞,檢測 ATP 水平、自噬發生、自噬相關蛋白、細胞內 ROS 水平、線粒體 ROS 水平以及線粒體膜電位。

結果

SOL 可顯著緩解 CHF 小鼠心功能下降,其中高劑量組效果最為明顯。網絡藥理學和轉錄組學分析提示,SOL 可能通過調節心肌細胞自噬、線粒體功能、氧化還原過程和凋亡來改善 CHF。

進一步驗證實驗顯示,SOL 可通過抑制心肌細胞 PI3K/AKT/mTOR 和 AMPK 通路相關異常變化,抑制過度自噬。體內外實驗進一步表明,SOL 可通過抑制過度自噬,改善心肌細胞線粒體功能障礙和凋亡。

結論

SOL 通過 AMPK/mTOR 軸調節自噬介導的 ROS 生成,從而調控心肌線粒體動力學,減輕 DOX 誘導的心肌損傷,并緩解小鼠 CHF。

關鍵詞

參芪口服液;慢性心力衰竭;自噬;線粒體動力學;凋亡。


01

研究背景及科學問題

慢性心力衰竭(CHF)仍是全球發病和死亡的重要原因,其主要特征包括功能性心肌細胞進行性丟失、不良心臟重構以及心臟能量代謝持續受損。除血流動力學負荷外,越來越多證據表明,心肌細胞死亡和代謝紊亂是推動 CHF 進展的核心因素。

其中,線粒體功能障礙是衰竭心臟的重要病理標志,主要表現為活性氧(ROS)過度生成、三磷酸腺苷(ATP)產生受損以及線粒體動力學紊亂。自噬是一種保守的細胞質量控制過程,負責清除受損蛋白和細胞器,并與線粒體穩態密切相關。然而,在慢性應激條件下,自噬可能發生失調,表現為清除功能缺陷或適應不良性過度激活,從而加重線粒體損傷和細胞死亡。因此,恢復“自噬—線粒體”穩態,是緩解 CHF 的重要機制策略。

盡管指南推薦藥物治療取得了重要進展,CHF 仍難以逆轉,許多患者仍會出現疾病進展以及藥物相關限制。中醫藥長期作為 CHF 的輔助治療方式,尤其適用于與“心氣虛”相符的證候。

參芪口服液是一種經典中藥復方,由黨參和黃芪組成,傳統功效為“補氣養心”,臨床上已用于 CHF 相關疾病。已有實驗研究提示 SOL 可能具有心臟保護作用;然而,其現代分子基礎,尤其是 SOL 如何通過上游信號事件連接自噬調控與線粒體穩態,仍缺乏清晰闡釋。這一知識空白限制了對 SOL 治療 CHF 的機制理解和合理優化。

基于網絡藥理學預測和通路富集分析,研究者假設:SOL 可通過 AMPK/mTOR 軸調節自噬,進而調控 ROS 生成并穩定心肌線粒體動力學,從而緩解 DOX 誘導的 CHF。通過改善線粒體質量控制并降低氧化應激,SOL 有望減輕 DOX 誘導的心肌損傷,抑制下游心肌細胞凋亡,最終改善 CHF 表型。

為驗證這一假設,研究采用 DOX 誘導 CHF 小鼠模型,并結合 H9c2 細胞損傷模型,證明 SOL 可通過 AMPK/mTOR 軸調控自噬介導的 ROS 生成,進而調節心肌線粒體動力學,最終抑制 DOX 毒性并緩解小鼠 CHF。

02

重要發現及亮點

1. SOL 改善 DOX 誘導 CHF 小鼠的心功能障礙

參考既往文獻,研究采用 DOX 建立 CHF 小鼠模型,并在造模后觀察 SOL 對 CHF 小鼠心臟的影響。實驗期間,與 Ctrl 組相比,DOX 給藥導致小鼠死亡率升高;而低劑量和高劑量 SOL 以及陽性藥維利西呱(Vericiguat,Ve)均呈現提高生存概率的趨勢。同時,DOX 組小鼠體重較 Ctrl 組逐漸下降,而 SOL 和 Ve 干預可部分緩解這一變化。

心臟超聲結果顯示,與 Ctrl 組相比,DOX 組小鼠射血分數(EF)和短軸縮短率(FS)顯著降低;經 4 周治療后,SOL 和 Ve 組 EF 與 FS 均明顯恢復。

