茯苓新酸A通过调节AMPK/mTOR介导的自噬来减轻葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠结肠炎

乔通 ,  尹林 ,  张可妮 ,  牛民主 ,  黄菊 ,  耿志军 ,  李静 ,  胡建国

南方医科大学学报 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (01) : 131 -140.

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南方医科大学学报 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (01) : 131 -140. DOI: 10.12122/j.issn.1673-4254.2026.01.14

茯苓新酸A通过调节AMPK/mTOR介导的自噬来减轻葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠结肠炎

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Poricoic acid A alleviates dextran sulfate sodium-induced colitis in mice by regulating AMPK/mTOR-mediated autophagy and inhibiting intestinal epithelial cell apoptosis

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摘要

目的 探讨茯苓新酸A(PAA)调控肠上皮细胞自噬对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠结肠炎的作用和机制。 方法 18只C57BL/6小鼠随机分为对照组(WT组)、DSS模型组(DSS组)及PAA干预组(10 mg/kg),6只/组,评估小鼠体质量、结肠长度、疾病活动指数(DAI)及组织病理学评分等变化;构建DSS诱导的Caco-2细胞损伤模型,检测肠屏障蛋白(ZO-1、Claudin-1)、凋亡相关蛋白(Bcl-2/Bax/C-caspase3)及自噬标志物(LC3-II/I、P62)表达。通过分子对接和Western blotting分析PAA的作用机制。 结果 PAA显著改善DSS小鼠的体质量下降(P<0.05)、结肠缩短(P<0.05)及DAI评分升高(P<0.05),并降低结肠组织中促炎因子IL-1β和TNF-α水平(P<0.05)。此外,HE染色显示PAA缓解结肠隐窝损伤,降低炎症细胞浸润和炎症评分(P<0.05),AB-PAS染色显示PAA干预小鼠肠黏膜杯状细胞数量显著高于DSS组。PAA抑制了DSS诱导的紧密连接蛋白(ZO-1和Claudin-1)表达降低(P<0.05)和肠上皮细胞凋亡(降低Bax、C-caspase3,上调Bcl-2,P<0.05)。进一步分析发现,PAA可显著激活肠上皮细胞自噬水平(LC3-II/I比值升高,P62水平降低,P<0.05)。机制研究表明,PAA可通过靶向调控AMPK/mTOR信号,激活自噬并抑制肠上皮细胞凋亡。 结论 PAA通过AMPK/mTOR介导的自噬激活与肠上皮细胞凋亡途径,保护肠屏障功能和改善DSS诱导的小鼠结肠炎。

Abstract

Objective To investigate the mechanism of poricoic acid A (PAA) for alleviating dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis in mice. Methods Eighteen C57BL/6 mice were randomly divided into control group, DSS-induced colitis model group, and PAA intervention (10 mg/kg) group. The changes in body weight, colon length, disease activity index (DAI), and histopathological scores of the mice were evaluated. In a DSS-induced Caco-2 cell model, the changes in expressions of ZO-1, claudin-1, Bcl-2, Bax, cleaved caspase-3, LC3-II/I, and P62 were detected. Molecular docking and Western blotting were used to analyze the mechanisms underlying the ameliorating effect of PAA on DSS-induced colitis. Results In the mouse models of DSS-induced colitis, PAA significantly ameliorated DSS-induced weight loss, colon shortening, and elevation of DAI scores while reducing colonic IL-1β and TNF-α levels. HE staining showed that PAA obviously alleviated colonic crypt damage, reduced inflammatory cell infiltration, and lowered histopathological scores of the colon. AB-PAS staining revealed significantly increased goblet cell counts in PAA-treated mice compared to those in DSS group. In DSS-induced Caco-2 cells, PAA treatment effectively inhibited DSS-induced downregulation of the tight junction proteins, reduced Bax and cleaved caspase-3 expressions, increased Bcl-2 expression and the LC3-II/I ratio, and decreased P62 expression. Mechanistic study suggested that PAA targeted the AMPK/mTOR pathway to activate autophagy and suppress cell apoptosis. Conclusion PAA protects intestinal barrier function and alleviates DSS-induced colitis in mice by activating AMPK/mTOR-mediated autophagy and inhibiting intestinal epithelial cell apoptosis.

Graphical abstract

关键词

炎症性肠炎 / 茯苓新酸A / 自噬 / 凋亡 / 肠屏障

Key words

inflammatory bowel disease / poricoic acid A / autophagy / apoptosis / intestinal barrier

引用本文

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乔通,尹林,张可妮,牛民主,黄菊,耿志军,李静,胡建国. 茯苓新酸A通过调节AMPK/mTOR介导的自噬来减轻葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠结肠炎[J]. 南方医科大学学报, 2026, 46(01): 131-140 DOI:10.12122/j.issn.1673-4254.2026.01.14

