2026年4月5日,上海中医药大学中药研究所吴晓俊、石海莲、王长虹团队 在Journal of Ethnopharmacology(中科院2区,IF=5.4)在线发表题为 “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” 的研究论文。该研究聚焦慢性心力衰竭(CHF)中心肌细胞损伤、线粒体功能障碍和自噬失衡这一关键病理环节,围绕经典益气养心方参芪口服液(Shenqi Oral Liquid,SOL)改善多柔比星(DOX)诱导慢性心力衰竭的作用及机制展开系统研究。
研究团队采用 DOX 连续诱导建立 CHF 小鼠模型,并结合 H9c2 心肌细胞损伤模型,从体内外两方面评价 SOL 的心脏保护作用。结果显示,SOL 可显著改善 CHF 小鼠心功能下降,恢复射血分数(EF)和短轴缩短率(FS),改善 RR 间期、QT 间期、JT 间期等心电异常,并降低血清 BNP、NT-proBNP 以及心肌组织 ANP、BNP 表达水平。组织学结果进一步表明,SOL 可减轻 DOX 诱导的心肌排列紊乱、炎症浸润和纤维化样损伤。
机制上,该研究通过网络药理学和转录组学分析发现,SOL 治疗 CHF 的作用与自噬、凋亡、氧化还原过程、线粒体功能、PI3K/AKT、mTOR 和 AMPK 信号通路密切相关。进一步实验表明,DOX 可诱导心肌组织和 H9c2 细胞出现过度自噬,表现为自噬体增多、p62、Beclin1、ULK1 表达升高及 LC3-II/LC3-I 比值增加;而 SOL 能显著抑制这种异常过度自噬,并通过调节 AMPK/mTOR 轴及 PI3K/AKT-mTOR 信号恢复自噬稳态。
值得关注的是,SOL 对心肌保护的关键在于其对“自噬—ROS—线粒体动力学”链条的调控。DOX 诱导后,心肌细胞 ROS 和线粒体 ROS 水平升高,ATP 生成下降,线粒体膜电位受损,并伴随线粒体融合蛋白 MFN1、MFN2 和 OPA1 下调,以及分裂相关蛋白 p-Drp1、MFF 上调。SOL 干预后,可降低细胞内和线粒体 ROS,恢复 ATP 生成和线粒体膜电位,纠正线粒体融合/分裂失衡,从而改善线粒体稳态和心肌能量代谢。
此外,研究进一步通过自噬激动剂雷帕霉素(Rapamycin)验证了自噬在 SOL 保护作用中的关键地位。雷帕霉素可削弱 SOL 对细胞活力、ROS 生成、线粒体膜电位和线粒体动力学相关蛋白的改善作用,并抵消 SOL 对凋亡相关蛋白 cleaved-Caspase-3、cleaved-Caspase-9 和 Bax/Bcl-2 的调控,提示 SOL 主要通过抑制 DOX 诱导的过度自噬,进而减轻线粒体损伤和心肌细胞凋亡。
该研究系统阐明了参芪口服液通过 “AMPK/mTOR轴—自噬稳态—ROS生成—线粒体动力学—心肌细胞凋亡” 改善慢性心力衰竭的新机制,为经典中药复方 SOL 防治 CHF 提供了新的实验依据,也为从自噬和线粒体稳态角度解析益气类中药干预心力衰竭提供了重要参考。
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【摘要】
民族药理学相关性
参芪口服液(Shenqi Oral Liquid,SOL)源于《内外伤辨惑论》,由党参〔Codonopsis pilosula (Franch.) Nannf.〕和黄芪〔Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge.〕两味中药组成。该方多年来已在临床用于治疗慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)。然而,SOL 治疗 CHF 的具体作用机制仍不清楚。
研究目的
本研究旨在评价 SOL 对多柔比星(doxorubicin,DOX)诱导 CHF 小鼠心功能下降的保护作用,并探索其潜在分子机制。
材料与方法
