10分+文章！人参皂苷Rg1改善脓毒症相关ARDS，思路：RNA-seq锁定Prdx1→增强Prdx1-PTEN互作→抑制PI3K/AKT→激活自噬→敲除/突变体验证

【写在前面】：本期推荐的是由南京大学医学院附属金陵医院、皖南医学院第一附属医院等研究团队合作近期发表于Phytomedicine(IF11.3）的一篇文章，揭示人参皂苷Rg1通过Prdx1–PTEN/PI3K/AKT通路促进自噬，从而缓解脓毒症相关急性呼吸窘迫综合征。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

Ginsenoside Rg1 mitigates sepsis-associated acute respiratory distress syndrome by promoting autophagy through the Prdx1–PTEN/PI3K/AKT pathway

研究背景：

脓毒症是感染后免疫失调引发的危重综合征，死亡率居高不下。肺部是脓毒症最常受累的器官之一，极易发展为急性呼吸窘迫综合征。ARDS以广泛肺损伤、氧饱和度下降和呼吸窘迫为特征，全球每年超过300万人发病，占ICU入住人数的10%，其中25%需要机械通气。ARDS患者的死亡率在25%～40%之间，危重患者可达46%～60%。尽管呼吸支持和药物治疗不断进步，中国ARDS死亡率仍高达30%～40%，亟需寻找新的治疗靶点。

自噬是细胞在应激条件下维持稳态的重要生存机制，通过清除衰老细胞器和异常蛋白来维持细胞正常功能。近年研究发现，自噬失调在ARDS的发生发展中扮演关键角色——肺泡上皮细胞的自噬功能障碍会加剧炎症反应，促进ARDS进展。因此，诱导自噬被认为是治疗ARDS的潜在新策略。

人参皂苷Rg1是从人参中提取的活性成分，具有抗疲劳、抗凋亡、抗氧化、抗炎等多种药理活性。网络药理学提示Rg1对肺损伤具有保护作用，已有研究表明Rg1可通过调控AKT通路促进自噬、减轻ARDS，但具体分子机制尚不清楚。

Prdx1是一种重要的抗氧化蛋白，参与细胞氧化应激应答，近年被发现与多种疾病模型中的自噬调控相关。在癌症研究中，Prdx1可与PTEN形成保护性二聚体结构，防止PTEN被磷酸化和氧化失活。PTEN是PI3K/AKT通路的负调控因子，而PI3K/AKT通路又是自噬的经典抑制通路。由此推测：Rg1是否通过调控Prdx1-PTEN相互作用来影响PI3K/AKT通路，进而促进自噬、减轻ARDS？这正是本研究要回答的核心问题。

研究目的：

该研究旨在揭示 Rg1 通过 Prdx1-PTEN 互作调控自噬、抑制凋亡/炎症/氧化应激，从而改善脓毒症相关 ARDS 的作用与机制。

研究方法：

1. 动物模型与实验设计

采用盲肠结扎穿刺法建立C57BL/6小鼠脓毒症模型，设置假手术组、CLP模型组、Rg1低/中/高剂量组，另设地塞米松阳性对照组。同时构建Prdx1条件性敲除小鼠进行遗传验证。给药7天后评估生存率、肺功能、肺湿干重比、组织病理学等指标。

2. 细胞模型与干预

以小鼠肺泡上皮MLE-12细胞为研究对象，LPS诱导建立体外脓毒症模型，给予不同浓度Rg1干预。同时构建Prdx1过表达和敲除的稳定细胞系，以及PTEN敲除细胞系，明确Rg1的作用靶点。

3. 机制探究手段

通过转录组测序筛选差异基因，Co-IP验证蛋白相互作用，分子对接模拟结合位点，构建PTEN截短突变体确定结合结构域。利用PI3K/AKT通路抑制剂和激活剂进行通路验证。