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炎症性肠病(IBD)是一种以慢性肠道炎症和屏障破坏为特征的疾病,其发病与肠上皮细胞自噬功能受损和凋亡过度密切相关1-3。大量研究表明,肠上皮细胞的命运很大程度上取决于自噬与凋亡之间的精细平衡,自噬与凋亡的失衡是导致肠屏障功能障碍的关键环节4-6。临床数据显示,超过80%的IBD患者表现腹痛、血便及体质量下降等症状。反复的炎症发作不仅造成肠道功能持续恶化,还带来沉重的身心与经济负担78。此外,约30%的患者对现有生物制剂应答不佳9,因此亟待探索针对上皮细胞稳态的新型治疗策略。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)作为细胞能量稳态的核心调控因子,可通过抑制mTOR促进保护性自噬,并抑制Caspase-3介导的过度凋亡,已成为IBD潜在治疗靶点10-12。茯苓作为“健脾渗湿药”,早在《神农本草经》中已有记载其在防治肠道疾病方面的显著疗效。现代研究表明,含茯苓的复方(如参苓白术散)可通过调节Th17/Treg平衡缓解实验性结肠炎13。其活性成分茯苓新酸A(PAA)作为一种三萜类成分,在多种模型中显示出抗炎14和自噬调控15等活性。值得注意的是,PAA在肾纤维化和糖尿病模型中均能激活AMPK通路1617,提示其具有跨疾病通路的调控潜力。然而,PAA能否直接调控肠上皮细胞自噬-凋亡平衡(如影响LC3-II)尚不明确,且现有研究多集中于复方18,而PAA单独作用机制仍有待阐明。基于以上背景,本研究提出PAA可能通过AMPK/mTOR通路协调自噬与凋亡,从而改善IBD肠屏障功能。本研究的创新性在于:首次在IBD模型中验证PAA对自噬和凋亡的双向调控作用;综合运用体内外模型阐明其机制,为靶向AMPK/mTOR通路治疗IBD提供新依据。

1 材料和方法

1.1 材料

18只SPF级C57BL/6雄性小鼠(6~8周龄,体质量20~25 g,江苏集萃药康生物科技股份有限公司);Caco-2细胞(中国医学科学院肿瘤细胞库);茯苓新酸(分析标准品,纯度≥98%,上海陶术科技有限公司);DSS(Dextran sulfate sodium,DSS,MW 36~50 000,MP Biomedicals);AB-PAS染色试剂盒(Solarbio);酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒(武汉博士德生物工程公司);抗ZO-1抗体、抗Claudin-1抗体 (Invitrogen);抗Bcl-2抗体、抗Bax抗体、抗LC3B抗体、抗P62抗体、抗p-mTOR抗体(Proteintech);抗C-caspase3抗体(abbkine);抗AMPK抗体、抗p-AMPK抗体、TUNEL细胞凋亡检测试剂(Servicebio);抗mTOR抗体、山羊抗兔IgGH&L(AlexaFlour®555)抗体、山羊抗兔IgGH&L(FITC)、山羊抗小鼠IgGH&L(FITC)(Abcam);辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔/小鼠IgG(中杉金桥);快速制胶试剂盒(雅酶);BCA蛋白试剂盒(碧云天);SBI-0206965(MCE)。

1.2 方法

1.2.1 DSS诱导动物模型建立及分组

将18只C57BL/6雄性小鼠随机分为对照组(WT)、DSS模型组(DSS)及PAA干预组(PAA),6只/组。对照组:自由饮水+每日灌胃含0.1% DMSO的生理盐水(100 μL);DSS组:自由饮用2.5% DSS从第1天至第7天,第8天更换回正常饮用水,直至第11天,灌胃干预同对照组。PAA组:DSS处理同模型组+每日灌胃10 mg/kg PAA(溶解于含0.1% DMSO的生理盐水,100 μL)。第11天处死小鼠,取小鼠结肠组织,所有结肠组织都进行长度测量。测量后将结肠沿中轴线抛开,一半保存于-80 ℃用作分子生物学检测,另外一半放置在福尔马林中浸泡用于组织病理学检测。本实验经蚌埠医科大学伦理委员会批准(伦理批号:伦动科批字〔2024〕第369号)。

1.2.2 Caco-2细胞培养及分组处理

采用MEM完全培养基(组成为:20%热灭活胎牛血清,1%抗生素混合液)培养Caco-2单层细胞,培养环境严格控制在37 ℃恒温、5% CO₂平衡气体及饱和湿度条件下。每48 h更换新鲜培养基。当细胞融合度达70%~80%时,弃旧培养基,PBS清洗后加入0.25%胰蛋白酶-EDTA消化5 min,加入含血清培养基终止消化,离心(1000 r/min,5 min)收集细胞并重悬为单细胞悬液,以1∶3比例传代培养。将细胞随机分为3组(n=3重复/组),Control组:正常培养基培养24 h;C-DSS组:加入含2% DSS的培养基处理24 h19;C-PAA组:2% DSS与20 μmol/L PAA15共处理24 h;C-PAA+SBI组:C-PAA组的基础上加入5 μmol/L的SBI-020696520

1.2.3 小鼠体质量、结肠长度及疾病活动度的评估

每日记录小鼠体质量变化、粪便形状及便血程度,根据既往报道计算肠炎的疾病活动度指数(DAI)评分标准评估肠炎症状21。取检当天测量并记录小鼠直肠近肛门处到回盲部的结肠长度。

