当归多糖通过调节内质网-线粒体通路及适应性代谢，从而在应激状态下抑制骨髓细胞凋亡

《Journal of Ethnopharmacology》：Angelica sinensis polysaccharides prevents marrow cell apoptosis during stress via regulating endoplasmic reticulum-mitochondrion and adaptive metabolism

Angelica sinensis多糖通过调节内质网应激-线粒体关联膜-线粒体轴及糖酵解代谢适应，减轻5-氟尿嘧啶诱导的骨髓细胞损伤和凋亡。

　　
【摘要解读】
传统中药 Angelica sinensis（当归）多糖（ASP）在缓解化疗药物5-氟尿嘧啶（5-FU）引发的骨髓抑制方面展现出独特作用。研究团队通过整合网络药理学、RNA测序及多维度动物实验，首次揭示了ASP通过调控内质网（ER）-线粒体相关膜（MAMs）-线粒体三轴信号通路，同时激活糖酵解代谢适应机制，实现骨髓细胞保护的多靶点协同效应。这一发现为传统中药辅助化疗提供了分子层面的科学依据。

【研究背景与意义】
骨髓抑制作为化疗治疗的剂量限制性毒性，其机制涉及氧化应激、线粒体功能障碍、凋亡通路激活及代谢紊乱等多重因素。5-FU作为典型骨髓抑制药物，通过干扰DNA合成导致造血祖细胞凋亡，同时引发线粒体膜电位下降和活性氧（ROS）堆积。传统中医理论认为当归具有“活血化瘀”功效，现代药理学证实其多糖成分（ASP）具有抗氧化、抗凋亡及促进造血功能特性。然而，ASP通过ER-MAMs线粒体轴调节骨髓细胞的具体分子机制尚未明确，成为制约其临床转化的瓶颈问题。

【研究创新点】
1. **多维度验证机制**：首次结合网络药理学（靶向73个关键蛋白）、单细胞RNA测序（解析转录调控网络）、电镜动态观测（验证ER-MAMs结构连接）及线粒体功能检测（氧化磷酸化指标），建立系统性研究框架。
2. **揭示三轴协同机制**：
- **ER应激调控**：ASP显著降低GRP78（未折叠蛋白反应传感器）、IRE1（内质网传感器）及CHOP（凋亡信号放大器）表达，阻断ER钙释放-ROS正反馈环路。
- **MAMs结构稳态**：维持IP3R-GRP75-VDAC1钙通道复合物活性，抑制线粒体通透性转换孔（mPTP）开放。
- **代谢适应性重构**：激活PI3K/AKT/HIF通路，上调糖酵解关键酶（LDH、PKM2）及线粒体ATP合酶（CIV）表达，实现氧化磷酸化与糖酵解的动态平衡。
3. **临床转化价值**：为化疗药物联用提供理论支持，ASP在缓解骨髓抑制的同时可能通过代谢重编程改善化疗相关疲劳等副反应。

【实验设计核心】
采用C57BL/6J小鼠构建5-FU诱导的骨髓抑制模型，通过以下技术组合实现机制解析：
- **网络药理学**：基于BATMAN-TCM数据库预测ASP与骨髓功能调控相关的关键靶点，结合PPI网络筛选核心信号节点（如VDAC、GRP75）。
- **组学整合分析**：RNA测序识别出HIF-2α、PI3K、CHOP等核心基因；蛋白质组学验证ER钙调控蛋白（GRP75、IP3R）及凋亡执行者（Caspase-3/12）的表达变化。
- **动态病理观察**：透射电镜实时监测ER膜结构异常及线粒体肿胀程度，结合Western blot定量关键蛋白磷酸化状态（如AKT Ser473）。
- **代谢流检测**：通过OCR和线粒体膜电位测定（ΔΨm）评估能量代谢重构，验证糖酵解增强与线粒体功能保护的协同作用。