研究结果：

1. Rg1显著减轻CLP诱导的脓毒症相关ARDS

在CLP小鼠模型中，Rg1剂量依赖性地提高了7天生存率，改善了动脉血气和肺功能指标，降低了肺湿干重比，减轻了肺组织病理损伤和肺损伤评分。Rg1还降低了BALF中IL-6、IL-1β、TNF-α水平，降低了MDA含量，提高了SOD和GPx活性，并呈剂量依赖性地减少凋亡相关蛋白Bax、Bak、Caspase-3表达，上调Bcl-2表达。同时，Rg1促进了肺组织自噬，表现为LC3B和Beclin1表达上调、P62表达下调。

2. Rg1通过促进自噬减轻LPS诱导的MLE-12细胞损伤

在LPS刺激的MLE-12细胞中，Rg1剂量依赖性地降低了ROS、MDA和4-HNE水平，提高了SOD活性，减少了促炎因子释放，抑制了细胞凋亡，并增强了自噬流。使用自噬抑制剂氯喹可部分逆转Rg1的保护效应，进一步证实了自噬在Rg1保护作用中的核心地位。

3. 转录组测序锁定Prdx1为关键靶点

对Rg1干预前后的LPS诱导MLE-12细胞进行RNA-seq分析，共鉴定出426个差异表达基因。KEGG富集分析显示PI3K/AKT通路显著富集。通过PPI网络分析和实验验证，发现Prdx1在Rg1干预后显著上调，且呈剂量依赖性。Prdx1过表达可模拟Rg1的保护效应，而Prdx1敲除则消除了Rg1的促自噬、抗凋亡、抗炎和抗氧化作用。

4. Rg1增强Prdx1与PTEN的相互作用

Co-IP实验证实Rg1处理增强了Prdx1与PTEN的结合。Prdx1过表达增强了这一相互作用，而Prdx1敲除则减弱了它。分子对接分析确定了Prdx1与PTEN的结合结构域，Z-DOCK得分为1144.261。通过构建PTEN截短突变体，进一步确认了Prdx1与PTEN在氨基酸362-452区域发生相互作用。在PTEN突变体中，Rg1的促自噬效应被显著削弱。

5. Prdx1-PTEN相互作用通过PI3K/AKT通路调控自噬

机制上，Rg1通过增强Prdx1-PTEN相互作用，抑制了PI3K/AKT/mTOR通路的磷酸化激活，从而解除了该通路对自噬的抑制。在Prdx1过表达细胞中，PI3K/AKT通路被抑制，自噬增强；在Prdx1敲除细胞中，PI3K/AKT通路被激活，自噬受抑。使用PI3K/AKT通路抑制剂和激活剂进一步验证了这一机制轴。

研究结论：

本研究系统揭示了人参皂苷Rg1减轻脓毒症相关ARDS的新机制：Rg1通过上调Prdx1表达，增强Prdx1与PTEN的分子相互作用，抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路，从而促进自噬、抑制凋亡、减轻炎症反应和氧化应激损伤，最终改善脓毒症相关ARDS。该研究首次将Prdx1-PTEN相互作用与ARDS中的自噬调控联系起来，为Rg1作为ARDS治疗药物提供了坚实的实验依据，并提示Prdx1是ARDS治疗的潜在新靶点。

研究亮点与局限

亮点：

首次揭示Prdx1-PTEN相互作用在ARDS自噬调控中的关键作用

通过转录组测序、Co-IP、分子对接、截短突变体等多层次实验系统验证了机制

结合体内外模型和基因敲除小鼠，证据链完整

局限：

体外实验仅使用MLE-12细胞系，未涵盖其他肺驻留细胞类型

缺乏人类样本验证，临床转化价值有待进一步评估

仅采用单一动物模型，结论的普适性受限

Rg1调控Prdx1的上游机制尚未完全阐明

图片

图1. Rg1减轻CLP诱导的脓毒症相关ARDS。(A) 实验设计示意图。(B) Rg1的HPLC色谱图。(C) 各组7天生存率。(D) 肺功能指标（PaO₂、PaCO₂、PaO₂/FiO₂）。(E) 肺湿干重比。(F) 肺组织HE染色及肺损伤评分。(G) BALF中IL-6、IL-1β、TNF-α水平。(H) MDA、GPx、SOD水平。(I) Bax、Bak、Caspase-3、Bcl-2的mRNA和蛋白表达。(J) 自噬相关蛋白LC3B、Beclin1、P62表达。(K) 免疫荧光检测LC3B、Beclin1、P62。