1.2.4 AB-PAS染色以及HE染色评估小鼠结肠组织病理变化

将小鼠结肠组织塑形为瑞士卷式结构,经梯度脱水处理后进行石蜡浸渍包埋,最终制备成组织学分析用蜡块22。随后使用石蜡切片机将蜡块制成厚度为3 μm的石蜡切片。AB-PAS染色:将石蜡切片依次浸入二甲苯脱蜡,梯度乙醇(100%、95%、80%)水化至纯水。然后将切片浸入1%过碘酸溶液8 min,避光条件下用Schiff试剂染色20 min,复染苏木精1 min后,经梯度乙醇脱水,最后用中性树脂进行封片。HE染色:将石蜡切片依次浸入二甲苯脱蜡,梯度乙醇(100%、95%、80%)水化至纯水。切片浸入苏木精染液8 min,用1%分化液化2 s,流水冲洗后以氨水返蓝,以及浸入伊红染液2 min,再经梯度乙醇脱水(80%、95%、100%)组织透明化处理采用梯度二甲苯渗透方案,封固使用环氧树脂包埋剂。基于全自动数字切片扫描系统获取高分辨率影像数据,运用图像分析软件定量评估黏膜损伤指数,执行双盲法组织学评分。评分标准23如下:根据组织病理学改变的程度,该评分标准将病变严重程度分为0至4分,具体描述如下:0分:组织未见炎症反应,也无隐窝结构损伤。1分:表现为基底层中约三分之一隐窝出现损伤,黏膜层可见少量炎症细胞浸润。2分:基底层约三分之二的隐窝受损,黏膜下层可见中等量炎症细胞浸润。3分:隐窝缺失严重,大量炎症细胞浸润并穿透肠道壁全层。4分:隐窝结构完全消失,肠绒毛结构出现严重紊乱。

1.2.5 ELISA检测小鼠结肠组织炎症因子的表达情况

将保存于-80 ℃冰箱中的结肠组织取出后,需预先在配制的裂解液中加入磷酸酶抑制剂和蛋白酶抑制剂,随后按照每100 mg组织对应1 mL RIPA裂解液的比例进行裂解处理。结肠组织经机械均质化处理后,于12 000 r/min条件下离心10 min获取上清液。依照ELISA试剂盒标准化流程,采用酶标仪测定450 nm波长处吸光度值,通过标准化校准曲线计算促炎细胞因子白细胞介素-1β(IL-1β)与肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的蛋白浓度。

1.2.6 免疫荧光检测PAA对肠屏障的保护以及自噬蛋白的表达

石蜡切片经梯度脱蜡复水处理后,采用热诱导抗原修复技术进行表位暴露。经去离子水漂洗后,以5%牛血清白蛋白(BSA)封闭非特异性结合位点60 min,分别孵育特异性一抗[紧密连接蛋白ZO-1(1∶200)、Claudin-1(1∶400)、自噬标志物LC3B(1∶500)]于4℃湿盒内过夜。次日复温后,应用磷酸盐缓冲液(PBS)行三次循环洗涤(5 min/次),继而避光条件下孵育荧光标记二抗[FITC标记山羊抗兔IgG(1∶1000)、Alexa Fluor®555标记山羊抗小鼠IgG(1∶1000)]120 min。核染色采用DAPI(1 μg/ mL)孵育8 min,PBS清洗后以抗淬灭封片剂固载样本,最终通过Leica倒置荧光显微镜进行多通道图像采集。Caco-2细胞样本依次完成4%多聚甲醛固定(30 min)、0.2% Triton X-100膜通透(15 min)及5% BSA封闭(30 min)预处理流程,后续染色步骤同结肠组织。

1.2.7 TUNEL染色观察PAA对肠上皮细胞凋亡的改善作用

石蜡切片和固定后的Caco-2细胞按照依据TUNEL细胞凋亡检测试剂盒标准化流程执行染色实验,染色终止后使用抗荧光淬灭封片剂固载样本,采用Leica倒置荧光显微镜多视野随机捕获图像。每组通过双盲法选取6张代表性图像,应用ImageJ图像分析系统进行半定量评估,细胞凋亡指数(细胞凋亡率(%)=(凋亡细胞数/总细胞数)×100%)。

1.2.8 Western blotting检测紧密连接蛋白、凋亡相关蛋白、自噬蛋白以及通路蛋白的表达水平

使用RIPA裂解液(含磷酸酶抑制剂和蛋白酶抑制剂)对小鼠结肠黏膜组织与Caco-2细胞进行裂解。裂解后的细胞悬液于4 ℃条件下以12 000 r/min离心10 min,最终收集含有总蛋白的上清液。采用BCA法对总蛋白浓度进行定量分析,随后与蛋白上样缓冲液按比例混合,调整至1×终浓度体系,经100 ℃沸水浴热变性处理10 min制备成变性蛋白样品。使用快速制胶盒配制凝胶,于200 V电泳30 min,蛋白经转膜转移至PVDF膜上,再使用5%的脱脂牛奶封闭1 h,与一抗(ZO-1,1∶1000;Claudin-1,1∶1000;Bcl-2,1∶1000;Bax,1∶2000;C-caspase3,1∶1000;p62,1∶1000;LC3II/I,1∶1000; p-AMPK,1∶500;AMPK,1∶500;p-mTOR,1∶500;mTOR,1∶1000;β-actin,1∶3000)进行孵育。4 ℃过夜后使用辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔/小鼠IgG(1∶3000)孵育,最后经底物显色并采集图片。