心電圖分析顯示,DOX 組小鼠 RR 間期、QT 間期、JT 間期、Tpeak-tend 間期和 R 波振幅出現異常延長或升高;與 DOX 組相比,SOL 和 Ve 組心電異常明顯改善。

同時,DOX 組血清心力衰竭標志物 BNP 和 NT-proBNP 水平顯著升高;經 SOL 和 Ve 治療后,血清 BNP 和 NT-proBNP 水平均明顯降低。進一步檢測顯示,DOX 誘導小鼠心臟組織中 ANP 和 BNP 的 mRNA 及蛋白表達升高,而 SOL 和 Ve 治療后顯著下調。

HE 染色顯示,DOX 可改變心肌細胞形態和大小,使心肌細胞排列紊亂,并伴隨間質紅細胞滲漏和炎癥浸潤。SOL 和 Ve 治療后,小鼠心肌組織紊亂程度明顯減輕,心肌排列更加致密,纖維化樣特征減少。上述結果表明,SOL 可延緩心力衰竭進展并改善心功能。


圖1 SOL 改善 DOX 誘導 CHF 小鼠心功能并減少心肌損傷

A:實驗設計示意圖;
B–D:代表性 M 型超聲心動圖圖像,以及 EF 和 FS 的統計分析,n=10;
E–J:心電圖,以及 RR 間期、QT 間期、JT 間期、Tpeak-tend 間期和 R 波振幅的統計分析,n=10;
K–L:ELISA 檢測血漿 BNP 和 NT-proBNP 濃度的統計分析,n=5;
M–O:Western blot 檢測心肌組織中 ANP 和 BNP 表達水平的代表性圖像及統計分析,n=5;
P–Q:q-PCR 檢測心肌組織中 ANP 和 BNP mRNA 表達水平的統計分析,n=5;
R:心肌組織 HE 染色代表圖像,比例尺=100 μm。
數據以均數 ± 標準差表示,并采用單因素方差分析。***p<0.001 vs. Ctrl 組;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 組。

2. SOL 減少 DOX 誘導 CHF 小鼠心肌細胞凋亡

網絡藥理學分析顯示,SOL 作用靶點與 CHF 疾病靶點之間共有 216 個交集靶點。GO 富集分析共獲得 1145 個 GO 條目,其中包括 102 個細胞組分(CC)、855 個生物過程(BP)和 188 個分子功能(MF)。研究選取顯著性最高的前 10 個富集條目繪制氣泡圖。

KEGG 富集分析共獲得 185 條顯著富集通路。結果顯示,SOL 治療心力衰竭可能涉及自噬、凋亡、過氧化物酶體自噬、泛素化、mTOR 信號通路、PI3K/AKT 信號通路和 AMPK 信號通路等。

隨后,研究檢測心肌組織中凋亡相關蛋白 Caspase-3、Caspase-9、Bcl-2 和 Bax 表達。與 Ctrl 組相比,DOX 組小鼠 cleaved-Caspase-3/Caspase-3、cleaved-Caspase-9/Caspase-9 和 Bax/Bcl-2 比值均升高;高劑量 SOL 治療后,這些變化被明顯逆轉。結果提示,SOL 緩解 CHF 與其減輕心肌細胞凋亡密切相關。


圖2 SOL 緩解 DOX 誘導 CHF 小鼠心肌細胞凋亡的網絡藥理學分析及驗證

A:SOL 與 CHF 共同靶點 Venn 圖;
B:SOL 與 CHF 共同靶點的 GO 注釋;
C:SOL 與 CHF 共同靶點的 KEGG 注釋;
D–G:心肌組織中凋亡相關蛋白表達水平及統計分析,n=5。
數據以均數 ± 標準差表示,并采用單因素方差分析。***p<0.001 vs. Ctrl 組;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 組。

3. SOL 抑制 DOX 誘導 CHF 小鼠心肌組織中的過度自噬

為驗證網絡藥理學揭示的分子機制,研究對 Ctrl、DOX 和 HSOL 組小鼠心臟組織進行 RNA-seq 分析。PCA 圖顯示,Ctrl 組與 DOX 組差異較大,而 Ctrl 組與 HSOL 組差異較小。

與 Ctrl 組相比,DOX 組共富集 3522 個差異表達基因,其中 513 個上調、3009 個下調;與 DOX 組相比,HSOL 組共富集 1778 個差異表達基因,其中 1697 個上調、81 個下調。組間差異分析顯示,與 Ctrl 組相比,共有 1058 個共同差異基因。