研究通过连续 6 周腹腔注射 DOX(5 mg/kg/周)建立 CHF 小鼠模型。随后,给予 CHF 模型小鼠低剂量 SOL(0.6 g/kg)和高剂量 SOL(1.2 g/kg)灌胃治疗,连续 4 周。
采用心脏超声、心电图、生化指标和组织学染色评价 SOL 对心力衰竭的治疗作用。进一步结合网络药理学和转录组学筛选潜在分子机制。通过透射电镜(TEM)、二氢乙锭(DHE)染色、定量 PCR、Western blot 等方法评估自噬和线粒体动力学变化。
同时,采用 SOL 含药血清和雷帕霉素(Rapamycin,Rapm)处理 H9c2 细胞,检测 ATP 水平、自噬发生、自噬相关蛋白、细胞内 ROS 水平、线粒体 ROS 水平以及线粒体膜电位。
结果
SOL 可显著缓解 CHF 小鼠心功能下降,其中高剂量组效果最为明显。网络药理学和转录组学分析提示,SOL 可能通过调节心肌细胞自噬、线粒体功能、氧化还原过程和凋亡来改善 CHF。
进一步验证实验显示,SOL 可通过抑制心肌细胞 PI3K/AKT/mTOR 和 AMPK 通路相关异常变化,抑制过度自噬。体内外实验进一步表明,SOL 可通过抑制过度自噬,改善心肌细胞线粒体功能障碍和凋亡。
结论
SOL 通过 AMPK/mTOR 轴调节自噬介导的 ROS 生成,从而调控心肌线粒体动力学,减轻 DOX 诱导的心肌损伤,并缓解小鼠 CHF。
关键词
参芪口服液;慢性心力衰竭;自噬;线粒体动力学;凋亡。
01
研究背景及科学问题
慢性心力衰竭(CHF)仍是全球发病和死亡的重要原因,其主要特征包括功能性心肌细胞进行性丢失、不良心脏重构以及心脏能量代谢持续受损。除血流动力学负荷外,越来越多证据表明,心肌细胞死亡和代谢紊乱是推动 CHF 进展的核心因素。
其中,线粒体功能障碍是衰竭心脏的重要病理标志,主要表现为活性氧(ROS)过度生成、三磷酸腺苷(ATP)产生受损以及线粒体动力学紊乱。自噬是一种保守的细胞质量控制过程,负责清除受损蛋白和细胞器,并与线粒体稳态密切相关。然而,在慢性应激条件下,自噬可能发生失调,表现为清除功能缺陷或适应不良性过度激活,从而加重线粒体损伤和细胞死亡。因此,恢复“自噬—线粒体”稳态,是缓解 CHF 的重要机制策略。
尽管指南推荐药物治疗取得了重要进展,CHF 仍难以逆转,许多患者仍会出现疾病进展以及药物相关限制。中医药长期作为 CHF 的辅助治疗方式,尤其适用于与“心气虚”相符的证候。
参芪口服液是一种经典中药复方,由党参和黄芪组成,传统功效为“补气养心”,临床上已用于 CHF 相关疾病。已有实验研究提示 SOL 可能具有心脏保护作用;然而,其现代分子基础,尤其是 SOL 如何通过上游信号事件连接自噬调控与线粒体稳态,仍缺乏清晰阐释。这一知识空白限制了对 SOL 治疗 CHF 的机制理解和合理优化。
基于网络药理学预测和通路富集分析,研究者假设:SOL 可通过 AMPK/mTOR 轴调节自噬,进而调控 ROS 生成并稳定心肌线粒体动力学,从而缓解 DOX 诱导的 CHF。通过改善线粒体质量控制并降低氧化应激,SOL 有望减轻 DOX 诱导的心肌损伤,抑制下游心肌细胞凋亡,最终改善 CHF 表型。
为验证这一假设,研究采用 DOX 诱导 CHF 小鼠模型,并结合 H9c2 细胞损伤模型,证明 SOL 可通过 AMPK/mTOR 轴调控自噬介导的 ROS 生成,进而调节心肌线粒体动力学,最终抑制 DOX 毒性并缓解小鼠 CHF。
02
重要发现及亮点
1. SOL 改善 DOX 诱导 CHF 小鼠的心功能障碍
参考既往文献,研究采用 DOX 建立 CHF 小鼠模型,并在造模后观察 SOL 对 CHF 小鼠心脏的影响。实验期间,与 Ctrl 组相比,DOX 给药导致小鼠死亡率升高;而低剂量和高剂量 SOL 以及阳性药维利西呱(Vericiguat,Ve)均呈现提高生存概率的趋势。同时,DOX 组小鼠体重较 Ctrl 组逐渐下降,而 SOL 和 Ve 干预可部分缓解这一变化。
心脏超声结果显示,与 Ctrl 组相比,DOX 组小鼠射血分数(EF)和短轴缩短率(FS)显著降低;经 4 周治疗后,SOL 和 Ve 组 EF 与 FS 均明显恢复。