【关键发现解析】
1. **ER-MAMs线粒体轴的损伤机制**：
5-FU导致ER应激激活，未折叠蛋白反应（UPR）通过PERK-eIF2α-ATF4通路放大凋亡信号。同时，ER向线粒体异常释放Ca2?，激活VDAC-IP3R复合物，触发mPTP开放及线粒体自噬（mitophagy）失衡。ASP通过双重干预——抑制ER应激信号（如降低NF-κB p65活性）和调节MAMs钙通道功能（提高VDAC磷酸化水平），阻断钙超载引发的连锁反应。

2. **代谢适应性调控网络**：
糖酵解增强并非简单替代效应，而是通过PI3K/AKT/HIF-1α信号级联实现：
- AKT磷酸化（Ser473）抑制糖原合成酶（GYS2），促进葡萄糖转运体（GLUT1）向细胞膜转位
- HIF-2α激活促进LDH（乳酸脱氢酶）及PKM2（磷酸烯醇式丙酮酸激酶）表达
- 代谢中间产物（如琥珀酸）通过MAMs反向调节线粒体电子传递链复合物I/III活性

3. **跨细胞信号协同效应**：
ASP通过两种独立但互补途径发挥作用：
- **直接保护作用**：维持ER-Golgi钙转运囊泡完整性，抑制钙依赖性凋亡酶（Caspase-12）激活
- **间接代偿机制**：促进骨髓间充质干细胞（MSCs）分泌IL-6和G-CSF，诱导外周血祖细胞向髓系细胞分化

【临床转化路径】
1. **给药方案优化**：实验显示ASP在5-FU给药后12小时达到最佳血药浓度（Cmax=2.8μg/mL），建议采用化疗前2小时负荷剂量（40mg/kg）联合维持剂量（20mg/kg）的给药模式。
2. **联合用药策略**：ASP与5-FU时序关系影响疗效，前期研究显示ASP预处理可使骨髓祖细胞存活率提升至78.3±5.2%（对照组32.1±4.7%），但后续需验证长期联合使用的安全性。
3. **生物标志物开发**：检测到ASP干预后GRP78/Caspase-3比值变化（Δ=2.3倍，p<0.01），建议将其作为骨髓保护状态的无创评估指标。

【学术价值与局限】
本研究首次系统揭示传统中药成分通过ER-MAMs线粒体轴调控骨髓功能的分子网络，其创新性体现在：
- 建立了“ER应激-线粒体功能障碍-代谢适应”的完整病理链条模型
- 发现ASP通过同时抑制ER钙泄漏和激活糖酵解双重机制实现细胞保护
- 提出MAMs作为药物作用靶点的可行性

局限性包括：未考察不同种质来源的Angelica sinensis多糖活性差异；动物实验未涉及长期随访（>6个月）对骨髓微环境的影响；临床前模型与人体骨髓造血环境的差异仍需进一步验证。

【研究启示】
1. **中药现代化方向**：ASP的“多靶点协同”作用提示传统中药可能通过微环境重塑而非单一靶点干预实现疗效，为复方制剂开发提供新思路。
2. **机制研究范式革新**：整合单细胞转录组测序（10X Genomics）与空间多组学（SPF）技术，可更精准解析造血微环境中不同细胞类型（祖细胞/间充质干细胞/前体B细胞）的异质性响应。
3. **药物开发策略**：基于ASP作用靶点（如GRP75、VDAC1、HIF-2α）设计小分子抑制剂，可能开发出新型骨髓保护剂。

【结论】
本研究阐明ASP通过三重机制（ER应激缓解、线粒体功能保护、糖酵解代谢激活）实现骨髓细胞保护，其作用靶点涉及钙信号（IP3R）、凋亡通路（Caspase-3/12）及代谢重编程（HIF-2α/PI3K）关键节点。这些发现不仅解释了当归多糖在化疗辅助中的传统应用依据，更为解析中药多成分协同作用机制提供了标准化研究范式，为开发基于ER-MAMs调控的新药奠定理论基础。