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非酒精性脂肪肝病(NAFLD)作为全球最常见的慢性肝脏疾病,其进展性肝纤维化与肝硬化、肝癌的发生密切相关,是当前临床面临的重大挑战。近期,发表在Chinese Medicine期刊上的研究利用小鼠模型及肝星状细胞体外培养,系统探讨了藏药复方“活肝通络方”(HGTLF)及其活性成分槲皮素 (QG)在NAFLD肝纤维化治疗中的作用机制。该研究不仅验证了QG改善肝功能、抑制肝脂质沉积和纤维化的效果,同时深入挖掘了QG诱导HSCs铁死亡的分子机制,揭示了GPX4蛋白的MARCHF8依赖性泛素化降解在这一过程中的关键作用。
研究背景
NAFLD是多因素影响下的代谢病综合征,涵盖从单纯性脂肪肝至非酒精性脂肪性肝炎(NASH)及其并发肝纤维化、肝硬化甚至肝癌的进展。当前尚缺乏针对NAFLD肝纤维化的特效药物,现有治疗主要依赖生活方式改变,患者依从性较差。肝星状细胞(HSCs)被证实是纤维化发生的核心细胞,激活后分泌大量胶原和细胞外基质,促进纤维化进展。近年来,铁死亡作为一种新型程序性细胞死亡被认为在HSCs调控中发挥重要作用,但其调控机制尚未明晰。活肝通络方(HGTLF)作为藏药传统复方被应用于多种肝病治疗,含有多种活性成分,特别是槲皮素 (QG)被鉴定为关键有效成分。明确QG对HSCs铁死亡的调控机制,有望为NAFLD纤维化治疗提供新靶点。
研究结果
1.活肝通络方(HGTLF)成分分析及QG筛选
通过UPLC-MS/MS技术鉴定了HGTLF中的1518种成分,其中类黄酮占比最高(占30.4%),经血药浓度分析和肝组织HPLC定量,确认槲皮素 (QG)为主要吸收入血并富集于肝脏的活性黄酮成分。
2.QG显著缓解CCl4诱导及高脂高胆固醇饮食(HFHCD)诱导的肝纤维化小鼠模型
用CCl4注射和HFHCD喂养构建肝纤维化模型,发现QG高剂量给药能有效改善肝功能(降低AST、ALT、ALP)、纠正高脂代谢紊乱(降低血清和肝脏TC、TG),显著减轻肝组织脂质沉积和胶原纤维过度累积。肝组织病理学检测(HE、Masson、Sirius red染色)及羟脯氨酸含量定量均支持QG抑制肝纤维化进展。
QG在CCl4诱导肝纤维化小鼠中改善肝功能及肝组织纤维化变化
QG在HFHCD诱导NASH模型小鼠中减轻肝脂质沉积和纤维化
3.QG抑制HSC活化并促进其铁死亡
免疫组化证实QG降低纤维化肝脏中HSC激活标志物α-SMA和desmin的表达。体外TGF-β1诱导HSC活化模型显示,QG显著抑制HSC的α-SMA表达及纤维化相关基因(ACTA2、LAMA1、COL1A1、FN1)mRNA水平,且提高LDH释放,提示促进HSC死亡。
QG抑制TGF-β1诱导HSC活化并促进细胞死亡
通过流式检测,QG提高HSC细胞内的可动铁池(LIP)及脂质过氧化物水平,但对正常肝细胞无明显影响。使用铁死亡抑制剂ferrostatin-1 (Fer-1) 可逆转QG诱导的HSC死亡和抑制效果,表明QG通过促进铁死亡介导其抗纤维化效应(Fig.4C,4F)。
QG诱导HSC铁死亡的实验验证
4.QG通过促进GPX4蛋白泛素化降解调控铁死亡
Western blot结果显示,QG特异性下调GPX4蛋白表达,而对TFRC、SLC40A1、SLC7A11、SLC3A2、NCOA4、FSP1蛋白无显著影响。GPX4过表达可部分拮抗QG诱导的铁死亡表现,包括LDH释放、LIP增高及脂质ROS积累。qRT-PCR未见GPX4 mRNA水平变化,提示QG调控GPX4为翻译后水平。CHX阻断蛋白合成实验表明QG缩短了GPX4蛋白半衰期;且13-蛋白酶体抑制剂MG132,但非溶酶体抑制剂CQ,恢复GPX4蛋白水平,支持蛋白酶体介导降解。GPX4蛋白免疫沉淀结果证实QG促进GPX4泛素化。