心电图分析显示,DOX 组小鼠 RR 间期、QT 间期、JT 间期、Tpeak-tend 间期和 R 波振幅出现异常延长或升高;与 DOX 组相比,SOL 和 Ve 组心电异常明显改善。
同时,DOX 组血清心力衰竭标志物 BNP 和 NT-proBNP 水平显著升高;经 SOL 和 Ve 治疗后,血清 BNP 和 NT-proBNP 水平均明显降低。进一步检测显示,DOX 诱导小鼠心脏组织中 ANP 和 BNP 的 mRNA 及蛋白表达升高,而 SOL 和 Ve 治疗后显著下调。
HE 染色显示,DOX 可改变心肌细胞形态和大小,使心肌细胞排列紊乱,并伴随间质红细胞渗漏和炎症浸润。SOL 和 Ve 治疗后,小鼠心肌组织紊乱程度明显减轻,心肌排列更加致密,纤维化样特征减少。上述结果表明,SOL 可延缓心力衰竭进展并改善心功能。
图1 SOL 改善 DOX 诱导 CHF 小鼠心功能并减少心肌损伤
A:实验设计示意图;
B–D:代表性 M 型超声心动图图像,以及 EF 和 FS 的统计分析,n=10;
E–J:心电图,以及 RR 间期、QT 间期、JT 间期、Tpeak-tend 间期和 R 波振幅的统计分析,n=10;
K–L:ELISA 检测血浆 BNP 和 NT-proBNP 浓度的统计分析,n=5;
M–O:Western blot 检测心肌组织中 ANP 和 BNP 表达水平的代表性图像及统计分析,n=5;
P–Q:q-PCR 检测心肌组织中 ANP 和 BNP mRNA 表达水平的统计分析,n=5;
R:心肌组织 HE 染色代表图像,比例尺=100 μm。
数据以均数 ± 标准差表示,并采用单因素方差分析。***p<0.001 vs. Ctrl 组;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 组。
2. SOL 减少 DOX 诱导 CHF 小鼠心肌细胞凋亡
网络药理学分析显示,SOL 作用靶点与 CHF 疾病靶点之间共有 216 个交集靶点。GO 富集分析共获得 1145 个 GO 条目,其中包括 102 个细胞组分(CC)、855 个生物过程(BP)和 188 个分子功能(MF)。研究选取显著性最高的前 10 个富集条目绘制气泡图。
KEGG 富集分析共获得 185 条显著富集通路。结果显示,SOL 治疗心力衰竭可能涉及自噬、凋亡、过氧化物酶体自噬、泛素化、mTOR 信号通路、PI3K/AKT 信号通路和 AMPK 信号通路等。
随后,研究检测心肌组织中凋亡相关蛋白 Caspase-3、Caspase-9、Bcl-2 和 Bax 表达。与 Ctrl 组相比,DOX 组小鼠 cleaved-Caspase-3/Caspase-3、cleaved-Caspase-9/Caspase-9 和 Bax/Bcl-2 比值均升高;高剂量 SOL 治疗后,这些变化被明显逆转。结果提示,SOL 缓解 CHF 与其减轻心肌细胞凋亡密切相关。
图2 SOL 缓解 DOX 诱导 CHF 小鼠心肌细胞凋亡的网络药理学分析及验证
A:SOL 与 CHF 共同靶点 Venn 图;
B:SOL 与 CHF 共同靶点的 GO 注释;
C:SOL 与 CHF 共同靶点的 KEGG 注释;
D–G:心肌组织中凋亡相关蛋白表达水平及统计分析,n=5。
数据以均数 ± 标准差表示,并采用单因素方差分析。***p<0.001 vs. Ctrl 组;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 组。
3. SOL 抑制 DOX 诱导 CHF 小鼠心肌组织中的过度自噬
为验证网络药理学揭示的分子机制,研究对 Ctrl、DOX 和 HSOL 组小鼠心脏组织进行 RNA-seq 分析。PCA 图显示,Ctrl 组与 DOX 组差异较大,而 Ctrl 组与 HSOL 组差异较小。