图2. Rg1在LPS诱导的MLE-12细胞中促进自噬并减轻炎症、氧化应激和凋亡。(A) ROS水平。(B) MDA、4-HNE、SOD水平。(C) IL-6、IL-1β、TNF-α水平。(D) Bax、Bak、Caspase-3、Bcl-2 mRNA表达。(E) TUNEL凋亡检测。(F) mRFP-GFP-LC3自噬流。(G) 凋亡相关蛋白表达。(H) CQ对Rg1自噬诱导及凋亡、炎症、氧化应激的影响。(I) LC3B、Beclin1、P62免疫荧光。

图3. RNA-seq分析表明Rg1通过上调Prdx1促进LPS诱导的MLE-12细胞自噬。(A) Rg1处理与未处理的LPS诱导MLE-12细胞RNA测序获得的DEGs热图和火山图（每组n=3生物学重复）。(B) 上调和下调基因前10位差异的气泡热图。(D, E) GO和KEGG富集分析。(F) Prdx1蛋白表达水平及相对GAPDH定量分析（n=3独立细胞培养实验）。(G) 各组Prdx1相对GAPDH的mRNA水平（n=8独立细胞培养实验）。(H) Prdx1蛋白表达及相对β-actin定量分析（n=3独立细胞培养实验）。(I) OE-Prdx1和KO-Prdx1中Prdx1相对GAPDH的mRNA水平（n=8独立细胞培养实验）。(J) 各组Beclin1、LC3BII/I和P62蛋白表达及相对GAPDH定量分析（n=3独立细胞培养实验）。(K) 各组Bax、Bak、Caspase-3、Bcl-2、Beclin1、LC3BII/I和P62蛋白表达及相对GAPDH定量分析（n=3独立细胞培养实验）。(L) 各组Bax、Bak、Bcl-2和Caspase-3相对GAPDH的mRNA水平（n=8独立细胞培养实验）。(M) 各组促炎细胞因子（IL-6、IL-1β和TNF-α）mRNA表达（n=8独立细胞培养实验）。(N) 各组氧化应激损伤指标（4-HNE、MDA和SOD）水平（n=8独立细胞培养实验）。(O) 各组LC3B、P62和Beclin1免疫荧光染色及定量分析（比例尺=50μm，n=3独立细胞培养实验）。(P) 各组转染mRFP-GFP-LC3腺病毒的MLE-12细胞代表性荧光图像（比例尺=10μm，n=3独立细胞培养实验）。

图4. Rg1增强LPS诱导的MLE-12细胞中Prdx1与PTEN的相互作用。(A) Co-IP验证Rg1-H或DMSO（0.1%）处理的MLE-12中Prdx1与PTEN的相互作用（n=3独立细胞培养实验）。(B) Co-IP验证OE-Prdx1和KO-Prdx1细胞组中Prdx1与PTEN的相互作用（n=3独立细胞培养实验）。(C) PTEN蛋白表达水平及相对GAPDH定量分析（n=3独立细胞培养实验）。(D) 各组促炎细胞因子（IL-6、IL-1β和TNF-α）mRNA表达（n=8独立细胞培养实验）。(E) 各组氧化应激损伤指标（4-HNE、MDA和SOD）水平（n=8独立细胞培养实验）。(F) 各组Bax、Bak、Caspase-3、Bcl-2、Beclin1、LC3BII/I和P62蛋白表达及相对GAPDH定量分析（n=3独立细胞培养实验）。(G) 各组Prdx1和PTEN免疫荧光染色及定量分析（比例尺=20μm，n=3独立细胞培养实验）。(H) Prdx1-PTEN分子对接分析及预测结合位点。(I) PTEN结构域中突变位点定位（绿色代表突变结构域位置）。(J) 使用抗His-Prdx1和抗Flag-PTEN抗体在HEK 293T细胞中进行Co-IP实验（n=3独立细胞培养实验）。(K) PTEN-WT和PTEN-Mut组细胞中Beclin1、LC3BII/I和P62蛋白表达及相对GAPDH定量分析（n=3独立细胞培养实验）。(L) 鉴定PTEN与Prdx1结合的可能结构域。

