AbMole 抑制剂篇丨 4-Phenylbutyric acid（4-PBA）：HDAC 与内质网应激抑制剂，在表观遗传调控与应激损伤模型研究中的应用

摘要：4-Phenylbutyric acid（4-PBA，AbMole，M9638，CAS No.：1821-12-1）是一种短链脂肪酸类小分子化合物，具有组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制与内质网应激（ERS）抑制双重活性。作为 HDAC 抑制剂，4-PBA 可升高组蛋白乙酰化水平，调节基因转录；作为内质网应激抑制剂，4-PBA 可缓解未折叠蛋白反应的过度激活，减轻应激引起的细胞损伤。4-PBA（4-Phenylbutyric acid）分子量小、水溶性好，细胞与动物体内给药均较方便，广泛用于表观遗传调控与内质网应激相关模型研究。

一、4-PBA的分子作用机制
4-Phenylbutyric acid（4-PBA，AbMole，M9638）属于短链脂肪酸类 HDAC 抑制剂。4-Phenylbutyric acid能抑制 HDAC 活性、升高组蛋白乙酰化，并诱导转化细胞发生分化。与曲古抑菌素 A（TSA，Trichostatin A，58880-19-6）具有相似的活性，且作用可逆、细胞耐受性好，适合长时间处理实验。细胞内给予 1~5 mM 4-PBA（Benzenebutyric acid） 处理 24~72 h，组蛋白 H3/H4 乙酰化水平可升高约 1.5~3 倍，部分表达受抑的基因转录得到恢复。
在内质网应激方面，氧化应激、营养过剩或突变蛋白累积均可激活未折叠蛋白反应（UPR）。当能够触发UPR的 PERK-eIF2α-CHOP 通路若持续激活时，会导致细胞功能障碍和凋亡。4-Phenylbutyric acid（4-PBA，AbMole，M9638）可降低内质网应激负荷，抑制 PERK 通路的过度活化，从而保护细胞。有文献报道，给予 4-PBA 处理能显著降低肥胖小鼠模型的内质网应激标志物，并改善其糖代谢表型。此外，早期研究报道 4-PBA 还可促进 Z 型 α1-抗胰蛋白酶突变体的分泌、减少其在肝细胞内的聚集，但其具体作用环节仍存在不同解释，相关机制尚需进一步研究。

二、4-Phenylbutyric acid在细胞层面研究中的应用
在细胞层面，4-Phenylbutyric acid（4-PBA，4-苯基丁酸，AbMole，M9638）的常用浓度为 1~10 mM。在 HeLa 细胞中，1~5 mM 4-PBA 处理 24~72 h 可升高组蛋白 H3/H4 乙酰化水平，恢复部分沉默基因的表达。该效应温和且可逆，适合诱导型与长期处理实验。在内质网应激模型中，HeLa 细胞经毒胡萝卜素（Thapsigargin，67526-95-8，1 μM）或衣霉素（Tunicamycin，11089-65-9）诱导后，5~10 mM的 4-PBA 预处理可降低 CHOP 表达与 caspase-12 活化，细胞存活率较模型组提升约 30%。有文献报道 4-PBA在过表达 Z 型 α1-抗胰蛋白酶的 HEK293 细胞中，处理后可使突变蛋白分泌量增加 2~5 倍，细胞内聚集明显减少，该体系可用于评价干预内质网应激的化合物的有效性。在 HepG2 与 INS-1 细胞的高糖或游离脂肪酸损伤模型中，也有 4-PBA 缓解应激、改善细胞活力的报道。

三、4-Phenylbutyric acid在动物实验研究中的应用
在动物层面，4-Phenylbutyric acid（4-PBA，AbMole，M9638）的代表性体内研究主要围绕大鼠和小鼠开展。有研究将 4-PBA（Benzenebutyric acid） 按约1g/kg/日加入饮水自由摄取，一周后小鼠空腹血糖明显下降，胰岛素敏感性改善；肝与脂肪组织中磷酸化 JNK 与磷酸化 eIF2α 水平回落，提示内质网应激得到缓解。在高脂饮食 C57BL/6 小鼠中，长期饮水给药同样观察到糖耐量与内质网应激指标的改善。在 α1-抗胰蛋白酶缺陷小鼠模型中，长期给予4-Phenylbutyric acid可减轻肝细胞内突变蛋白的包涵体负荷。4-Phenylbutyric acid（4-苯基丁酸）还在囊性纤维化 ΔF508-CFTR 突变小鼠模型与部分神经退行模型中，也有着重要的应用，涉及改善组织病变与功能表型的相关研究。4-PBA 在实验动物的体内耐受性较好，上述剂量下未见明显的动物体重与血象异常，可经饮水长期给药，适合需要慢性干预的研究设计。

