《Phytomedicine》：Ramulus Mori (Sangzhi)
Alkaloids (SZ-A) exert a renoprotective effect by activating PGC-1α to mediate fatty acid oxidation and mitochondrial homeostasis
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SZ-A通过激活PPAR信号通路和增强线粒体脂肪酸氧化发挥肾保护作用，其关键成分DNJ通过调控PGC-1α促进肾代谢功能恢复。
宋家伟|叶军|盛宁|徐胜元|王宏亮|杨艳芳|陈珊|张金兰|唐燕|肖新华|刘玉玲
中国医学科学院药物研究所天然药物生物活性物质与功能国家重点实验室，北京100050，中国；
摘要
背景
慢性肾病（CKD），尤其是与糖尿病共病时，构成了一个重大的全球健康负担，且治疗选择有限。桑枝碱（SZ-A）是一种在中国被批准用于2型糖尿病管理的天然生物碱制剂，但其潜在的肾脏保护作用尚未得到充分研究。
目的
本研究旨在全面探讨SZ-A的肾脏保护作用，并阐明其背后的分子机制，而不考虑其已知的降糖效果。
方法
我们采用了多组学和功能验证方法。使用腺嘌呤诱导的CKD大鼠模型来评估SZ-A的治疗效果。通过对肾脏组织进行整合蛋白质组学和转录组学分析，以确定关键通路。进一步的体外和体内实验，包括双荧光素酶报告基因检测，用于验证药理机制并确定主要生物活性成分。
结果
SZ-A剂量依赖性地改善了CKD大鼠的肾功能障碍和病理损伤。多组学整合显示，SZ-A激活了PPAR信号通路并增强了线粒体脂肪酸氧化（FAO），从而恢复了线粒体稳态并减少了脂质积累。我们确定DNJ是SZ-A的主要生物活性成分，它通过转录激活PGC-1α，后者是线粒体生物能量代谢和FAO的主要调节因子。
结论
我们的发现揭示了SZ-A发挥肾脏保护作用的新PGC-1α/FAO轴。这项研究将SZ-A重新定位为一种有前景的CKD治疗候选药物，具有双重代谢和器官保护作用。
引言
慢性肾病（CKD）影响了全球约8.5亿人，是一个严重的公共卫生危机，其特征是发病率、死亡率和经济社会负担不断增加（Bello等人，2024年；Gu等人，2024年）。如果不进行早期干预，CKD会不断进展为终末期肾病（ESKD），需要昂贵的肾脏替代疗法。因此，改善CKD的早期预防和治疗至关重要（《肾脏疾病：改善全球结果》，2024年）。此外，CKD经常与糖尿病和肥胖等代谢紊乱共存，这些疾病会加剧肾功能障碍并限制治疗选择（Collaboration，2020年）。同样，CKD也限制了降糖药物的使用，这可能会使糖尿病患者的血糖控制变得更加复杂。传统的降糖药物往往无法阻止CKD的进展，这突显了迫切需要同时缓解代谢紊乱和保护肾脏功能的多功能疗法（Mottl和Nicholas，2024年）。
最近开发了一些具有治疗肾病潜力的新天然药物（Tang等人，2021年）。这些药物具有易于获取、安全性高和作用广泛等优点（Gao等人，2021年）。桑枝碱（SZ-A）是一种在中国被批准用于2型糖尿病（T2DM）的天然药物，因其双重降糖和代谢调节特性而受到关注（Lei等人，2022年；Liu等人，2023b；Liu等人，2021年；Qu等人，2021年）。SZ-A包含1-脱氧诺吉霉素（DNJ）、1,4-二脱氧-1,4-亚氨基-D-阿拉伯糖醇（DAB）和法戈明（FAG），在药代动力学组织分布研究中显示出高肾脏分布和排泄率，表明其对肾脏组织可能有直接作用（Liu等人，2023c）。2021年完成的一项多中心临床试验结果显示，SZ-A能有效降低HbA1c水平，且不良反应显著少于对照药物阿卡波糖（Qu等人，2021年）。虽然临床试验证实了其降糖效果，但SZ-A是否具有独立的肾脏保护作用仍有待研究。