与 Ctrl 组相比,DOX 组共富集 3522 个差异表达基因,其中 513 个上调、3009 个下调;与 DOX 组相比,HSOL 组共富集 1778 个差异表达基因,其中 1697 个上调、81 个下调。组间差异分析显示,与 Ctrl 组相比,共有 1058 个共同差异基因。
GO 富集分析显示,从生物过程角度看,心力衰竭主要与凋亡、氧化还原过程、自噬、ROS 代谢和线粒体去极化相关。KEGG 分析显示,HSOL 治疗 CHF 小鼠可能与 PI3K/AKT 信号通路、自噬、mTOR 信号通路、泛素化和 AMPK 信号通路相关,这与网络药理学结果相互重叠。
对差异基因中自噬相关基因进行热图分析发现,Atg101、Vps11、Atg7、Vps16、ULK1、Sqstm1 和 Pink1 等自噬相关基因在 DOX 组上调,而在 HSOL 组下调。
为进一步考察 SOL 是否影响 CHF 小鼠心脏组织中的自噬,研究采用透射电镜观察小鼠心脏切片。Ctrl 组心肌细胞整体结构完整,细胞质中可见大量平行且排列整齐的肌丝,仅偶见自噬体;DOX 组自噬体广泛分布;LSOL 组自噬体数量显著减少;HSOL 和 Ve 组仅偶见自噬体。
qPCR 检测显示,DOX 组小鼠心肌组织中 p62 和 Beclin1 mRNA 表达升高;与 DOX 组相比,SOL 和 Ve 治疗下调 p62 和 Beclin1 mRNA 表达。蛋白水平检测同样显示,SOL 和 Ve 组心肌组织中 p62、Beclin1、ULK1 及 LC3-II/LC3-I 比值均降低。
此外,SOL 治疗抑制 DOX 小鼠 AMPK 磷酸化,同时提高 AKT、PI3K 和 mTOR 磷酸化水平。上述结果提示,SOL 能够调节 DOX 诱导小鼠心肌细胞自噬。
为验证 SOL 体内调节自噬的作用,研究采用 DOX 诱导的 H9c2 心肌细胞,并给予 SOL 含药血清处理。不同浓度 SOL 含药血清(2.5%、5%、10%)对 H9c2 细胞无直接毒性;其中 10% SOL 含药血清可恢复 DOX 诱导的 H9c2 细胞活力下降,并显著降低 ANP 和 BNP 蛋白表达水平。
在自噬相关指标方面,DOX 诱导可增强 Autophagy Green™ 荧光探针标记的自噬信号,并升高 p62、Beclin1、ULK1 表达及 LC3-II/LC3-I 比值。SOL 含药血清处理后,这些自噬相关指标均显著降低。
为进一步确认 SOL 是否通过抑制过度自噬恢复 DOX 诱导的 H9c2 细胞活力,研究加入自噬激动剂 Rapm。结果显示,Rapm 削弱了 SOL 含药血清对 DOX 诱导 H9c2 细胞活力的改善作用,也减弱了 SOL 对自噬荧光强度的抑制作用。Rapm 还抵消 SOL 含药血清对自噬相关蛋白的调控作用。
mCherry-GFP-LC3 双标系统进一步显示,Ctrl 组细胞内 LC3 点状荧光较少;DOX 处理后,细胞内 LC3 点状结构显著增加,合并图像中黄色共定位点明显积累;与 DOX 组相比,DOX+SOL 组 LC3 点状结构明显减少,黄色共定位点积累减轻。
此外,研究进一步验证 SOL 是否通过抑制过度自噬减轻心肌细胞凋亡。DOX 诱导使 cleaved-Caspase-3/Caspase-3、cleaved-Caspase-9/Caspase-9 和 Bax/Bcl-2 比值显著升高;SOL 含药血清可逆转 DOX 对这些凋亡相关指标的影响。然而,加入 Rapm 后,SOL 含药血清对凋亡相关蛋白的调控作用被有效抵消。结果提示,SOL 可能通过抑制过度自噬减少心肌细胞凋亡,从而发挥抗心力衰竭作用。
图3 SOL 缓解 DOX 诱导 CHF 小鼠的转录组学分析
A:Ctrl、DOX 和 DOX+HSOL 组基因表达 PCA 图;
B:Ctrl vs DOX、DOX vs HSOL 组筛选出的差异表达基因;
C:Ctrl vs DOX 和 DOX vs HSOL 组共同差异基因 Venn 图;
D:共同差异基因的 GO-BP 注释;
E:共同差异基因的 KEGG 注释;