1.2.9 分子对接

通过PubChem数据库(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)检索目标生物活性成分的二维化学结构(SDF格式)作为对接配体,同时从PDB数据库(https://www.rcsb.org/)获取靶标蛋白的高分辨率晶体结构作为受体。基于CB-Dock2分子对接平台的自动化流程,对配体-受体复合物进行结合构象预测及结合自由能(ΔG)计算24

1.2.10 统计学分析

利用软件SPSS26.0对以上实验数据进行分析统计,计量资料以均数±标准差表示,组间差异比较采用单因素方差分析或t检验,以P<0.05时认为差异具有统计学意义。本研究动物实验样本量通过预实验确定。基于预实验中DSS组与对照组结肠长度差异(2.0±0.4 cm,Cohen's d=5.0),通过G*Power软件(α=0.05, Power=80%)计算得出最小样本量为5只/组。最终设定6只/组以提升统计稳定性并参考同类研究。实验完成后,我们进一步对如结肠长度进行事后检验效能分析,结肠长度方面(DSS组 vs PAA组)实际差异:1.0 cm(DSS组 6.6±0.294 vs PAA组7.6±0.298),效应量Cohen's d=3.38(合并SD=0.296),检验效能:>99.9%(α=0.05,双样本t检验)上述样本量设计与同类研究样本量的选取保持一致。

2 结果

2.1 PAA干预缓解DSS诱导的小鼠结肠炎症状

DSS干预显著诱发结肠炎特征性病理改变:与对照组相比,模型组小鼠自干预第4天起出现体质量下降(P<0.05,图1A),同时DAI)持续升高(P<0.05,图1B)。PAA干预缓解了体质量下降趋势(P<0.05),并有效抑制DAI评分的升高(P<0.05)。解剖学结果显示,DSS模型组结肠长度较对照组明显缩短(P<0.05),而PAA组结肠长度较模型组恢复(P<0.05,图1C、D)。

2.2 PAA干预缓解了DSS诱导的肠道炎症

ELISA检测结果显示:与对照组相比,DSS组结肠组织中IL-1β和TNF-α浓度升高(P<0.05);而PAA组这两种炎症因子水平较DSS组降低(P<0.05,图2A、B)。AB-PAS染色分析表明:DSS组结肠杯状细胞数量较对照组减少,酸性黏液蛋白分泌明显下降,中性黏液蛋白分泌则异常增多;经PAA治疗后,杯状细胞数量及酸性黏液蛋白分泌均恢复,同时中性黏液蛋白分泌量明显减少(图2C)。HE染色显示,DSS组小鼠结肠组织呈现肠绒毛结构紊乱、隐窝严重损伤及大量炎症细胞浸润(图2D),其组织病理学评分高于对照组(P<0.05,图2E);而PAA干预后结肠黏膜结构损伤改善,炎症细胞浸润减少,病理学评分明显下降(P<0.05)。

2.3 PAA干预缓解了DSS诱导的肠屏障的损伤

免疫荧光染色结果表明,DSS组中ZO-1及Claudin-1的细胞膜表达连续性中断,并出现异常胞内聚集(图3A),而这两种蛋白在PAA组的结肠组织中细胞膜定位特征得到了恢复。Western blotting定量检测证实,DSS组ZO-1、Claudin-1蛋白表达量较对照组下降(P<0.05),而PAA治疗组两种蛋白表达量较DSS组均上调(P<0.05,图3B、C)。

2.4 PAA抑制DSS刺激的小鼠肠道细胞凋亡

TUNEL实验结果显示:DSS组小鼠结肠组织中肠上皮细胞凋亡率较对照组增加(P<0.05),而PAA干预后降低(P<0.05,图4A、B)。Western blotting定量分析进一步显示,DSS组促凋亡蛋白Bax和C-caspase3的表达量高于对照组,同时抗凋亡蛋白Bcl-2表达量下降;PAA干预逆转了这些变化,表现为Bax和C-caspase3表达水平降低,同时Bcl-2表达量回升(P<0.05,图4C、D)。

2.5 PAA增强了DSS小鼠肠上皮细胞的自噬

免疫荧光分析显示,与对照组相比,DSS组小鼠肠道细胞中LC3B自噬蛋白的荧光强度降低;而PAA干预后LC3B荧光强度较DSS组增强,表明自噬信号被重新激活(图5A)。Western blotting结果进一步验证:DSS组自噬标志物LC3-II/LC3-I比值下降(P<0.05),同时自噬底物P62蛋白表达水平升高(P<0.05,图5B、C、D);经PAA治疗后,LC3-II/LC3-I比值较DSS组回升(P<0.05),而P62蛋白表达量同步降低(P<0.05)。