GO 富集分析顯示,從生物過程角度看,心力衰竭主要與凋亡、氧化還原過程、自噬、ROS 代謝和線粒體去極化相關。KEGG 分析顯示,HSOL 治療 CHF 小鼠可能與 PI3K/AKT 信號通路、自噬、mTOR 信號通路、泛素化和 AMPK 信號通路相關,這與網絡藥理學結果相互重疊。

對差異基因中自噬相關基因進行熱圖分析發現,Atg101、Vps11、Atg7、Vps16、ULK1、Sqstm1 和 Pink1 等自噬相關基因在 DOX 組上調,而在 HSOL 組下調。

為進一步考察 SOL 是否影響 CHF 小鼠心臟組織中的自噬,研究采用透射電鏡觀察小鼠心臟切片。Ctrl 組心肌細胞整體結構完整,細胞質中可見大量平行且排列整齊的肌絲,僅偶見自噬體;DOX 組自噬體廣泛分布;LSOL 組自噬體數量顯著減少;HSOL 和 Ve 組僅偶見自噬體。

qPCR 檢測顯示,DOX 組小鼠心肌組織中 p62 和 Beclin1 mRNA 表達升高;與 DOX 組相比,SOL 和 Ve 治療下調 p62 和 Beclin1 mRNA 表達。蛋白水平檢測同樣顯示,SOL 和 Ve 組心肌組織中 p62、Beclin1、ULK1 及 LC3-II/LC3-I 比值均降低。

此外,SOL 治療抑制 DOX 小鼠 AMPK 磷酸化,同時提高 AKT、PI3K 和 mTOR 磷酸化水平。上述結果提示,SOL 能夠調節 DOX 誘導小鼠心肌細胞自噬。

為驗證 SOL 體內調節自噬的作用,研究采用 DOX 誘導的 H9c2 心肌細胞,并給予 SOL 含藥血清處理。不同濃度 SOL 含藥血清(2.5%、5%、10%)對 H9c2 細胞無直接毒性;其中 10% SOL 含藥血清可恢復 DOX 誘導的 H9c2 細胞活力下降,并顯著降低 ANP 和 BNP 蛋白表達水平。

在自噬相關指標方面,DOX 誘導可增強 Autophagy Green? 熒光探針標記的自噬信號,并升高 p62、Beclin1、ULK1 表達及 LC3-II/LC3-I 比值。SOL 含藥血清處理后,這些自噬相關指標均顯著降低。

為進一步確認 SOL 是否通過抑制過度自噬恢復 DOX 誘導的 H9c2 細胞活力,研究加入自噬激動劑 Rapm。結果顯示,Rapm 削弱了 SOL 含藥血清對 DOX 誘導 H9c2 細胞活力的改善作用,也減弱了 SOL 對自噬熒光強度的抑制作用。Rapm 還抵消 SOL 含藥血清對自噬相關蛋白的調控作用。

mCherry-GFP-LC3 雙標系統進一步顯示,Ctrl 組細胞內 LC3 點狀熒光較少;DOX 處理后,細胞內 LC3 點狀結構顯著增加,合并圖像中黃色共定位點明顯積累;與 DOX 組相比,DOX+SOL 組 LC3 點狀結構明顯減少,黃色共定位點積累減輕。

此外,研究進一步驗證 SOL 是否通過抑制過度自噬減輕心肌細胞凋亡。DOX 誘導使 cleaved-Caspase-3/Caspase-3、cleaved-Caspase-9/Caspase-9 和 Bax/Bcl-2 比值顯著升高;SOL 含藥血清可逆轉 DOX 對這些凋亡相關指標的影響。然而,加入 Rapm 后,SOL 含藥血清對凋亡相關蛋白的調控作用被有效抵消。結果提示,SOL 可能通過抑制過度自噬減少心肌細胞凋亡,從而發揮抗心力衰竭作用。


圖3 SOL 緩解 DOX 誘導 CHF 小鼠的轉錄組學分析

A:Ctrl、DOX 和 DOX+HSOL 組基因表達 PCA 圖;
B:Ctrl vs DOX、DOX vs HSOL 組篩選出的差異表達基因;
C:Ctrl vs DOX 和 DOX vs HSOL 組共同差異基因 Venn 圖;
D:共同差異基因的 GO-BP 注釋;
E:共同差異基因的 KEGG 注釋;
F:自噬相關差異基因熱圖,n=3。