F:自噬相关差异基因热图,n=3。
图4 SOL 抑制 DOX 诱导 CHF 小鼠心肌组织中的过度自噬
A:心肌组织中自噬发生的透射电镜代表图像,×5300,比例尺=20 μm;
B–C:心肌组织中 p62 和 Beclin1 mRNA 表达水平及统计分析,n=5;
D–H:心肌组织中自噬相关蛋白表达水平及统计分析,n=5;
I–M:p-AKT、AKT、p-PI3K、PI3K、p-AMPK、AMPK、p-mTOR 和 mTOR 蛋白表达水平及统计分析,n=5。
数据以均数 ± 标准差表示,并采用单因素方差分析。**p<0.01,***p<0.001 vs. Ctrl 组;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 组。
图5 SOL 减少 DOX 诱导 H9c2 心肌细胞中的过度自噬
A:SOL 含药血清不影响 H9c2 细胞活力,n=5;
B:SOL 含药血清提高 DOX 诱导 H9c2 细胞活力,n=5;
C–E:ANP 和 BNP 蛋白表达水平及统计分析,n=3;
F–G:Autophagy Green™ 荧光染色代表图像及荧光强度统计,比例尺=200 μm;
H–L:自噬相关蛋白表达水平及统计分析,n=3;
M:加入 Rapm 后的细胞活力,n=5;
N–O:DOX 诱导 H9c2 细胞加入 Rapm 后的 Autophagy Green™ 荧光染色代表图像及荧光强度统计,n=3,比例尺=500 μm;
P–T:DOX 诱导 H9c2 细胞加入 Rapm 后自噬相关蛋白表达水平及统计分析,n=3;
U–X:DOX 诱导 H9c2 细胞加入 Rapm 后凋亡相关蛋白表达水平及统计分析,n=3。
数据以均数 ± 标准差表示,并采用单因素方差分析。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001 vs. Ctrl 组;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 组;$p<0.05,$$p<0.01 vs. DOX+SOL 组;&p<0.05 vs. Rapm 组。
4. SOL 调节线粒体稳态并改善 DOX 诱导小鼠心肌细胞线粒体功能
转录组学结果提示,SOL 改善 DOX 诱导心力衰竭可能与调节氧化还原和线粒体稳态有关。
透射电镜观察小鼠心脏组织显示,Ctrl 组心肌组织中大量线粒体密集排列于成束肌原纤维之间,整体线粒体结构完整、大小均一,膜结构完整,嵴呈片状或管状并排列整齐。DOX 组线粒体膜破裂,体积减小,形态异常;SOL 组线粒体体积部分恢复。
鉴于氧化还原过程发生改变,研究采用 DHE 染色评估心肌组织 ROS 水平。结果显示,DOX 组心肌组织 ROS 水平显著升高,而 SOL 治疗后明显降低。
随后检测线粒体稳态相关蛋白,包括 p-Drp1、MFN1、MFN2、OPA1 和 MFF。结果显示,DOX 组线粒体融合蛋白 MFN1、MFN2 以及 L-OPA1/S-OPA1 比值降低,而线粒体分裂蛋白 p-Drp1 和 MFF 表达升高。SOL 给药显著改善这些线粒体稳态相关蛋白的异常变化。
为进一步验证 SOL 对体内线粒体功能的调控作用,研究在 DOX 诱导的 H9c2 细胞中检测线粒体稳态相关指标。DOX 诱导导致 H9c2 细胞 ATP 生成显著减少,而 SOL 含药血清可恢复 ATP 生成。同时,SOL 含药血清降低细胞内 ROS 水平和线粒体 ROS 水平,并恢复线粒体膜电位。
此外,SOL 含药血清显著恢复 DOX 诱导 H9c2 细胞中 p-Drp1、MFN1、MFN2、OPA1 和 MFF 等蛋白表达异常。以上结果表明,SOL 可正常化 DOX 诱导 CHF 小鼠心肌细胞线粒体稳态并改善线粒体功能,其改善心力衰竭的作用与调节线粒体功能密切相关。
图6 SOL 调节 DOX 诱导慢性心力衰竭小鼠心肌组织 ROS 生成和线粒体稳态
A:心肌组织线粒体透射电镜代表图像,×13500,比例尺=10 μm;
