红景天苷通过靶向Caspase-3抑制细胞凋亡改善糖尿病性肌萎缩的作用机制研究

本研究针对糖尿病性肌萎缩（Diabetic Amyotrophy, DA）缺乏特异性治疗药物的现状，通过网络药理学、分子对接和动物实验揭示了红景天苷（Salidroside, SAL）通过靶向Caspase-3调控凋亡通路的关键机制。山西长治医学院公共卫生与预防医学系联合多机构团队发现SAL能显著改善STZ诱导糖尿病大鼠的肌纤维萎缩和纤维化，其作用与抑制Cleaved-Caspase-3/PARP P85表达相关，为DA治疗提供了新靶点和候选药物。

　　

糖尿病已成为全球健康重大威胁，约10.5%的成年人受累，其中18%的糖尿病患者会发展为糖尿病性肌萎缩（DA），表现为进行性肌肉萎缩和疼痛。目前临床仅能通过控制血糖延缓病情，缺乏特异性治疗药物。传统中药红景天（Rhodiola Rosea）在古籍中记载具有降糖和抗肌萎缩作用，其主要活性成分红景天苷（SAL）已被证实具有神经保护和抗氧化功能，但其对抗DA的具体机制尚不明确。

山西长治医学院公共卫生与预防医学系联合山西农业大学兽医学院等机构的研究团队在《Scientific Reports》发表最新成果。研究人员采用链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠模型，结合网络药理学预测、分子对接（Schrodinger Maestro 13.5软件）、分子动力学模拟（Desmond程序）和表面等离子共振（SPR）等技术，系统阐明了SAL通过靶向Caspase-3调控凋亡通路改善DA的作用机制。

关键技术方法包括：1）建立STZ诱导的DA大鼠模型，检测体重、血糖和前爪握力等生理指标；2）通过网络药理学筛选SAL与DA的交集靶点；3）采用柔性分子对接（XP模式）和MM-GBSA能量分析评估结合活性；4）100 ns分子动力学模拟验证结合稳定性；5）Western blot检测凋亡相关蛋白表达。

研究结果
红景天苷对STZ诱导的糖尿病大鼠DA的改善作用
SAL治疗4周后显著降低血糖（P<0.05）、增加肌纤维平均面积（P<0.01）并减少胶原沉积（P<0.05）。免疫组化显示SAL可上调肌生成素（Myogenin）表达（P<0.01），下调肌萎缩标记物FBXO32（P<0.001）。

网络药理学预测SAL作用于DA的靶点
筛选出61个交集靶点，其中TNF、CASP3、PPARG等14个为核心靶点。KEGG分析显示这些靶点主要富集于凋亡、神经退行性疾病等通路。

分子对接研究
SAL与Caspase-3结合能最低（-10.769），形成4个氢键（HIE121、ARG207等）和疏水作用（TYR204、PHE256）。MM-GBSA结合自由能达-47.34 kcal/mol，显著优于其他靶点。

分子动力学模拟与关键结合位点饱和突变
100 ns模拟显示SAL-Caspase-3复合物在60 ns后趋于稳定。关键结合残基TRP206突变（→GLY）使结合亲和力降低10.847 kcal/mol，证实该位点对结合的关键作用。

红景天苷与Caspase-3蛋白的亲和力
SPR检测显示SAL与Caspase-3具有特异性结合（KD=7.67×10^-5 M），亲和力与阳性药Z-DEVD-FMK相当。

红景天苷独立于Caspase8抑制Caspase-3蛋白酶活性
Western blot证实SAL选择性抑制Cleaved-Caspase-3和PARP P85表达（P<0.05），但不影响Caspase-8活化。

这项研究首次揭示SAL通过直接靶向Caspase-3的TRP206等关键残基，选择性抑制凋亡通路来改善DA。不仅为DA治疗提供了新策略，也为红景天苷的临床应用奠定了理论基础。分子动力学模拟与饱和突变分析的创新应用，为天然药物靶点鉴定提供了方法学参考。未来可进一步优化SAL结构以提高与Caspase-3的结合特异性，推动抗DA药物的研发进程。