青蒿琥酯：减弱TLR4/MD2信号以减轻心脏纤维化

　　

青蒿琥酯：减弱 TLR4/MD2 信号传导以缓解心脏纤维化

拉尔斯?科赫 1，康拉德?赫夫特 1,2，拉斐尔?克拉曼 1,2?
《信号转导与靶向治疗》（2025 年）10:46；https://doi.org/10.1038/s41392-025-02131-z

近期，发表于《细胞》杂志的一项研究中，Zhang、Thai 等人对诱导多能干细胞（iPSC）来源的心脏成纤维细胞进行了高通量药物筛选，确定青蒿琥酯为一种强效的抗纤维化化合物。从作用机制上讲，青蒿琥酯干扰 Toll 样受体 4（TLR4）/ 髓样分化蛋白 2（MD2）信号复合物的形成，从而抑制促纤维化基因的表达，这使其成为心力衰竭药物再利用的一个有前景的候选药物。

青蒿琥酯是青蒿素的衍生物，青蒿素是从青蒿中提取的天然化合物，是治疗重症疟疾的一线药物。2015 年，青蒿素的发现荣获诺贝尔医学奖。其作用机制主要是通过与红细胞中的血红素结合产生活性氧物质，破坏疟原虫的蛋白质和膜结构。除治疗疟疾外，青蒿琥酯还显示出对多种癌症的疗效，以及抗病毒和抗炎作用。然而，其对心脏纤维化的影响此前尚未得到研究。

Zhang、Thai 等人研究了青蒿琥酯对经多种促纤维化因子（包括血管紧张素 II、结缔组织生长因子（CTGF）、白细胞介素 11（IL11）、血小板衍生生长因子 BB（PDGFBB）、转化生长因子 β1（TGFβ1）、腱生蛋白 C（TNC）和内皮素 1（ET1））刺激的 iPSC 来源的报告成纤维细胞中肌成纤维细胞活化的影响。青蒿琥酯处理显著降低了所有损伤刺激下 α 平滑肌肌动蛋白 2（ACTA2）的表达。在转化生长因子 β（TGFβ）处理后，青蒿琥酯还抑制了成纤维细胞的增殖、迁移、凝胶收缩和胶原蛋白分泌。在用青蒿琥酯处理人原代心脏成纤维细胞后，在转化生长因子 β1（TGF-β1）和白细胞介素 11（IL-11）刺激下，纤维化相关蛋白呈剂量依赖性减少，病变的肌成纤维细胞也表现出类似的反应。

纤维化是损伤后细胞外基质（ECM）过度沉积的过程，会破坏多个器官的组织结构，最终导致器官衰竭。在心脏中，细胞外基质的沉积最初有助于维持组织完整性，防止心脏破裂。然而，过量的细胞外基质积累会逐渐破坏组织结构，导致进行性心力衰竭。尽管心力衰竭的治疗近年来取得了一些进展，但仍存在未满足的临床需求，即开发更有效的治疗方法，以补充现有的 “四联疗法”。在多年针对心肌细胞的研究失败后，心脏纤维化成为心力衰竭治疗中一个有吸引力的新靶点，无论是射血分数保留还是降低的心力衰竭患者均适用。

接下来，研究人员评估了青蒿琥酯在两种主动脉弓缩窄（TAC）小鼠模型中的作用。在预防性治疗方案中，手术后立即腹腔注射青蒿琥酯；在治疗性方案中，手术后四周开始治疗。在这两种模型中，接受青蒿琥酯治疗的小鼠均表现出胶原沉积减少、左心室射血分数得以保留，以及舒张功能障碍减轻。在心肌梗死模型中也观察到了类似的保护作用，在损伤后三天开始给予青蒿琥酯治疗。随后，研究人员对接受 TAC 损伤并经青蒿琥酯治疗的小鼠进行了单核 RNA 测序（snRNA-seq），观察到青蒿琥酯逆转了与损伤相关的成纤维细胞极化，伪时间分析以及肌成纤维细胞相关基因（如 Postn 和 Tgfβ1）显著减少证实了这一点。

基于表型的无偏倚通路药物筛选最近已成为一类新药研发的重要方法。然而，由于人原代心脏成纤维细胞来源稀缺，高通量药物筛选受到限制，导致大多数筛选依赖小鼠成纤维细胞，尽管种间存在显著差异。Zhang 等人此前开发了一种从人诱导多能干细胞（iPSCs）中获取心脏成纤维细胞的方法，有效地提供了无限来源的人心脏成纤维细胞。

在此平台基础上，Zhang、Thai 等人对约 5000 种化合物进行了高通量筛选，在人 iPSC 来源的心脏成纤维细胞上测试了七种不同浓度。为了能够实时监测肌成纤维细胞的活化，他们利用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术，用荧光团 Clover2 标记肌成纤维细胞标志物 ACTA2，创建了报告细胞系。同时，通过 Hoechst 染色评估细胞活力。随后，他们选择了 20 种能显著降低 ACTA2 表达且对成纤维细胞活力影响最小的化合物，并在 iPSC 来源的心肌细胞和内皮细胞上进行了反向筛选，评估收缩速度和细胞活力。结果发现，抗疟疾药物青蒿琥酯成为首选候选药物，它能强烈抑制 ACTA2 表达，且对所有测试细胞类型均未观察到毒性。