圖4 SOL 抑制 DOX 誘導 CHF 小鼠心肌組織中的過度自噬

A:心肌組織中自噬發生的透射電鏡代表圖像,×5300,比例尺=20 μm;
B–C:心肌組織中 p62 和 Beclin1 mRNA 表達水平及統計分析,n=5;
D–H:心肌組織中自噬相關蛋白表達水平及統計分析,n=5;
I–M:p-AKT、AKT、p-PI3K、PI3K、p-AMPK、AMPK、p-mTOR 和 mTOR 蛋白表達水平及統計分析,n=5。
數據以均數 ± 標準差表示,并采用單因素方差分析。**p<0.01,***p<0.001 vs. Ctrl 組;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 組。


圖5 SOL 減少 DOX 誘導 H9c2 心肌細胞中的過度自噬

A:SOL 含藥血清不影響 H9c2 細胞活力,n=5;
B:SOL 含藥血清提高 DOX 誘導 H9c2 細胞活力,n=5;
C–E:ANP 和 BNP 蛋白表達水平及統計分析,n=3;
F–G:Autophagy Green? 熒光染色代表圖像及熒光強度統計,比例尺=200 μm;
H–L:自噬相關蛋白表達水平及統計分析,n=3;
M:加入 Rapm 后的細胞活力,n=5;
N–O:DOX 誘導 H9c2 細胞加入 Rapm 后的 Autophagy Green? 熒光染色代表圖像及熒光強度統計,n=3,比例尺=500 μm;
P–T:DOX 誘導 H9c2 細胞加入 Rapm 后自噬相關蛋白表達水平及統計分析,n=3;
U–X:DOX 誘導 H9c2 細胞加入 Rapm 后凋亡相關蛋白表達水平及統計分析,n=3。
數據以均數 ± 標準差表示,并采用單因素方差分析。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001 vs. Ctrl 組;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 組;$p<0.05,$$p<0.01 vs. DOX+SOL 組;&p<0.05 vs. Rapm 組。

4. SOL 調節線粒體穩態并改善 DOX 誘導小鼠心肌細胞線粒體功能

轉錄組學結果提示,SOL 改善 DOX 誘導心力衰竭可能與調節氧化還原和線粒體穩態有關。

透射電鏡觀察小鼠心臟組織顯示,Ctrl 組心肌組織中大量線粒體密集排列于成束肌原纖維之間,整體線粒體結構完整、大小均一,膜結構完整,嵴呈片狀或管狀并排列整齊。DOX 組線粒體膜破裂,體積減小,形態異常;SOL 組線粒體體積部分恢復。

鑒于氧化還原過程發生改變,研究采用 DHE 染色評估心肌組織 ROS 水平。結果顯示,DOX 組心肌組織 ROS 水平顯著升高,而 SOL 治療后明顯降低。

隨后檢測線粒體穩態相關蛋白,包括 p-Drp1、MFN1、MFN2、OPA1 和 MFF。結果顯示,DOX 組線粒體融合蛋白 MFN1、MFN2 以及 L-OPA1/S-OPA1 比值降低,而線粒體分裂蛋白 p-Drp1 和 MFF 表達升高。SOL 給藥顯著改善這些線粒體穩態相關蛋白的異常變化。

為進一步驗證 SOL 對體內線粒體功能的調控作用,研究在 DOX 誘導的 H9c2 細胞中檢測線粒體穩態相關指標。DOX 誘導導致 H9c2 細胞 ATP 生成顯著減少,而 SOL 含藥血清可恢復 ATP 生成。同時,SOL 含藥血清降低細胞內 ROS 水平和線粒體 ROS 水平,并恢復線粒體膜電位。

此外,SOL 含藥血清顯著恢復 DOX 誘導 H9c2 細胞中 p-Drp1、MFN1、MFN2、OPA1 和 MFF 等蛋白表達異常。以上結果表明,SOL 可正?;?DOX 誘導 CHF 小鼠心肌細胞線粒體穩態并改善線粒體功能,其改善心力衰竭的作用與調節線粒體功能密切相關。


圖6 SOL 調節 DOX 誘導慢性心力衰竭小鼠心肌組織 ROS 生成和線粒體穩態

A:心肌組織線粒體透射電鏡代表圖像,×13500,比例尺=10 μm;
B–C:心肌組織 DHE 染色代表圖像及熒光強度統計,n=3,比例尺=50 μm;
D–I:p-Drp1、MFF、MFN1、MFN2、L-OPA1/S-OPA1 蛋白表達水平及統計分析,n=3。
數據以均數 ± 標準差表示,并采用單因素方差分析。**p<0.01,***p<0.001 vs. Ctrl 組;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 組。