2.6 PAA促进了DSS诱导Caco-2细胞的自噬

免疫荧光分析显示,与C-DSS组相比,C-PAA组肠道细胞中自噬蛋白LC3B的荧光信号增强(图6A)。Western blotting检测表明,与对照组相比,C-DSS组LC3-II/LC3-I比值降低(P<0.05),P62蛋白水平升高(P<0.05);经PAA干预后,LC3-II/LC3-I比值较C-DSS组回升(P<0.05),同时P62蛋白水平下降(P<0.05,图6B、C)。

2.7 PAA抑制DSS诱导Caco-2的细胞凋亡

TUNEL染色显示,与C-DSS组相比,C-PAA组Caco-2细胞的凋亡比例降低(P<0.05,图7A、B)。Western blotting检测显示,DSS刺激升高Caco-2细胞促凋亡蛋白(C-caspase3和Bax)表达水平和降低了Bcl-2的表达(P<0.05),而PAA干预逆转了这些蛋白的水平(与C-DSS组相比,P<0.05,图7C、D)。

2.8 PAA恢复DSS诱导的Caco-2细胞紧密连接损伤并上调ZO-1及Claudin-1的膜定位与表达

免疫荧光分析结果表明,DSS处理可破坏Caco-2细胞紧密连接结构,表现为ZO-1和Claudin-1的膜定位连续性中断;而PAA干预后,两种蛋白的膜分布特征恢复(图8A)。通过Western blotting定量分析显示,与对照组相比,C-DSS组ZO-1和Claudin-1蛋白表达水平下降(P<0.05);PAA干预后,ZO-1和Claudin-1的表达量较C-DSS组回升(P<0.05,图8B、C)。

2.9 PAA可能靶向AMPK/mTOR通路调控自噬-凋亡平衡改善结肠炎

分子对接分析显示,PAA与AMPK活性口袋形成稳定结合(结合自由能ΔG=-7.9 kcal/mol;图9A)。Western blotting结果表明,DSS干预抑制AMPK磷酸化(P<0.05),并激活其下游mTOR信号(P<0.05);经PAA干预后,p-AMPK表达量回升(P<0.05),p-mTOR表达量下降(P<0.05,图9B、C)。

2.10 PAA通过调控AMPK/mTOR信号通路改善肠上皮细胞损伤

在Caco-2细胞模型中同样验证了该通路的变化:C-DSS组较对照组AMPK磷酸化水平降低(P<0.05),同时激活下游p-mTOR信号(P<0.05,图10A、B)。经PAA干预后,AMPK磷酸化水平较模型组升高(P<0.05),而p-mTOR表达量降低(P<0.05)。

2.11 PAA通过激活AMPK/mTOR通路来调节Caco-2细胞的自噬与凋亡

免疫荧光染色分析显示,经SBI-0206965处理后的C-PAA组细胞,其LC3B蛋白荧光强度表达降低(图11A)。Western blotting分析进一步表明,该抑制剂处理导致自噬相关指标发生变化:LC3-II/LC3-I比值降低(P<0.05),同时P62蛋白表达升高(P<0.05,图11B、C)。此外,SBI-0206965的加入还逆转了PAA的抗凋亡作用,TUNEL染色发现C-PAA+SBI组细胞凋亡数量增多(P<0.05,图11D、E),促凋亡蛋白(C-caspase3和Bax)表达上调,而抗凋亡蛋白Bcl-2表达则降低(P<0.05,图11F、G)。

3 讨论

本研究首次证实茯苓新酸A(PAA)对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的肠炎具有显著缓解作用。动物模型研究表明,PAA治疗可有效改善DSS小鼠的病理表型,具体表现为:体质量下降趋势逆转、结肠长度缩短缓解,以及DAI)评分下降。组织病理学评估进一步揭示,PAA通过三重机制改善肠黏膜完整性:重建隐窝-绒毛结构;上调紧密连接蛋白表达;促进杯状细胞再生。这些发现共同提示,PAA可能通过多靶点协同作用干预肠炎病理进程。

促炎因子IL-1β和TNF-α的过度释放被证实是DSS诱导肠炎的核心特征25。本研究显示,DSS刺激显著升高结肠组织中IL-1β和TNF-α水平,而PAA干预后其表达显著降低,这一发现与Zhang26团队报道的茯苓三萜类成分可通过抑制PI3K/AKT通路抑制炎症的机制形成功能互补。值得注意的是,TNF-α不仅驱动炎症反应,还可通过破坏紧密连接蛋白ZO-1的膜定位,加剧肠屏障通透性27。本研究发现,PAA可能通过调控促炎因子表达介导其肠屏障修复效应。肠屏障功能障碍可直接导致肠黏膜通透性增加,导致肠道内有害物质(如细菌毒素)渗入黏膜下层,进一步引发炎症扩散和组织损伤28。DSS处理可诱导Caco-2细胞紧密连接蛋白ZO-1和Claudin-1的膜定位紊乱及表达下调,而PAA干预通过维持两种关键蛋白的膜分布稳定性,有效保护肠上皮屏障结构完整性。上述结果证实PAA通过"炎症抑制-屏障加固"的双轨策略实现肠黏膜保护,这种多维度作用模式与肠屏障"损伤-修复"动态平衡理论高度吻合。

