Adv Sci-IF14.1 | 中药丹参中丹酚酸B镁靶向GPX4破坏GPX4-FUNDC1相互作用减轻脓毒症相关肺损伤

丹酚酸B镁 (MLB) 是丹参水提取物中最丰富的生物活性成分，表现出强大的抗氧化、线粒体保护和抗炎特性。以往的研究已经强调了MLB在炎症和缺血再灌注引起的器官损伤中的保护效果。此外，MLB因其显著的内皮保护作用而被认可。然而，MLB在SALI中的治疗潜力及其潜在机制尚未明确。

2026年1月30日，哈尔滨医科大学第二附属医院麻醉科张兵教授团队在Adv Sci（IF 14.1）发表题为“Targeting the GPX4–FUNDC1 Interaction with Magnesium Lithospermate B Attenuates Sepsis-Associated Lung Injury”的文章。在本研究中，我们首先筛选了一个针对 GPX4 的小分子化合物库，并确定了 MLB 是一种有效的 GPX4 降解抑制剂，从而缓解了铁死亡现象。我们的研究结果表明，MLB 直接与 GPX4 相互作用，增强了其酶活性，并阻止了由 FUNDC1 介导的依赖于线粒体自噬的 GPX4 降解。此外，破坏 GPX4 - FUNDC1 的相互作用可恢复 FUNDC1 依赖性线粒体自噬效率。值得注意的是，MLB 与临床试验化合物 MitoQ 的联合疗法增强了对 SALI 的保护作用。为了进一步增强靶向肺部的输送效果，我们设计了用 P-选择素结合肽（PBP）修饰的脂肪源性干细胞外泌体（ADSC-EV）系统，该系统装载了 MLB（MLB@PBP-ADSC-EVs），显著提高了肺部的分布和治疗效果。此外，通过使用合成的 Ag@CIT 底物进行表面增强拉曼光谱（SERS），我们成功地在体内捕获了 MLB 的拉曼信号，验证了 MLB@PBP-ADSC-EVs 在肺部的有效靶向性。总的来说，本研究确定了 MLB 为一种有前景的小分子药物候选物，它通过靶向 GPX4-FUNDC1 交互作用来维持 SALI 中的内皮细胞完整性，并结合靶向给药和先进检测技术，建立了具有转化意义的治疗途径。

摘要

脓毒症相关肺损伤（SALI）仍然是一个严峻的临床难题，部分原因是铁死亡引起的内皮功能障碍。含 FUN14 结构域蛋白 1（FUNDC1）与谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）之间的病理相互作用促进了铁死亡并破坏了线粒体自噬流。从丹参中提取的活性化合物丹参酸 B 镁（MLB）具有抗炎和抗氧化特性，并具有血管保护潜力。在此研究中，证明了 MLB 通过抑制铁死亡和恢复线粒体稳态来减轻脓毒症相关的肺血管损伤。从机制上讲，MLB 在甘氨酸 79 位点直接与 GPX4 结合，从而破坏了 GPX4 - FUNDC1 的相互作用，稳定了 GPX4 的酶活性，并防止其通过 FUNDC1 介导的线粒体自噬降解。为了增强肺部靶向性，构建了 P-选择素结合肽改造的脂肪源性干细胞外泌体，以传递 MLB，显著提高了其在 SALI 中的治疗效果。此外，还开发了一种基于银-柠檬酸纳米结构的表面增强拉曼光谱平台，能够以纳克级的灵敏度精确识别 MLB 的拉曼指纹光谱，并实现体内时间分辨的生物分布分析。综合来看，这些发现揭示了 MLB 在 SALI 中的新型治疗机制和疗效，突显了一种将靶向药物递送与分子检测相结合的有前景的转化策略，有望在临床上得到应用。

该示意图展示了 MLB 的内皮细胞保护机制及其在靶向递送和体内检测方面的应用潜力。MLB 与 GPX4 结合，以阻止其与 FUNDC1 的结合，从而通过线粒体自噬途径抑制 GPX4 的降解。这种解离使 FUNDC1 能够招募 LC3 并恢复线粒体自噬流，减少内皮细胞中的活性氧积累。氧化应激的减轻缓解了由 ROS 引起的 GPX4 转录抑制，从而增加了 GPX4 的表达，并减轻了铁死亡。对于靶向递送，MLB 被封装到 ADSC-EVs 中，并进一步用 Cy5.5 标记的 DPP 进行功能化，生成 MLB@PBP-ADSC-EVs，从而能够在脓毒症肺中实现内皮细胞特异性递送。同时，基于 Ag@CIT 纳米结构的 SERS 底物被开发出来，用于在生物体液和组织中以高灵敏度检测 MLB。这些发现共同强调了 MLB 在 SALI 中的治疗机制，并支持通过靶向递送和无标记分子检测来实现其转化应用。