圖7 SOL 降低 ROS 生成以改善 DOX 誘導 H9c2 細胞線粒體功能障礙

A:ATP 生成,n=5;
B:細胞內 ROS 含量檢測,n=5;
C–D:線粒體 ROS 免疫熒光代表圖像及熒光強度定量分析,n=5,比例尺=500 μm;
E–F:JC-1 免疫熒光代表圖像及紅/綠熒光強度統計分析,n=3,比例尺=500 μm;
G–L:p-Drp1、MFF、MFN1、MFN2、L-OPA1/S-OPA1 蛋白表達水平及統計分析,n=3。
數據以均數 ± 標準差表示,并采用單因素方差分析。**p<0.01,***p<0.001 vs. Ctrl 組;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 組。

5. SOL 通過調控 DOX 誘導 H9c2 細胞自噬恢復受損線粒體功能

為探討 SOL 是否通過調節心肌細胞自噬恢復線粒體功能,研究在 DOX 誘導 H9c2 細胞中加入 Rapm,并觀察 SOL 對線粒體功能相關指標的影響。

結果顯示,SOL 含藥血清降低細胞內 ROS 水平的作用被 Rapm 顯著削弱;同時,Rapm 也提高了 SOL 含藥血清處理細胞中的線粒體 ROS 水平。SOL 對線粒體膜電位的改善作用同樣被 Rapm 逆轉。

此外,Rapm 降低 Mito-Tracker 熒光強度,并抵消 SOL 對線粒體功能相關蛋白異常變化的改善作用,包括 p-Drp1、MFF、MFN1、MFN2 和 OPA1。上述結果提示,SOL 可通過調節受損心肌細胞中過度自噬,恢復異常線粒體功能。


圖8 SOL 通過抑制 DOX 誘導 H9c2 細胞中的過度自噬調節線粒體功能

A:ATP 生成,n=3;
B:細胞內 ROS 含量檢測,n=5;
C–D:線粒體 ROS 免疫熒光代表圖像及熒光強度定量分析,n=5,比例尺=200 μm;
E–F:JC-1 免疫熒光代表圖像及紅/綠熒光強度統計分析,n=3,比例尺=500 μm。
數據以均數 ± 標準差表示,并采用單因素方差分析。***p<0.001 vs. Ctrl 組;<0.05,#<0.01 vs. DOX 組;$p<0.05,$$p<0.01 vs. DOX+SOL 組;&p<0.05 vs. Rapm 組。


圖9 SOL 通過抑制過度自噬調節線粒體穩態

A–B:Mito-Tracker 免疫熒光代表圖像及熒光強度定量分析,n=3,比例尺=50/20 μm;
C–H:p-Drp1、MFF、MFN1、MFN2、L-OPA1/S-OPA1 蛋白表達水平及統計分析。
數據以均數 ± 標準差表示,并采用單因素方差分析。**p<0.01,***p<0.001 vs. Ctrl 組;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 組;$p<0.05,$$p<0.01 vs. DOX+SOL 組。

6. SOL 提取物及 SOL 入血成分的化學分析

研究采用 UPLC-Q-TOF-MS/MS 對 SOL 進行系統化學成分分析,并獲得總離子流圖。結果顯示,SOL 提取物中共鑒定出 93 個單體化合物,包括 24 個黃酮類化合物、14 個皂苷類化合物、9 個萜類化合物、9 個酸類化合物、7 個炔類化合物、6 個氨基酸類化合物、5 個生物堿類化合物、5 個黃烷類化合物、2 個苯丙素類化合物和 12 個其他化合物。

進一步采用 UPLC-Q-TOF-MS/MS 系統分析 SOL 樣品的入血成分,并獲得總離子流色譜圖。結果共鑒定出 39 個單體化合物,包括 7 個黃酮類化合物、7 個酸類化合物、4 個炔類化合物、3 個氨基酸類化合物、3 個生物堿類化合物、3 個萜類化合物、3 個皂苷類化合物、2 個黃烷酮類化合物、2 個苯丙素類化合物和 5 個其他化合物。