QG通过泛素蛋白酶体系统促进GPX4蛋白降解
5.E3泛素连接酶MARCHF8介导GPX4 K167位点泛素化
通过生物信息学预测和实验验证,确认MARCHF8为调控GPX4泛素化降解的关键E3泛素连接酶。MARCHF8过表达增强GPX4泛素化和降解,Knockdown MARCHF8则逆转QG诱导的GPX4降解。免疫共沉淀实验显示MARCHF8与GPX4直接相互作用。进一步定位了GPX4 K167为MARCHF8泛素化修饰的关键位点。
MARCHF8作为关键E3泛素连接酶介导GPX4 K167位点泛素化
6.MARCHF8介导的GPX4泛素化为QG诱导HSC铁死亡和抗活化作用的关键环节
MARCHF8基因干扰抑制了QG诱导的LIP及脂质ROS水平增加和细胞死亡。免疫荧光与qRT-PCR检测提示,MARCHF8敲减可逆转QG抑制TGF-β1诱导的HSC活化及纤维化基因表达。上述结果深入阐明QG通过MARCHF8介导GPX4的泛素化降解,促使HSC铁死亡,进而抑制其活化,减缓肝纤维化进展。
MARCHF8调控GPX4泛素化影响QG诱导HSC铁死亡和抑制活化
研究机制示意图:QG通过MARCHF8介导GPX4泛素化诱导HSC铁死亡从而抑制肝纤维化
讨论与意义
本研究系统揭示了藏药复方HGTLF的主要活性成分槲皮素对NAFLD肝纤维化的保护作用,创新性地阐明了通过MARCHF8介导GPX4泛素化降解,诱导HSC铁死亡,抑制纤维化进程的新机制。铁死亡作为HSCs命运调控的重要靶点,提供了治疗肝纤维化的新思路。同时,QG表现出改善肝脂质代谢和肝功能的潜力,提示多靶点联合作用机制。该研究加深了我们对NAFLD肝纤维化分子机制的认识,为开发以中药活性成分为基础的抗纤维化药物提供了理论与实验依据。
虽然本研究在多种动物及细胞模型中验证了QG的疗效及机制,但尚缺乏临床前及临床研究验证。未来工作应推动QG及HGTLF在NAFLD患者中的安全性和有效性评估,并进一步探讨GPX4泛素化调控在其他肝病中的广泛作用,同时研究不同泛素链修饰类型对GPX4功能和定位的影响,为精准调控铁死亡提供靶点。
梅斯小编点评
这项研究充分融合了现代多组学技术、动物模型和细胞分子生物学手段,全面解析了中药复方活性成分对肝纤维化的干预效应与机制,具有较高的创新性和临床转化价值。特别是发现MARCHF8作为GPX4的E3泛素连接酶,介导其泛素化降解的机制,拓展了铁死亡调控的研究视角。后续研究可以进一步结合基因敲除动物模型和临床样本分析,验证研究结论的普适性和临床相关性。此外,探索QG与其他抗纤维化药物的协同效应,以及在脂肪肝不同进展阶段的干预效果,也值得深入。
原始出处
Qiu YP, Li SP, Jiang MZ, Huang A, Yang Y, Chen X, Li H, Yang ZZ, Wei J, Xuan J. 槲皮素 alleviates liver fibrosis in non-alcoholic fatty liver disease by promoting ferroptosis of hepatic stellate cells through GPX4 ubiquitination. Chinese Medicine. 2025;20:89. https://doi.org/10.1186/s13020-025-01109-x
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