肠上皮细胞凋亡失衡是肠炎病理损伤的关键环节29。本研究显示,体内外DSS刺激显著上调促凋亡蛋白Bax和C-caspase3的表达,同时下调抗凋亡蛋白Bcl-2,导致肠上皮细胞凋亡率升高,经PAA处理的DSS诱导小鼠结肠上皮细胞及Caco-2细胞中,抗凋亡蛋白Bcl-2表达上调,促凋亡蛋白Bax和C-caspase3表达下降,凋亡率显著降低。上述结果证实PAA通过抑制肠上皮细胞凋亡保护肠屏障功能,为治疗IBD提供了新方向。Zhao等31在肾纤维化模型中发现PAA抑制肾细胞凋亡30,与本研究在肠炎模型中发现PAA抑制肠道细胞凋亡一致。自噬作为细胞存活的重要调控机制,可通过清除受损细胞器及错误折叠蛋白抑制凋亡信号。LC3B和P62是自噬进行的关键标志物32:LC3-II/I比值的升高反映了细胞自噬的进行;P62蛋白的减少指示自噬底物降解,二者联合分析可准确评估自噬活性动态33。本研究中,DSS干预导致自噬标志物LC3-II/I比值下降及P62堆积,表明自噬流受阻;而PAA干预显著恢复自噬活性(LC3-II/I升高、P62降解),从而抑制凋亡,该结果与Hany团队提出的“自噬-凋亡交互调控”理论相契合34,与本研究结果一致。上述证据表明,PAA通过激活保护性自噬,有效减少了DSS诱导的肠炎模型中肠道细胞的凋亡。

为进一步解析自噬激活的分子基础,本研究聚焦于AMPK/mTOR这一经典调控通路35。Liu等36在糖尿病肾病模型中发现,AMPK活化通过抑制mTOR信号促进自噬并抑制凋亡,提示该通路在多器官保护中的普适性。分子对接结果显示,PAA与AMPK激酶结构域的结合能达-7.9 kcal/mol,提示其可能作为变构激活剂发挥作用。Western blotting证实,PAA处理显著激活AMPK磷酸化并抑制mTOR信号。这一发现与Liu团队在糖尿病肾病模型中的研究形成机制呼应36,共同揭示了AMPK/mTOR通路在跨器官保护中的枢纽地位。从功能层面,AMPK激活可解除mTOR对自噬起始复合体(ULK1)的抑制作用,促进自噬体形成并加速底物降解。该结果不仅验证了AMPK/mTOR通路的核心调控作用,也为阐释PAA的多器官保护效应提供了统一理论框架15-17。为验证PAA是否通过AMPK/mTOR通路介导其保护作用,我们采用AMPK特异性抑制剂SBI-0206965进行干预。结果显示,抑制AMPK信号显著逆转了PAA对自噬的激活(LC3-II/I比值降低、P62积累)及其抗凋亡作用(Bcl-2下降,Bax与C-caspase3上升)(图11)。这表明PAA的保护作用依赖于AMPK通路激活,与既往在肾纤维化和糖尿病模型中的研究一致1617,进一步支持AMPK/mTOR通路在PAA调控肠上皮细胞自噬-凋亡平衡中的核心机制。

本研究首次将传统中药“健脾渗湿”理论与AMPK/mTOR介导的自噬调控机制相关联,为茯苓的药效物质基础研究提供了新视角。相较于现有生物制剂(如抗TNF-α单抗),PAA作为天然三萜类化合物展现出独特优势:低毒性特征;多靶点协同作用(同时调控炎症、凋亡和自噬通路);通过宿主细胞稳态重建实现持久疗效。这些特性使其在开发新型IBD治疗药物方面具有重要潜力。

尽管取得创新性发现,本研究仍存在三方面局限:其一,动物实验采用固定剂量(10 mg/kg),缺乏剂量梯度与时效关系研究;其二,机制研究集中于AMPK/mTOR轴,尚未阐明其与NF-κB、NLRP3等已知炎症通路的交互作用;其三,未考察PAA对肠道菌群-宿主互作的影响,而菌群代谢物(如短链脂肪酸)可能参与自噬调控37。后续研究可结合类器官共培养模型与空间多组学技术,系统解析PAA的"免疫-代谢-微生物"多维调控网络。

综上所述,本研究构建了PAA缓解DSS诱导肠炎的完整机制链条:通过激活AMPK/mTOR通路增强自噬活性→清除受损细胞器并抑制Caspase级联反应→降低肠上皮细胞凋亡率→修复紧密连接蛋白网络→重建肠屏障功能。这一“自噬调控-凋亡抑制-屏障修复”的三联机制,不仅深化了对茯苓活性成分药理作用的认识,也为开发基于宿主细胞稳态调控的IBD治疗策略提供了理论依据。后续需开展药代动力学研究及临床前安全性评估,加速PAA的转化应用进程。

参考文献

[1]

