Cells:红花成分HSYA激活神经元自噬可能成为其发挥作用的新靶点

时间:2022-12-28 18:00:38   热度:37.1℃   作者:网络

缺血性脑卒中(IS)以局部脑血流供应中断从而出现一系列神经功能损伤为主要表现。较高的发病率和致死率已经成为全球第二大死因,同时该病的不良预后是造成全球残疾的主要原因[1]。因此,及早的预防诊断和有效的治疗手段值得不断地探讨和发现。

中医药治疗脑中风由来已久,补阳还五汤作为治疗缺血性脑中风的经典方剂,至今在临床上广泛使用。近年来,人们越来越有兴趣使用天然药物有效分子来治疗中风,特别是植物来源的天然药物具有多种有益作用[2]。红花中含量最高的成分羟基红花黄色素A(HSYA),近年来已被广泛研究,发现在缺血性损伤中发挥着多种保护作用,包括抗氧化、抗炎、抗凋亡等,表明其具有治疗IS的潜力。

在IS病理过程中,常常出现神经胶质细胞激活[3],使神经元特别容易暴露于炎症、代谢紊乱以及缺血/再灌注(I/R)损伤并诱导神经元凋亡。在这种环境下,神经元的适应性自噬激活,有助于确保细胞的存活[4]。因此,调节其自噬-凋亡的平衡是一种潜在的治疗策略。

近日,来自山西中医药大学的马存根团队在Cells杂志在线发表了题为Hydroxysafflor Yellow A Exerts Neuroprotective Effects via HIF-1α/BNIP3 Pathway to Activate Neuronal Autophagy after OGD/R的研究论文,通过多组学联合分析,筛选并鉴定出HSYA治疗IS的相关生物学靶点,揭示了HSYA调控糖氧剥夺/复糖氧(OGD/R)损伤后神经元细胞自噬的重要机制,为中药单体治疗IS提供了新思路。

首先,在生物信息技术和网络药理学分析的帮助下,作者们对HSYA治疗IS的潜在生物学靶点进行了系统筛选。通过Gene ontology(GO)分析,发现这些相关基因主要与自噬、凋亡和炎症等生物学过程密切相关。当然,为了确保筛选结果的可靠性和实验的顺利进行,作者们进行了小规模的预实验进行了初步检测和确认。

随后,研究人员在透射电镜的结果中发现了HSYA治疗后增加了神经元的线粒体自噬水平,通过LC3腺病毒转染,同样证实了HSYA可以进一步激活OGD/R损伤后的自噬流水平。因此,研究人员希望找出自噬与凋亡之间的联系。通过实验研究发现,OGD/R损伤中,神经元存在一定水平的激活,而HSYA治疗进一步增强了该自噬激活。

他们认为,神经元的这种适应性的自噬激活,维持了损伤环境中的能量平衡,有效地减少了细胞凋亡的发生。但是,在使用自噬抑制剂进行干预后,这种自噬-凋亡平衡被打破了,造成了更大的损伤。

除了与自噬和凋亡相关的因子之外,研究人员还根据筛选结果对信号通路进行了探索。之前就有研究表明,HSYA可以激活MCAO/R大鼠的HIF1A表达水平,对本实验的参考作用是十分关键的[5]。转录因子HIF1A的下游BNIP3是研究线粒体自噬的常用指标。这些结果让研究人员意识到一点,即HIF1A/BNIP3信号通路可能是HSYA调控神经元线粒体自噬的主要通路。

因此,在使用HIF1A的抑制剂YC-1进行干预后,作者们发现了HSYA对自噬的激活被完全抵消,这种抑制同样可以观察到凋亡的上升,这直接证实了作者们的猜想。

总的来说,马存根课题组的工作通过多组学筛选相关基因,为HSYA治疗IS的研究提供了方向。同时,作者们发现了HSYA通过激活线粒体自噬减轻神经元凋亡的调控机制,为中药单体治疗IS的新靶点提供了重要的基础研究证据。可以说,该研究对于药物新机制的阐明乃至临床应用开发均具有重要的意义。

参考文献:

[1] Paul S, Candelario-Jalil E. Emerging neuroprotective strategies for the treatment of ischemic stroke: An overview of clinical and preclinical studies. Exp Neurol. 2021 Jan; 335:113518. doi: 10.1016/j.expneurol.2020.113518. Epub 2020 Nov 2. PMID: 33144066

[2] Tao T, Liu M, Chen M, Luo Y, Wang C, Xu T, Jiang Y, Guo Y, Zhang JH. Natural medicine in neuroprotection for ischemic stroke: Challenges and prospective. Pharmacol Ther. 2020 Dec; 216:107695. doi: 10.1016/j.pharmthera.2020.107695. Epub 2020 Sep 28. PMID: 32998014.

[3] Han GY, Song LJ, Ding ZB, Wang Q, Yan YQ, Huang JJ, Ma CG. The important double-edged role of astrocytes in neurovascular unit after ischemic stroke. Front Aging Neurosci. 2022, 14:833431. doi: 10.3389/fnagi.2022.833431.

[4] Wang P, Shao BZ, Deng Z, Chen S, Yue Z, Miao CY. Autophagy in ischemic stroke. Prog Neurobiol. 2018 Apr-May; 163-164:98-117. doi: 10.1016/j.pneurobio.2018.01.001. Epub 2018 Jan 10. PMID: 29331396.

[5] Cui Q, Ma YH, Yu HY, Zhang YL, Qin XD, Ge SQ, Zhang GW. Systematic analysis of the mechanism of hydroxysafflor yellow A for treating ischemic stroke based on network pharmacology technology. Eur J Pharmacol. 2021 Oct 5; 908:174360. doi: 10.1016/j.ejphar.2021.174360. Epub 2021 Jul 22. PMID: 34302817.

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