范例详解
Small. 2023 Jun;19(24):e2208063.
AbMole 的 4‑Phenylbutyric acid（4‑PBA，4‑苯基丁酸），作为内质网应激化学分子伴侣抑制剂，在 BEAS‑2B 人肺上皮细胞、RAW264.7 小鼠巨噬细胞体外实验中，与细胞内吞通路抑制剂【Cytochalasin D（细胞松驰素D，22144-77-0）、Nystatin（制霉菌素，1400-61-9）、Chlorpromazine（50-53-3）】做平行对照；用来区分二硫化钼（MoS₂）纳米片进入细胞所依赖的摄取途径，排除内质网应激通路对 MoS₂纳米颗粒胞内内化的干扰，佐证 MoS₂纳米片主要依靠巨胞饮作用进入细胞，为后续解析 MoS₂纳米片诱发铁死亡的上游胞内摄入机制提供对照实验依据。

图 Cellular internalization and localization of MoS2 nanosheets

四、4-PBA（4-Phenylbutyric acid）相关细胞实验（文献参考举例）
该方案适配 HDAC 抑制、内质网应激缓解与折叠相关表型检测。
细胞系：HeLa 细胞或过表达 Z 型 α1-抗胰蛋白酶的 HEK293 细胞
检测指标与方法：4-PBA（1、2.5、5、10 mM）处理 24~48 h；毒胡萝卜素（1 μM）或衣霉素（2 μg/mL）诱导内质网应激；Western blot 检测 BiP、CHOP、p-eIF2α（S51）、caspase-12 及 H3K9ac/H4ac；培养上清 ELISA 定量 α1-抗胰蛋白酶分泌量；免疫荧光观察胞内聚集；CCK-8 检测细胞活力。
给药浓度：1~10 mM
处理时长：24~72 h
参考文献：Ozcan U, et al. Chemical chaperones reduce ER stress and restore glucose homeostasis in a mouse model of type 2 diabetes. Science, 2006, 313(5790): 1137-1140.
*注：上述方法来自公开文献，仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同，请参考其他文献调整。

五、4-PBA（4-Phenylbutyric acid）相关动物实验（文献参考举例）
该方案适用于内质网应激相关代谢紊乱的体内干预研究。
动物模型：ob/ob 或高脂饮食 C57BL/6 小鼠肥胖糖尿病模型
给药配制：4-PBA 直接加入灭菌饮水，按实际摄水量折算剂量
给药剂量：约 1 g/kg/日，自由摄取
给药方案：连续给药 1~4 周，每周监测血糖、体重与摄水量；行葡萄糖耐量与胰岛素耐量试验；终点取肝、脂肪与胰腺组织，检测 BiP、p-JNK、p-eIF2α 与 CHOP 表达。
参考文献：Ozcan U, et al. Chemical chaperones reduce ER stress and restore glucose homeostasis in a mouse model of type 2 diabetes. Science, 2006, 313(5790): 1137-1140.
*注：上述方法来自公开文献，仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同，请参考其他文献调整。*

六、4-PBA（4-Phenylbutyric acid，Benzenebutyric acid，4-苯基丁酸）使用注意事项
1. 4-PBA 水溶性良好，可直接溶于培养基或饮水，无需有机溶剂助溶；
2. 高浓度（>10 mM）长期处理可能轻度抑制细胞增殖，建议设置平行活力对照；
3. 饮水给药应每周新鲜配制，并按实际摄入量折算剂量，保证给药量准确。
总结
综上，4-PBA（AbMole，M9638）作为一种温和的 HDAC 抑制剂与内质网应激抑制剂，可用于表观遗传调控、内质网应激及蛋白折叠相关模型的细胞与动物实验。
*本文所述均为科研试剂，仅供科学研究参考

参考文献
[1] Göttlicher M, Minucci S, Zhu P, et al. Valproic acid defines a novel class of HDAC inhibitors inducing differentiation of transformed cells. EMBO Journal, 2001, 20(24): 6969-6978.
[2] Ozcan U, Yilmaz E, Ozcan L, et al. Chemical chaperones reduce ER stress and restore glucose homeostasis in a mouse model of type 2 diabetes. Science, 2006, 313(5790): 1137-1140.
[3] Burrows J A, Willis L K, Perlmutter D H. Chemical chaperones mediate increased secretion of mutant alpha 1-antitrypsin Z. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 2000, 97(4): 1796-1801.
[4] Walter P, Ron D. The unfolded protein response: from stress pathway to homeostatic regulation. Science, 2011, 334(6059): 1081-1086.
[5] Marks P A, Breslow R. Dimethyl sulfoxide to vorinostat: development of this histone deacetylase inhibitor as an anticancer drug. Nature Biotechnology, 2007, 25(1): 84-90.