Saha K, Subramenium Ganapathy A, Wang A, et al. Autophagy reduces the degradation and promotes membrane localization of occludin to enhance the intestinal epithelial tight junction barrier against paracellular macromolecule flux[J]. J Crohns Colitis, 2023, 17(3): 433-49. doi:10.1093/ecco-jcc/jjac148

[2]

Xu J, Li S, Jin W, et al. Epithelial Gab1 calibrates RIPK3-dependent necroptosis to prevent intestinal inflammation[J]. JCI Insight, 2023, 8(6): e162701. doi:10.1172/jci.insight.162701

[3]

Tran S, Juliani J, Fairlie WD, et al. The emerging roles of autophagy in intestinal epithelial cells and its links to inflammatory bowel disease[J]. Biochem Soc Trans, 2023, 51(2): 811-26. doi:10.1042/bst20221300

[4]

Zhang Y, Li XZ, Li YT, et al. DNA damage-regulated autophagy modulator 1 (DRAM1) mediates autophagy and apoptosis of intestinal epithelial cells in inflammatory bowel disease[J]. Dig Dis Sci, 2021, 66(10): 3375-90. doi:10.1007/s10620-020-06697-2

[5]

Chen SL, Li CM, Li W, et al. How autophagy, a potential therapeutic target, regulates intestinal inflammation[J]. Front Immunol, 2023, 14: 1087677. doi:10.3389/fimmu.2023.1087677

[6]

Khan S, Mentrup HL, Novak EA, et al. Cyclic GMP-AMP synthase contributes to epithelial homeostasis in intestinal inflammation via Beclin-1-mediated autophagy[J]. FASEB J, 2022, 36(5): e22282. doi:10.1096/fj.202200138r

[7]

Gorrepati VS, Soriano C, Johri A, et al. Abdominal pain and anxious or depressed state are independently associated with weight loss in inflammatory bowel disease[J]. Crohns Colitis 360, 2020, 2(2): otaa047. doi:10.1093/crocol/otaa047

[8]

Oligschlaeger Y, Yadati T, Houben T, et al. Inflammatory bowel disease: a stressed "gut/feeling"[J]. Cells, 2019, 8(7): E659. doi:10.3390/cells8070659

[9]

Goll R, Moe ØK, Johnsen KM, et al. Pharmacodynamic mechanisms behind a refractory state in inflammatory bowel disease[J]. BMC Gastroenterol, 2022, 22(1): 464. doi:10.1186/s12876-022-02559-5

[10]

Yibcharoenporn C, Muanprasat C, Moonwiriyakit A, et al. AMPK in intestinal health and disease: a multifaceted therapeutic target for metabolic and inflammatory disorders[J]. Drug Des Devel Ther, 2025, 19: 3029-58. doi:10.2147/dddt.s507489

[11]

Olivier S, Diounou H, Pochard C, et al. Intestinal epithelial AMPK deficiency causes delayed colonic epithelial repair in DSS-induced colitis[J]. Cells, 2022, 11(4): 590. doi:10.3390/cells11040590

[12]

Accordi B, Galla L, Milani G, et al. AMPK inhibition enhances apoptosis in MLL-rearranged pediatric B-acute lymphoblastic leukemia cells[J]. Leukemia, 2013, 27(5): 1019-27. doi:10.1038/leu.2012.338

[13]

曹霞, 邱 榕, 陶云平, . 基于Th17/Treg平衡的调节探讨参苓白术散治疗溃疡性结肠炎的疗效及作用机制[J]. 中药材, 2025, 48(1):237-41.

[14]

Zhang L, Yin M, Feng X, et al. Anti-inflammatory activity of four triterpenoids isolated from Poriae cutis [J]. Foods, 2021, 10(12): 3155. doi:10.3390/foods10123155

[15]

Jin Q, Yin JZ, Liu ZZ. Poricoic acid A promotes angiogenesis and myocardial regeneration by inducing autophagy in myocardial infarction[J]. Tissue Cell, 2024, 88: 102401. doi:10.1016/j.tice.2024.102401

[16]

Chen DQ, Wang YN, Vaziri ND, et al. Poricoic acid A activates AMPK to attenuate fibroblast activation and abnormal extracellular matrix remodelling in renal fibrosis[J]. Phytomedicine, 2020, 72: 153232. doi:10.1016/j.phymed.2020.153232

[17]

Wu YW, Xu YC, Deng HH, et al. Poricoic acid a ameliorates high glucose-induced podocyte injury by regulating the AMPKα/FUNDC1 pathway[J]. Mol Biol Rep, 2024, 51(1): 1003. doi:10.1007/s11033-024-09921-8

[18]

程 扬, 宾东华, 尹园缘, . 参苓白术散对克罗恩病大鼠肠道炎症及PI3K/Akt信号通路的影响[J]. 中医药导报, 2024, 30(4): 30-4.