Toll 样受体（TLRs）是一类蛋白质，主要因其在先天免疫系统中的关键作用而被认知。然而，最近的研究强调了它们通过识别损伤相关分子模式（DAMPs）（如细胞外基质蛋白腱生蛋白 - C）对成纤维细胞活化的促进作用。配体结合后，Toll 样受体发生构象变化，激活促炎和促纤维化的细胞内信号通路。已有报道称，青蒿琥酯在脂多糖（LPS）刺激后可抑制巨噬细胞中的 Toll 样受体 4（TLR4）信号通路，这解释了青蒿琥酯在脓毒症模型中的保护作用。髓样分化蛋白 2（MD2）作为共受体，与 TLR4 一起在配体结合时形成活性信号受体复合物。

Zhang、Thai 等人证明，在人心脏成纤维细胞中，通过小干扰 RNA（siRNA）敲低 MD2 或 TLR4，可降低 ACTA2、I 型胶原蛋白 α1 链（COL1A1）和 CTGF 的表达。利用表面等离子共振技术，他们证实了青蒿琥酯与 MD2 直接结合。此外，计算机模拟预测青蒿琥酯可稳定 MD2 中与 TLR4 结合相关的残基，这一发现随后通过色氨酸荧光测定法得到证实。研究人员还利用原位邻近连接测定法，以及在过表达 MD2 和 TLR4 的人胚肾（HEK）细胞系中进行的免疫共沉淀实验，进一步证实青蒿琥酯可抑制 MD2 与 TLR4 的相互作用。与此观察结果一致，青蒿琥酯在 LPS 和 TGFβ1 刺激后均抑制了细胞外调节蛋白激酶（ERK）的磷酸化，ERK 是 TLR4/MD2 的主要下游信号通路（图 1）。

为了研究 TLR4/MD2 受体复合物的下游促纤维化效应，研究人员对经 TGFβ1 处理（有无青蒿琥酯处理）的人原代心脏成纤维细胞进行了染色质可及性分析（ATAC-seq）。青蒿琥酯抑制了 TGFβ1 诱导的关键纤维化基因位点（包括 COL1A1、纤连蛋白 1（FN1）或 CTGF）的染色质可及性。无监督的基序富集分析显示，ERK 的下游效应物 —— 激活蛋白 1（AP-1）家族的表达显著下调。随后，在原代成纤维细胞中验证了 AP-1 的主要成分 cFOS 的下调。

综上所述，Zhang、Thai 等人证明青蒿琥酯是一种强效的抗纤维化药物，在治疗和预防环境中均能维持心脏功能。从机制上讲，青蒿琥酯与共受体 MD2 结合，变构抑制其与 TLR4 的相互作用，从而阻断下游促纤维化信号通路，这使得青蒿琥酯成为治疗心脏纤维化和心力衰竭的药物再利用的一个极具吸引力的候选药物。

致谢

本文作者感谢亚琛工业大学临床科学家和启动基金（139/21）对康拉德?赫夫特的支持。这项工作还得到了德国研究基金会（DFG）的资助（SFBTRR219 [322900939]、CRU344 [4288578857858]、CRU5011 [445703531]）、欧洲研究理事会（ERC-COG 101043403，ERC-PoC101138549）、Else Kroener Fresenius 基金会（EKFS）、荷兰肾脏基金会（DKF）、TASKFORCE EP1805 和 Kolff 高级人才资助 113351、德国联邦教育与研究部（BMBF）电子医学联盟 Fibromap、BMBF 联盟 CureFib、欧洲心血管研究联盟（ERA-CVD）MENDAGE 联盟（BMBF 01KL1907）、荷兰科学研究组织（NWO）VIDI 基金（09150172010072）、勒迪克基金会（Leducq Foundation）授予的 ImmunoFib-HF 和 COMET 项目资助，以上所有资助均授予拉斐尔?克拉曼。图 1 由 BioRender 制作。克拉曼，R.（2024 年）https://BioRender.com/f63o168。

作者贡献

拉尔斯?科赫撰写了手稿。拉尔斯?科赫和拉斐尔?克拉曼绘制了图表。拉斐尔?克拉曼和康拉德?赫夫特对手稿进行了修订。所有作者均阅读并批准了本文。

资金支持

本文的开放获取由 Projekt DEAL 资助并组织。

其他信息

利益冲突：拉尔斯?科赫无利益冲突。康拉德?赫夫特是 Sequantrix GmbH 公司的联合创始人兼股东，拉斐尔?克拉曼是 Sequantrix GmbH 公司的创始人、股东和董事会成员；是 Hybridize Therapeutics 公司科学顾问委员会成员；曾从拜耳、中外制药、辉瑞、罗氏、基因泰克、礼来、安进、诺和诺德和葛兰素史克获得顾问委员会和演讲的酬金；并获得了 Travere Therapeutics、Galapagos、诺和诺德和 AskBio 的研究资助。

参考文献

1. Zhang, H. 等。心脏纤维化的多尺度药物筛选确定 MD2 为治疗靶点. 《细胞》187 卷，7143 - 7163.e22 页（2024 年）。

2. Zhang, H. 等。从人诱导多能干细胞生成静息态心脏成纤维细胞用于心脏纤维化的体外建模. 《循环研究》125 卷，552 - 566 页（2019 年）。

3. Ruwizhi, N., Maseko, R. B. & Aderibigbe, B. A. 青蒿琥酯治疗效果的最新进展. 《pharmaceutics》14 卷，504 页（2022 年）。

4. Plikus, M. V. 等。成纤维细胞：健康与疾病中的起源、定义和功能. 《细胞》184 卷，3852 - 3872 页（2021 年）。

5. Kuang, M. 等。青蒿琥酯通过 TRAF6 - beclin1 - PI3KC3 通路抑制 TLR4 介导的自噬激活，减轻巨噬细胞促炎细胞因子的释放. 《细胞生理学与生物化学》47 卷，475 - 488 页（2018 年）。

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