圖10 SOL 化學成分的 ESI 正、負離子掃描 TIC 圖

顯示 SOL 提取物在 ESI 正離子和負離子模式下的總離子流色譜圖,用于表征 SOL 化學組成。


圖11 SOL 入血成分的 ESI 正、負離子掃描 TIC 圖

顯示 SOL 含藥血清中入血成分在 ESI 正離子和負離子模式下的總離子流色譜圖,用于分析 SOL 體內暴露成分。

7. AMPK/mTOR 信號通路在 SOL 治療中的作用

為探討 AMPK/mTOR 信號通路在 SOL 治療中的作用,研究在體外實驗中使用自噬抑制劑 3-甲基腺嘌呤(3-MA)、AMPK 激動劑二甲雙胍(Metformin)和 PI3K 抑制劑 LY294002。

結果顯示,DOX 處理后,mTOR 軸及其下游 S6K1 磷酸化水平總體顯著降低,PI3K/AKT 軸中 PI3K 和 AKT 的磷酸化水平也降低;相反,p-AMPK 水平升高。加入 SOL 后,與 DOX 組相比,p-mTOR、p-S6K1、p-PI3K 和 p-AKT 水平升高,而 p-AMPK 水平下降。

與單用 DOX 相比,DOX+SOL+3-MA 組變化趨勢與 DOX+SOL 組一致。DOX+SOL+Metformin 組表現出對 SOL 的拮抗作用。DOX+SOL+LY294002 組表現為 PI3K/AKT 軸受抑,并伴隨 mTOR 軸相關磷酸化改善有限。

進一步分析顯示,DOX+SOL+3-MA 組自噬相關標志蛋白降低,尤其是 LC3-II/LC3-I 比值顯著下降;而 DOX+SOL+Metformin 和 DOX+SOL+LY294002 組自噬相關指標出現回升趨勢。Autophagy Green? 熒光染色顯示,3-MA 聯合給藥后自噬熒光強度進一步下降;而 Metformin 和 LY294002 聯合給藥后熒光強度再次升高。

mCherry-GFP-LC3 雙標系統顯示,Ctrl 組細胞 LC3 點狀熒光稀少,提示基礎自噬相關囊泡水平較低。DOX 處理后,細胞內 LC3 點狀結構顯著增多,合并圖像中黃色共定位點明顯積累。與 DOX 組相比,DOX+SOL 組 LC3 點狀結構明顯減少,黃色共定位點積累減輕。3-MA 聯合處理進一步減少 LC3 點狀結構,使總體水平接近基礎狀態。值得注意的是,在 DOX+SOL 基礎上聯合 Metformin 或 LY294002 后,LC3 點狀結構出現不同程度恢復,其中 LY294002 組黃色共定位點積累更加明顯。

這些結果提示,在 AMPK 激活或 PI3K 抑制條件下,SOL 改善自噬表型的作用會被削弱。

【Citation】:Xie X, Ge H, Hu X, Gao X, Song Y, Xie L, Wu H, Huang F, Wang C, Shi H, Wu X. Shenqi Oral Liquid regulates reactive oxygen species production by modulating autophagy, thereby regulating mitochondrial dynamics in cardiomyocytes and alleviating chronic heart failure in mice via adenosine 5'-monophosphate-activated protein kinase/mechanistic target of rapamycin axis.J Ethnopharmacol.2026Apr 15:121660.

貢獻★★★★★

本研究表明,參芪口服液可通過 AMPK/mTOR 軸調控自噬介導的 ROS 生成,從而調節心肌線粒體動力學,減輕 DOX 誘導的心肌損傷,并緩解小鼠慢性心力衰竭。

具體而言,DOX 誘導慢性心力衰竭時,心肌細胞出現過度自噬、ROS 生成增加、線粒體動力學紊亂、ATP 生成下降、線粒體膜電位受損以及凋亡增強。SOL 干預后,可抑制異常升高的自噬水平,降低細胞內和線粒體 ROS,恢復線粒體融合/分裂相關蛋白平衡,改善線粒體膜電位和 ATP 生成,并減少心肌細胞凋亡。

從機制上看,SOL 通過協調調節 PI3K/AKT-mTOR 和 AMPK 信號,恢復自噬穩態,進而改善下游線粒體應激反應和心肌細胞死亡。整體機制可概括為:SOL 通過“AMPK/mTOR 軸—自噬穩態—ROS 生成—線粒體動力學—心肌細胞凋亡”通路緩解 DOX 誘導的慢性心力衰竭。

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