B–C:心肌组织 DHE 染色代表图像及荧光强度统计,n=3,比例尺=50 μm;
D–I:p-Drp1、MFF、MFN1、MFN2、L-OPA1/S-OPA1 蛋白表达水平及统计分析,n=3。
数据以均数 ± 标准差表示,并采用单因素方差分析。**p<0.01,***p<0.001 vs. Ctrl 组;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 组。
图7 SOL 降低 ROS 生成以改善 DOX 诱导 H9c2 细胞线粒体功能障碍
A:ATP 生成,n=5;
B:细胞内 ROS 含量检测,n=5;
C–D:线粒体 ROS 免疫荧光代表图像及荧光强度定量分析,n=5,比例尺=500 μm;
E–F:JC-1 免疫荧光代表图像及红/绿荧光强度统计分析,n=3,比例尺=500 μm;
G–L:p-Drp1、MFF、MFN1、MFN2、L-OPA1/S-OPA1 蛋白表达水平及统计分析,n=3。
数据以均数 ± 标准差表示,并采用单因素方差分析。**p<0.01,***p<0.001 vs. Ctrl 组;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 组。
5. SOL 通过调控 DOX 诱导 H9c2 细胞自噬恢复受损线粒体功能
为探讨 SOL 是否通过调节心肌细胞自噬恢复线粒体功能,研究在 DOX 诱导 H9c2 细胞中加入 Rapm,并观察 SOL 对线粒体功能相关指标的影响。
结果显示,SOL 含药血清降低细胞内 ROS 水平的作用被 Rapm 显著削弱;同时,Rapm 也提高了 SOL 含药血清处理细胞中的线粒体 ROS 水平。SOL 对线粒体膜电位的改善作用同样被 Rapm 逆转。
此外,Rapm 降低 Mito-Tracker 荧光强度,并抵消 SOL 对线粒体功能相关蛋白异常变化的改善作用,包括 p-Drp1、MFF、MFN1、MFN2 和 OPA1。上述结果提示,SOL 可通过调节受损心肌细胞中过度自噬,恢复异常线粒体功能。
图8 SOL 通过抑制 DOX 诱导 H9c2 细胞中的过度自噬调节线粒体功能
A:ATP 生成,n=3;
B:细胞内 ROS 含量检测,n=5;
C–D:线粒体 ROS 免疫荧光代表图像及荧光强度定量分析,n=5,比例尺=200 μm;
E–F:JC-1 免疫荧光代表图像及红/绿荧光强度统计分析,n=3,比例尺=500 μm。
数据以均数 ± 标准差表示,并采用单因素方差分析。***p<0.001 vs. Ctrl 组;<0.05,#<0.01 vs. DOX 组;$p<0.05,$$p<0.01 vs. DOX+SOL 组;&p<0.05 vs. Rapm 组。
图9 SOL 通过抑制过度自噬调节线粒体稳态
A–B:Mito-Tracker 免疫荧光代表图像及荧光强度定量分析,n=3,比例尺=50/20 μm;
C–H:p-Drp1、MFF、MFN1、MFN2、L-OPA1/S-OPA1 蛋白表达水平及统计分析。
数据以均数 ± 标准差表示,并采用单因素方差分析。**p<0.01,***p<0.001 vs. Ctrl 组;<0.05,#<0.01,##<0.001 vs. DOX 组;$p<0.05,$$p<0.01 vs. DOX+SOL 组。
6. SOL 提取物及 SOL 入血成分的化学分析
研究采用 UPLC-Q-TOF-MS/MS 对 SOL 进行系统化学成分分析,并获得总离子流图。结果显示,SOL 提取物中共鉴定出 93 个单体化合物,包括 24 个黄酮类化合物、14 个皂苷类化合物、9 个萜类化合物、9 个酸类化合物、7 个炔类化合物、6 个氨基酸类化合物、5 个生物碱类化合物、5 个黄烷类化合物、2 个苯丙素类化合物和 12 个其他化合物。