[19]

Roselli M, Maruszak A, Grimaldi R, et al. Galactooligosaccharide treatment alleviates DSS-induced colonic inflammation in caco-2 cell model[J]. Front Nutr, 2022, 9: 862974. doi:10.3389/fnut.2022.862974

[20]

Paquette M, El-Houjeiri L, Zirden LC, et al. AMPK-dependent phosphorylation is required for transcriptional activation of TFEB and TFE3[J]. Autophagy, 2021, 17(12): 3957-75. doi:10.1080/15548627.2021.1898748

[21]

Wirtz S, Popp V, Kindermann M, et al. Chemically induced mouse models of acute and chronic intestinal inflammation[J]. Nat Protoc, 2017, 12(7): 1295-309. doi:10.1038/nprot.2017.044

[22]

张 敏, 刘生宝, 张 诺, . 改进型“瑞士卷”法在小鼠肠道组织切片中的应用[J]. 中华病理学杂志, 2024, 53(4): 393-7.

[23]

Li CL, Liu MG, Deng L, et al. Oxyberberine ameliorates TNBS-induced colitis in rats through suppressing inflammation and oxidative stress via Keap1/Nrf2/NF‑κB signaling pathways[J]. Phytomedicine, 2023, 116: 154899. doi:10.1016/j.phymed.2023.154899

[24]

韩康宁, 胡俊杰, 李 娟, . 二妙四土汤调控JAK/STAT通路治疗湿热型湿疹大鼠的药效与作用机制[J]. 中国实验方剂学杂志, 2025, 31(9): 37-47.

[25]

Gareb B, Otten AT, Frijlink HW, et al. Review: local tumor necrosis factor-α inhibition in inflammatory bowel disease[J]. Pharmaceutics, 2020, 12(6): E539. doi:10.3390/pharmaceutics12060539

[26]

邵荣瑢, 杨 子, 张文静, . 茯苓酸缓解小鼠克罗恩病:基于抑制PPII3K/AKT信号通路拮抗肠上皮细胞凋亡[J]. 南方医科大学学报, 2023, 43(6): 935-42.

[27]

牛民主, 殷丽霞, 段 婷, . 川续断皂苷Ⅵ通过抑制PI3K/AKT/NF-κB通路拮抗肠上皮细胞凋亡缓解TNBS诱导的小鼠克罗恩病样结肠炎[J]. 南方医科大学学报, 2024, 44(12): 2335-46.

[28]

Robles-Vera I, Jarit-Cabanillas A, Brandi P, et al. Microbiota translocation following intestinal barrier disruption promotes Mincle-mediated training of myeloid progenitors in the bone marrow[J]. Immunity, 2025, 58(2): 381-96. e9. doi:10.1016/j.immuni.2024.12.012

[29]

Subramanian S, Geng H, Tan X. Cell death of intestinal epithelial cells in intestinal diseases. Sheng Li Xue Bao. 2020. 72(3): 308-24.

[30]

Zhao H, Liu T, Yang CE, et al. Poricoic acid A attenuates renal fibrosis by inhibiting endoplasmic reticulum stress-mediated apoptosis[J]. Braz J Med Biol Res, 2024, 57: e14249. doi:10.1590/1414-431x2024e14249

[31]

Liu SS, Jiang TX, Bu F, et al. Molecular mechanisms underlying the BIRC6-mediated regulation of apoptosis and autophagy[J]. Nat Commun, 2024, 15(1): 891. doi:10.1038/s41467-024-45222-1

[32]

Langer R, Neppl C, Keller MD, et al. Expression analysis of autophagy related markers LC3B, p62 and HMGB1 indicate an autophagy-independent negative prognostic impact of high p62 expression in pulmonary squamous cell carcinomas[J]. Cancers: Basel, 2018, 10(9): E281. doi:10.3390/cancers10090281

[33]

Cui Y, Cao X, Zhang Y, et al. Protein phosphatase 1 regulatory subunit 15 A (PPP1R15A) promoted the progression of gastric cancer by activating cell autophagy under energy stress[J]. J Exp Clin Cancer Res, 2025, 44(1): 52. doi:10.1186/s13046-025-03320-y

[34]

Arab HH, Al-Shorbagy MY, Saad MA. Activation of autophagy and suppression of apoptosis by dapagliflozin attenuates experimental inflammatory bowel disease in rats: Targeting AMPK/mTOR, HMGB1/RAGE and Nrf2/HO-1 pathways[J]. Chem Biol Interact, 2021, 335: 109368. doi:10.1016/j.cbi.2021.109368

[35]

Wang Y, Liu Z, Shu S, et al. AMPK/mTOR signaling in autophagy regulation during cisplatin-induced acute kidney injury[J]. Front Physiol, 2020, 11: 619730. doi:10.3389/fphys.2020.619730

[36]

Liu H, Wang Q, Shi G, et al. Emodin ameliorates renal damage and podocyte injury in a rat model of diabetic nephropathy via regulating AMPK/mTOR-mediated autophagy signaling pathway[J]. Diabetes Metab Syndr Obes, 2021, 14: 1253-66. doi:10.2147/dmso.s299375

[37]

Zafar H, Saier MH Jr. GutBacteroidesspecies in health and disease[J]. Gut Microbes, 2021, 13: 1848158. doi:10.1080/19490976.2020.1848158

基金资助

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安徽省卫生健康委科研项目(AHWJ2024Aa40007)

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