栀子苷通过抑制胰蛋白酶原激活介导的CBS蛋白水解重塑转硫代谢通路缓解急性胰腺炎

《Redox Biology》：Geniposide, a potential therapeutical candidate for acute pancreatitis, inhibited trypsinogen-activated CBS degradation and remodeled transsulfuration metabolic flux

本研究针对急性胰腺炎（AP）缺乏靶向治疗药物的临床难题，揭示了胰蛋白酶原异常激活导致胱硫醚β-合成酶（CBS）蛋白水解修饰的关键病理机制。研究人员发现天然产物栀子苷（GE）能有效抑制胰蛋白酶原激活，减少CBS酶切形式生成，从而重塑转硫代谢通路（增强GSH合成、减少H2S产生），最终缓解AP病理损伤。该研究为AP治疗提供了新型候选药物和代谢干预策略。

　　

急性胰腺炎（AP）是一种起病急骤、病情凶险的胰腺炎症性疾病，其典型特征包括胰腺腺泡细胞损伤和炎症细胞浸润。重症AP患者死亡率高达20%-40%，但目前临床上仍缺乏特异性靶向治疗药物。在AP发生发展过程中，胰蛋白酶原在腺泡细胞内的提前激活是关键的早期病理事件，它会引发氧化应激和炎症反应。同时，转硫通路的紊乱也在AP进展中扮演重要角色。然而，这些因素之间的相互作用机制尚不明确。

近期发表在《Redox Biology》的研究首次揭示了胰蛋白酶早期激活对代谢酶蛋白水解过程的影响，并发现天然产物栀子苷（Geniposide, GE）可通过抑制胰蛋白酶原激活来调控胱硫醚β-合成酶（Cystathionine β-synthase, CBS）的蛋白水解修饰，从而重塑转硫代谢通路，最终缓解AP病理损伤。这项研究为AP治疗提供了新的代谢干预策略和候选药物。

研究人员综合运用了多种关键技术方法：通过CER诱导的AP小鼠模型和NaT刺激的胰腺腺泡细胞模型评估药物疗效；采用非靶向代谢组学（GC-TOFMS）和靶向代谢流分析（LC-MS/MS）研究代谢通路变化；使用微量热泳动（MST）、有限蛋白酶解质谱（LiP-MS）和分子对接技术分析GE与CBS的相互作用；通过酶活性测定、Western blotting和免疫组化等技术检测蛋白表达和酶活性变化；临床样本来自华西医院生物样本库的AP患者和健康志愿者血浆。

3.1. GE减轻胰腺腺泡细胞坏死和氧化应激

研究发现GE在100μM浓度下能显著降低NaT诱导的胰腺腺泡细胞死亡，减少活性氧（ROS）生成，并逆转谷胱甘肽（GSH）的耗竭。这表明GE具有显著的抗氧化和细胞保护作用。

3.2. GE改善CER-AP小鼠模型的胰蛋白酶原激活、氧化应激和胰腺损伤

在CER诱导的AP小鼠模型中，GE（14mg/kg）治疗显著改善了胰腺病理损伤，包括水肿和炎症浸润。GE降低了胰腺和血清中的胰蛋白酶原激活肽（TAP）水平，抑制了胰腺胰蛋白酶活性，并减少了髓过氧化物酶（MPO）活性。同时，GE恢复了胰腺和血清中GSH/GSSG比值，降低了ROS水平。

3.3. GE恢复CER-AP小鼠胰腺中的半胱氨酸和蛋氨酸代谢

非靶向代谢组学分析显示，GE能显著调节AP小鼠胰腺中的代谢谱，特别是半胱氨酸和蛋氨酸代谢通路。GE恢复了蛋氨酸、丝氨酸、胱硫醚和半胱氨酸的水平，表明其对转硫通路具有重要调节作用。

3.4. GE重编程转硫通路，改善GSH合成并减少H₂S生成

靶向代谢组学和代谢流分析证实，GE能增强转硫通路活性，促进胱硫醚、半胱氨酸和GSH的合成。同时，GE显著降低了NaT诱导的H₂S生成，在AP患者和AP小鼠血清中也观察到类似效果。

3.5. GE与CBS相互作用较弱且不直接调节CBS酶活性

微量热泳动分析显示GE与全长CBS的结合亲和力较弱（K_D=38.38μM）。酶活性测定表明GE不像S-腺苷甲硫氨酸（SAM）那样直接激活CBS酶活性，说明GE对CBS的调节是间接的。

3.6. GE减少CBS截短形式的产生

研究发现AP状态下CBS发生蛋白水解修饰，产生分子量约48kDa的截短形式。这种截短形式的CBS具有更高的H₂S生成酶活性。GE处理能减少这种截短形式的产生，稳定全长CBS蛋白。

3.7. GE抑制胰蛋白酶原激活

GE能显著降低NaT诱导的胰腺腺泡细胞中TAP表达，减少酶原颗粒的消耗，并抑制胰蛋白酶活性。这表明GE通过抑制胰蛋白酶原激活来间接调节CBS的蛋白水解修饰。

研究结论表明，胰蛋白酶原的早期异常激活导致CBS发生蛋白水解修饰，产生高活性的截短形式，这种修饰使转硫代谢通路向H₂S生成方向偏移，加剧氧化应激和炎症反应。栀子苷通过抑制胰蛋白酶原激活，减少CBS的蛋白水解修饰，稳定全长CBS蛋白，从而重塑转硫代谢通路（增强GSH合成、减少H₂S产生），最终发挥保护作用。

这项研究的重要意义在于首次揭示了胰蛋白酶早期激活对代谢酶蛋白水解过程的影响，阐明了代谢重编程与AP核心病理机制之间的交叉对话，为AP治疗提供了新的代谢干预靶点。天然产物栀子苷作为一种非肽类小分子蛋白酶抑制剂，具有开发为AP治疗药物的潜力，也为传统中药治疗复杂疾病提供了现代科学依据。