MLB直接与GPX4结合，增强其酶活性，减轻内皮细胞脂质过氧化

鉴于 GPX4 在抑制铁死亡和维持氧化还原平衡方面起着关键作用，我们对天然产物库进行了计算机模拟筛选，以寻找可能作用于 GPX4 的化合物。该多步骤虚拟筛选流程包括 HTVS、SP/XP 结合以及 MM-GBSA 重新评分，最终筛选出了 19 个候选化合物（图 2A）。根据结合亲和力和已知的生物活性特征，选择了丹参酸B镁（MLB）进行进一步评估（图 2B）。为了评估 MLB 在脓毒症期间对铁死亡的作用影响，我们将 HPMECs 暴露于由 LPS 刺激的巨噬细胞产生的条件培养基（CM）中。C11-BODIPY 染色显示，CM 处理的细胞中脂质过氧化水平升高，而 MLB 处理后这一现象显著减轻（图 2C），表明其具有抗氧化潜力。为了确定 MLB 是否能直接对抗由 GPX4 抑制引起的铁死亡，我们用 RSL3 处理 HPMECs。MLB 显著减少了 RSL3 引起的细胞死亡和脂质过氧化（图 2D–G），进一步证实了其作为铁死亡抑制剂的作用。功能上，MLB 以剂量依赖的方式增强了 GPX4 的酶活性，并部分缓解了 RSL3 对其的抑制作用（图 2H）。为了在原子层面探究潜在的相互作用机制，我们利用密度泛函理论（DFT）进行了静电势（ESP）分析。球棍模型和 ESP 映射显示，MLB 位于 Sec46 中含硒侧链的附近（图 2I）。值得注意的是，MLB 上的负电位区域与亲电硒中心相对应，这表明可能存在弱的轨道相互作用，可能有助于 GPX4 活性在构象上的调节。

接下来，我们进一步探究了 MLB 是否直接调控 GPX4。分子对接结果显示，存在一个稳定的 MLB - GPX4 复合物，其预测的结合自由能为 -8.89 千卡/摩尔（图 2J）。同样地，分子动力学模拟证实了稳定的结合，显示在约 10 纳秒时达到收敛，并且在整个 100 纳秒内保持持续的相对原子平动标准偏差稳定性（图 2K）。根均方波动（RMSF）分析进一步表明，在关键结合区域（特别是 GPX4 的第 75 和 135 个残基附近）原子波动较低（图 2L）。为了验证在细胞中的靶点结合情况，我们进行了细胞热迁移分析（CETSA）。温度迁移分析表明，MLB 预处理增加了内源性 GPX4 的热稳定性（图 2M）。在 52°C 的单温度 CETSA 中，进一步显示了在 12.5 - 200 µm 的 MLB 范围内，稳定化的 GPX4 的剂量依赖性增加（图 2N）。表面等离子体共振（SPR）进一步验证了 MLB 与重组 GPX4 之间的直接相互作用，解离常数为 25.94 µm（图 2O）。总的来说，这些结果表明，MLB 能直接与 GPX4 结合，增强其酶活性，并减轻内皮细胞中的脂质过氧化反应，这支持了其作为针对 GPX4 的铁死亡调节剂的潜力。

MLB破坏GPX4- fundc1相互作用并通过线粒体自噬减轻GPX4降解

先前的研究表明，FUNDC1 与 GPX4 相互作用，这种相互作用不仅会妨碍 FUNDC1 与 LC3B 的结合，从而降低线粒体自噬效率，还会促进 GPX4 的线粒体转移，从而通过线粒体自噬途径促进其降解。我们的初步数据表明，MLB 同时增强了线粒体自噬活性，并通过抑制溶酶体依赖性降解提高了 GPX4 蛋白水平，从而引发了这样的假设：MLB 可能通过破坏 GPX4 - FUNDC1 的相互作用来发挥其保护作用。为了验证这一假设，我们进行了蛋白质 - 蛋白质对接和分子动力学模拟，以评估 GPX4 - FUNDC1 复合物的稳定性。GPX4 和 FUNDC1 之间的结合界面涉及多种静电和氢键相互作用（图 6A）。RMSD 结果显示，GPX4 - FUNDC1 复合物在约 10 纳秒后达到了结构稳定性（图 6B）。RMSF 分析进一步揭示了 GPX4 中第 75 个残基周围区域的柔韧性降低（图 6C）。先前的研究表明，GPX4 与 FUNDC1 之间的相互作用主要由 FUNDC1 的 96 - 133 个氨基酸片段介导。这些结果支持了 GPX4 与 FUNDC1 之间存在稳定的相互作用。

共免疫沉淀实验进一步证实，CM处理增强了GPX4-FUNDC1复合物的形成，而MLB显著破坏了这种相互作用，同时促进了FUNDC1-LC3B的结合（图6D）。共聚焦免疫荧光成像显示，随着时间的推移，CM促进了GPX4- lc3b的共定位，而MLB治疗逆转了这一趋势，反而增强了LC3B-MitoTracker的共定位，这与线粒体自噬增加和GPX4线粒体降解减少相一致（图6E）。这些结果表明，MLB破坏GPX4- fundc1复合物，从而促进fundc1介导的有丝分裂，减轻GPX4的有丝分裂降解。

结论

总之，我们的研究结果表明，天然小分子 MLB 是一种新型的 GPX4 调节剂，能够破坏其与 FUNDC1 的相互作用，从而阻止依赖于线粒体自噬的 GPX4 降解，从而恢复 FUNDC1 介导的线粒体自噬流，并在脓毒症期间减轻内皮铁死亡。此外，通过工程 MLB@PBP-ADSC-EVs，我们实现了将 MLB 针对性地递送至发炎的内皮细胞，显著提高了其在 SALI 中的治疗效果。此外，我们还应用了基于 SERS 的分子检测技术，能够对体内 MLB 的分布进行定量监测。这些发现不仅阐明了 MLB 在 SALI 中的保护机制，还建立了一种靶向递送和检测策略，有助于其临床转化。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202516488

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