本研究通过多层次实验框架系统地研究了SZ-A对CKD的治疗效果。首先建立了腺嘌呤诱导的CKD大鼠模型来评估SZ-A的治疗效果，随后通过整合蛋白质组学和转录组学分析确定了关键分子通路和治疗靶点。此外，还使用了体外细胞模型来验证SZ-A及其三种主要生物活性成分的药理机制。我们的结果表明，SZ-A在不改变全身血糖水平的情况下直接发挥肾脏保护作用。多组学整合显示，SZ-A通过激活过氧化物酶体增殖激活受体（PPAR）信号通路和增强线粒体脂肪酸氧化（FAO）过程来发挥治疗效果。值得注意的是，SZ-A的主要生物活性成分DNJ作为核心效应分子，通过PGC-1α介导的转录调控，调控线粒体生物能量代谢稳态。
PGC-1α（过氧化物酶体增殖激活受体γ共激活因子1-α）是线粒体生物发生和FAO的双重调节因子。作为转录共激活因子，它增强了PPARα介导的FAO相关蛋白的转录上调。同时，PGC-1α在核基因组和线粒体基因组之间起桥梁作用，促进线粒体生物发生——这对维持肾脏能量稳态至关重要（Doke和Susztak，2022年）。值得注意的是，PGC-1α表达降低与多种CKD的发病机制有关。这些发现共同表明PGC-1α是线粒体代谢功能的关键增强因子，是缓解由线粒体能量代谢紊乱引起的肾功能障碍的有力治疗靶点（Kang等人，2015年）。然而，目前尚无临床批准的PGC-1α激动剂，这突显了针对这一途径的药物治疗的迫切需求（Fontecha-Barriuso等人，2020年）。在本研究中，我们发现SZ-A的主要生物活性成分DNJ激活了PGC-1α的转录，从而增强了PGC-1α介导的FAO和线粒体生物发生，最终改善了CKD的进展。
我们的发现揭示了SZ-A肾脏保护作用背后的新PGC-1α/FAO调节轴。这项研究不仅阐明了SZ-A对非糖尿病性慢性肾病的肾脏保护作用，还将线粒体FAO定位为肾脏代谢紊乱的关键靶点。鉴于糖尿病和CKD的并发率不断增加，SZ-A成为治疗CKD的有希望的候选药物，有望在血糖控制和肾脏保护之间架起桥梁。
部分摘录
化学物质和试剂
SZ-A粉末的总多羟基生物碱含量为64.4%，通过HPLC-MS/MS（Triple Quad 4500，AB SCIEX）进行了表征，鉴定并量化了主要成分DNJ、FAG和DAB。这些成分由北京伟汉德-生物制药有限公司（中国北京）提供。达格列净从英国剑桥的阿斯利康制药公司获得，而阿卡波糖则从德国勒沃库森的拜耳 Healthcare有限公司获得。
SZ-A减轻腺嘌呤诱导的CKD引起的肾脏损伤
SZ-A粉末的总多羟基生物碱含量为64.4%。具体来说，HPLC-MS/MS鉴定并量化了三种主要成分：DNJ（40.03%，保留时间5.891分钟）、FAG（10.08%，保留时间6.167分钟）和DAB（13.95%，保留时间6.700分钟）（图1）。
在研究SZ-A对大鼠CKD进展的影响之前，本研究使用CCK-8实验评估了其细胞安全性。SZ-A对肾小管细胞的增殖活性没有显著影响。
讨论
CKD与糖尿病之间的并发率不断增加，这是一个具有重大临床意义的全球健康挑战（Collaboration，2020年）。这种多疾病共存显著增加了患者的疾病进展风险。由于缺乏有效的治疗策略，当前的CKD管理仍然具有挑战性，这引发了对新型治疗方法的日益关注（《肾脏疾病：改善全球结果》，2024年）。最近，植物来源的
作者声明
宋家伟、叶军和盛宁：方法学、验证、研究、撰写——初稿。徐胜元、王宏亮、杨艳芳、陈珊、张金兰：资源、撰写——审阅与编辑。唐燕、肖新华和刘玉玲：概念化、监督、资金获取、撰写——审阅与编辑。
数据可用性声明
支持本研究结果的数据可应要求向相应作者索取。
作者贡献声明
宋家伟：撰写——初稿，验证，方法学，研究。叶军：撰写——初稿，验证，方法学，研究。盛宁：撰写——初稿，验证，方法学，研究。徐胜元：撰写——审阅与编辑，资源。王宏亮：撰写——审阅与编辑，资源。杨艳芳：撰写——审阅与编辑，资源。陈珊：撰写——审阅与编辑，资源。张金兰：撰写——审阅与编辑，资源。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了中国医学科学院创新基金（编号2021-I2M-1-028）、国家重点研发计划（编号2023YFC2706100）、国家自然科学基金（编号82304393）和北京市自然科学基金（编号L242027）的财政支持。
