通心络通过抑制NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号通路减轻心肌缺血再灌注损伤的内皮细胞焦亡机制研究

本研究针对心肌缺血再灌注损伤(MIRI)中内皮细胞焦亡的核心机制，通过网络药理学和实验验证揭示传统中药通心络(TXL)的微循环保护作用。研究发现TXL通过抑制NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号通路，显著降低炎症因子IL-1β/IL-18释放，改善心脏功能，为人参皂苷Rg3等活性成分的临床应用提供新依据。

　　

心血管疾病是全球死亡的首要原因，其中急性心肌梗死(AMI)的救治虽可通过再灌注治疗实现血管开通，但高达50%的心肌损伤实际发生在血流恢复后的再灌注阶段——这种被称为心肌缺血再灌注损伤(MIRI)的现象，成为限制临床疗效的关键瓶颈。传统观点认为心肌细胞凋亡是主要机制，但近年研究发现，血管内皮细胞特有的程序性死亡方式"焦亡"(pyroptosis)通过释放大量炎症因子，破坏微血管屏障完整性，才是导致"无复流"现象的核心环节。

针对这一难题，河北医科大学吴轩团队创新性地将目光投向具有多靶点特性的中药复方通心络(TXL)。该方由人参、水蛭、全蝎等12味药材组成，前期临床研究已证实其可改善ST段抬高型心肌梗死(STEMI)患者的微循环灌注，但具体机制尚未阐明。研究人员采用"计算-实验"双轮驱动策略：首先通过网络药理学从124个TXL成分中筛选出40个与I/R损伤和内皮功能障碍相关的核心靶点，发现其显著富集于焦亡和炎症通路；进而通过小鼠LAD结扎模型和缺氧复氧(H/R)内皮细胞实验，证实TXL预处理可降低血清CK-MB、cTnI等心肌酶谱，改善左室射血分数(LVEF)，其机制与抑制NLRP3炎症小体激活、减少GSDMD膜孔形成密切相关。

研究的关键突破在于揭示人参皂苷Rg3的直接作用靶点。分子 docking显示，Rg3能以-17.7 kcal/mol的结合能嵌入GSDMD蛋白活性口袋，与LEU308等关键氨基酸形成疏水相互作用。这一发现为中药单体调控焦亡通路提供了结构基础，也为开发防治MIRI的靶向药物开辟新思路。论文发表于《Journal of Molecular Histology》，为中医药现代化研究提供了"多成分-多靶点-网络调控"的范式。

主要技术方法

1. 1.

   网络药理学：整合TCMSP、DrugBank等9个数据库筛选TXL活性成分，通过DisGeNET等5个疾病数据库获取I/R相关靶点，采用STRING构建蛋白互作网络

2. 2.

   动物模型：C57BL/6小鼠左前降支(LAD)结扎45分钟/再灌注24小时模型，超声评估心功能

3. 3.

   细胞实验：人脐静脉内皮细胞(HUVECs)缺氧(1%O₂)/复氧模型

4. 4.

   分子对接：AutoDock Vina分析Rg3与NLRP3/GSDMD的结合模式

研究结果

TXL改善I/R后的心脏功能损伤

通过超声心动图检测显示，TXL预处理组较模型组左室收缩末容积(LVESV)降低28.6%，射血分数(EF%)提高35.4%。心肌酶谱检测证实CK-MB水平下降42.3%，表明TXL能有效减轻心肌坏死。

抑制内皮细胞焦亡是关键机制

免疫荧光显示TXL组心肌组织GSDMD-NT蛋白表达减少67%，TUNEL阳性细胞数下降54%。ELISA检测血清IL-18和IL-1β分别降低39.2%和45.7%，提示焦亡相关炎症反应被显著抑制。

NLRP3/Caspase-1/GSDMD通路调控

Western blot分析发现TXL使cleaved-Caspase-1蛋白表达降低62%，同时NLRP3炎症小体组装减少。在HUVECs实验中，400μg/mL TXL处理使IL-1β mRNA表达下调2.3倍。

人参皂苷Rg3的直接靶向作用

分子对接揭示Rg3通过氢键与NLRP3的GLN624结合，其糖基结构域与GSDMD的LEU358形成疏水相互作用。10μmol/L Rg3预处理使HUVECs中GSDMD蛋白表达降低58%。

结论与意义

该研究首次阐明TXL通过"多成分-多靶点"协同调控NLRP3/Caspase-1/GSDMD轴抑制内皮细胞焦亡的分子机制。特别值得注意的是，不同于常规抗炎策略，TXL通过保护微血管内皮屏障完整性，从根源上阻断"炎症-焦亡"恶性循环，这为解决PCI术后无复流难题提供了新思路。研究创新性地将网络药理学预测与分子对接验证相结合，不仅证实中药复方的科学价值，更发现人参皂苷Rg3可作为GSDMD特异性抑制剂开发的先导化合物。未来研究可进一步探索TXL在心肌修复远期效果中的作用，以及Rg3结构优化后的临床转化潜力。