进一步采用 UPLC-Q-TOF-MS/MS 系统分析 SOL 样品的入血成分,并获得总离子流色谱图。结果共鉴定出 39 个单体化合物,包括 7 个黄酮类化合物、7 个酸类化合物、4 个炔类化合物、3 个氨基酸类化合物、3 个生物碱类化合物、3 个萜类化合物、3 个皂苷类化合物、2 个黄烷酮类化合物、2 个苯丙素类化合物和 5 个其他化合物。
图10 SOL 化学成分的 ESI 正、负离子扫描 TIC 图
显示 SOL 提取物在 ESI 正离子和负离子模式下的总离子流色谱图,用于表征 SOL 化学组成。
图11 SOL 入血成分的 ESI 正、负离子扫描 TIC 图
显示 SOL 含药血清中入血成分在 ESI 正离子和负离子模式下的总离子流色谱图,用于分析 SOL 体内暴露成分。
7. AMPK/mTOR 信号通路在 SOL 治疗中的作用
为探讨 AMPK/mTOR 信号通路在 SOL 治疗中的作用,研究在体外实验中使用自噬抑制剂 3-甲基腺嘌呤(3-MA)、AMPK 激动剂二甲双胍(Metformin)和 PI3K 抑制剂 LY294002。
结果显示,DOX 处理后,mTOR 轴及其下游 S6K1 磷酸化水平总体显著降低,PI3K/AKT 轴中 PI3K 和 AKT 的磷酸化水平也降低;相反,p-AMPK 水平升高。加入 SOL 后,与 DOX 组相比,p-mTOR、p-S6K1、p-PI3K 和 p-AKT 水平升高,而 p-AMPK 水平下降。
与单用 DOX 相比,DOX+SOL+3-MA 组变化趋势与 DOX+SOL 组一致。DOX+SOL+Metformin 组表现出对 SOL 的拮抗作用。DOX+SOL+LY294002 组表现为 PI3K/AKT 轴受抑,并伴随 mTOR 轴相关磷酸化改善有限。
进一步分析显示,DOX+SOL+3-MA 组自噬相关标志蛋白降低,尤其是 LC3-II/LC3-I 比值显著下降;而 DOX+SOL+Metformin 和 DOX+SOL+LY294002 组自噬相关指标出现回升趋势。Autophagy Green™ 荧光染色显示,3-MA 联合给药后自噬荧光强度进一步下降;而 Metformin 和 LY294002 联合给药后荧光强度再次升高。
mCherry-GFP-LC3 双标系统显示,Ctrl 组细胞 LC3 点状荧光稀少,提示基础自噬相关囊泡水平较低。DOX 处理后,细胞内 LC3 点状结构显著增多,合并图像中黄色共定位点明显积累。与 DOX 组相比,DOX+SOL 组 LC3 点状结构明显减少,黄色共定位点积累减轻。3-MA 联合处理进一步减少 LC3 点状结构,使总体水平接近基础状态。值得注意的是,在 DOX+SOL 基础上联合 Metformin 或 LY294002 后,LC3 点状结构出现不同程度恢复,其中 LY294002 组黄色共定位点积累更加明显。
这些结果提示,在 AMPK 激活或 PI3K 抑制条件下,SOL 改善自噬表型的作用会被削弱。
【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.
【贡献】★★★★★
本研究表明,参芪口服液可通过 AMPK/mTOR 轴调控自噬介导的 ROS 生成,从而调节心肌线粒体动力学,减轻 DOX 诱导的心肌损伤,并缓解小鼠慢性心力衰竭。
具体而言,DOX 诱导慢性心力衰竭时,心肌细胞出现过度自噬、ROS 生成增加、线粒体动力学紊乱、ATP 生成下降、线粒体膜电位受损以及凋亡增强。SOL 干预后,可抑制异常升高的自噬水平,降低细胞内和线粒体 ROS,恢复线粒体融合/分裂相关蛋白平衡,改善线粒体膜电位和 ATP 生成,并减少心肌细胞凋亡。
从机制上看,SOL 通过协调调节 PI3K/AKT-mTOR 和 AMPK 信号,恢复自噬稳态,进而改善下游线粒体应激反应和心肌细胞死亡。整体机制可概括为:SOL 通过“AMPK/mTOR 轴—自噬稳态—ROS 生成—线粒体动力学—心肌细胞凋亡”通路缓解 DOX 诱导的慢性心力衰竭。
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