图5. Prdx1-PTEN相互作用通过PI3K/AKT信号通路促进自噬。(A) p-PI3K、p-AKT和p-mTOR蛋白表达水平及相对GAPDH定量分析（n=3独立细胞培养实验）。(B) p-PI3K、p-AKT、p-mTOR、Beclin1、LC3BII/I、P62、Bak、Bax、Caspase-3和Bcl-2蛋白表达水平及相对GAPDH定量分析（n=3独立细胞培养实验）。(C) 各组氧化应激损伤指标（4-HNE、MDA和SOD）水平（n=8独立细胞培养实验）。(D) 各组促炎细胞因子（IL-6、IL-1β和TNF-α）相对GAPDH的mRNA水平（n=8独立细胞培养实验）。(E) 各组Bax、Bak、Bcl-2和Caspase-3相对GAPDH的mRNA水平（n=8独立细胞培养实验）。

图6. Rg1通过Prdx1增强CLP诱导的脓毒症相关ARDS小鼠自噬。(A) C57BL/6或Prdx1fl/fl小鼠脓毒症相关ARDS建立示意图。CLP或假手术当天，分别每日腹腔注射生理盐水（10mg/kg）、高剂量Rg1（Rg1-H，30mg/kg）。此图用MedPeer（www.medpeer.cn）创建。(B) Kaplan-Meier生存曲线分析各组7天生存率（每组n=15）。Log-rank检验用于组间生存曲线统计比较，图中显示四组总体P值。与ARDS+Rg1-H组相比，ARDS+Rg1-H+Prdx1fl/fl小鼠生存率显著降低（p=0.046，Bonferroni校正）。(C) 相对肺湿干重比（n=8生物学独立小鼠）。(D) 各组肺组织HE染色及相应组织学评分定量（比例尺=100μm，n=8生物学独立小鼠）。(E) 各组肺功能指标（PaO₂、PaCO₂和PaO₂/FiO₂比值）水平（n=8生物学独立小鼠）。(F) 各组氧化应激损伤指标（GPx、MDA和SOD）水平（n=8生物学独立小鼠）。(G) 各组BALF中促炎细胞因子（IL-6、IL-1β和TNF-α）水平（n=8生物学独立小鼠）。(H) 各组原代肺上皮细胞中Bax、Bak、Bcl-2、Caspase-3和Prdx1相对mRNA水平（n=8生物学独立小鼠）。(I) 各组原代肺上皮细胞中Prdx1、Bax、Bak、Caspase-3、Bcl-2、Beclin1、LC3BII/I和P62蛋白表达及相对GAPDH定量分析（n=3生物学独立小鼠）。

图7. Rg1通过Prdx1增强CLP诱导的脓毒症相关ARDS小鼠自噬。(A) 免疫组化结果展示各组Prdx1、Bax、Bcl-2、Beclin1、LC3BII/I、P62、p-PI3K、p-AKT和p-mTOR表达水平（比例尺=50μm，n=3生物学独立小鼠）。(B) 各组肺组织中LC3B、P62、Beclin1免疫荧光染色及定量分析（比例尺=100μm，n=3生物学独立小鼠）。(C) 各组肺组织中Prdx1和PTEN双染免疫荧光及定量分析（比例尺=20μm，n=3生物学独立小鼠）。

图8. Rg1增强Prdx1与PTEN相互作用、抑制PI3K/AKT/mTOR通路，从而激活自噬、抑制凋亡、减轻炎症反应和氧化应激的机制示意图。

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