植物医学-中药单体: 兰大二院揭示五味子乙素激活AKT1和靶向调节线粒体动力学改善肾缺血再灌注损伤

【写在前面】：本期推荐的是由兰州大学第二医院甘肃省泌尿系统疾病临床研究中心泌尿研究所泌尿科、兰州大学第二医院麻醉科等研究团队合作近期发表于Phytomedicine(IF8.3）的一篇文章，揭示五味子乙素通过AKT1激活和线粒体靶向调节线粒体动力学，以改善肾缺血再灌注损伤。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

Schisandrin B regulates mitochondrial dynamics via AKT1 activation and mitochondrial targeting to ameliorate renal ischemia-reperfusion injury

背景

肾缺血再灌注损伤（RIRI）是急性肾损伤（AKI）和移植物功能延迟（DGF）的重要原因，影响移植后的结果。线粒体动力学，特别是分裂和融合，在细胞对RIRI的反应中起着关键作用。这些动力学的调节代表了一个潜在的治疗靶点。五味子乙素（Sch B）是一种来源于中药的成分，在各种器官损伤中显示出保护作用，但其通过线粒体动力学对RIRI的影响尚未得到探索。

目的

本研究探讨了Sch B在调节线粒体动力学中的作用，作为缓解RIRI的潜在手段。通过关注线粒体分裂和融合，本研究为Sch B的治疗潜力提供了新的见解，将其与现有方法区分开来。

方法

用缺氧/复氧（HR）处理HK-2细胞，以模拟体外肾缺血再灌注损伤（RIRI）。在体内，小鼠经历了肾缺血再灌注，从而可以模拟损伤。通过线粒体形态测定、线粒体和凋亡标志物的蛋白质印迹、TUNEL染色和活性氧测量来评估Sch B对线粒体动力学、凋亡和氧化应激的影响。通过蛋白质印迹、分子对接、SPR和细胞热位移分析探索了关键的分子相互作用。在体内，使用HE、PAS和TUNEL染色评估肾脏病理损伤，同时采用免疫组织化学和免疫荧光检测线粒体动力学蛋白和p-AKT1的表达水平。

结果

首先，我们发现五味子乙素（Sch B）显著减轻了缺氧-复氧条件下HK-2细胞的氧化应激和凋亡。Sch B预处理显著提高了细胞活力和线粒体功能，表明其与NAC相比具有优越的抗氧化能力。其次，我们发现Sch B的保护作用涉及通过减少DRP1等裂变标记物来调节线粒体动力学，同时增加OPA1和MFN2等融合蛋白。此外，我们的研究表明，Sch B直接与AKT1结合，促进其磷酸化和定位到线粒体，从而增强线粒体的弹性。最后，我们证明了Sch B的体内给药减少了肾缺血再灌注损伤（RIRI）小鼠模型中的肾损伤和凋亡，而免疫组织化学分析揭示了其在促进线粒体融合和减少分裂方面的作用，标志着在理解Sch B在RIRI中的治疗潜力方面取得了重大进展。

结论

我们的研究结果首次表明，Sch B直接与AKT1蛋白相互作用，增强其磷酸化并促进线粒体定位。这一创新机制减少了氧化应激、凋亡和线粒体分裂，突显了Sch B在调节RIRI线粒体动力学方面的独特能力。这些结果使Sch B成为一种有前景的治疗剂，通过靶向线粒体健康为RIRI的管理提供了新的维度。

图文摘要

【前言】

肾缺血再灌注损伤（RIRI）是急性肾损伤和移植后早期肾功能障碍的主要临床原因。缺血和缺氧后，再灌注的肾脏会遭受更严重的氧化应激、线粒体功能障碍、炎症反应加剧和细胞凋亡增加。严重的RIRI可引发急性和慢性免疫排斥反应，导致移植物功能延迟（DGF），并对患者预后产生不利影响。

Sch B是一种来源于中药五味子的木脂素单体，在当代医学中用于降低血清转氨酶和保护肝功能。此外，它还能提高肝肾移植受者他克莫司等移植后免疫抑制剂的血浆浓度，减轻术后并发症，改善预后。现有研究表明，Sch B通过减轻炎症、氧化应激、细胞凋亡和纤维化，在糖尿病心肌病、急性肝损伤和急性肺损伤等疾病中发挥器官保护作用。有趣的是，在心脏再灌注损伤中，Sch B的机制与线粒体谷胱甘肽状态和膜通透性调节的改变有关。然而，Sch B和线粒体动力学之间的相互作用，特别是在RIRI中，仍未得到探索。

本研究旨在通过使用HK-2细胞的HR模型和小鼠肾缺血再灌注模型，研究Sch B如何调节RIRI中的线粒体损伤，并阐明其潜在机制。这项研究的结果有望为肾移植受者和接受部分肾切除术的患者的术前管理提供新的理论基础和临床方法。

【结果部分】

1.SchB治疗RIRI作用机制研究示意图。

2.Sch B对RIRI影响的网络药理学分析。

3.Sch B在RIRI治疗中的网络药理学方法和靶点验证。

4.Sch B在HR条件下降低HK-2细胞氧化应激和线粒体凋亡。

5.Sch B减轻HR对HK-2细胞线粒体分裂的影响。

6.Sch B通过AKT1的直接相互作用和磷酸化减少HR诱导的HK-2细胞损伤，促进其线粒体易位。

7.Sch B通过激活AKT1调节线粒体动力学和凋亡，以及线粒体超氧化物的产生。

8.Sch B预处理改善了小鼠肾脏的IRI和过度线粒体分裂。

9.概念模型说明Sch B在RIRI期间调节线粒体动力学的拟议机制。

【结论与讨论】

我们的研究首次报道了Sch B通过调节线粒体动力学来减轻肾脏缺血再灌注损伤。值得注意的是，Sch B在实验室和动物模型中均显示出对肾损伤的保护作用，这归因于其对线粒体动力学的调节。此外，我们的结果表明，用Sch B预处理可以减轻线粒体的结构和功能损伤。

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