基于近红外H2O2荧光探针揭示桃叶珊瑚苷抑制下肢缺血再灌注损伤中PANoptosis的作用机制

《Materials Today Bio》：Unveiling aucubin-mediated inhibition of PANoptosis in lower limb ischemia-reperfusion injury with a near-infrared H 2O 2 fluorogenic probe

本研究针对下肢缺血再灌注损伤（LL-IRI）中活性氧（ROS）介导的PANoptosis机制不清、缺乏高效筛选工具的问题，开发了新型近红外荧光探针BFP-H2O2，首次实现H2O2动态监测与抗PANoptosis天然化合物高通量筛选，并从车前草（PW）中鉴定出桃叶珊瑚苷（AU）可通过抑制氧化应激显著缓解LL-IRI中的PANoptosis，为相关疾病治疗提供新策略。

　　

当下肢血管突然堵塞又恢复血流时，组织反而会遭受更严重的损伤，这种现象被称为下肢缺血再灌注损伤（LL-IRI）。在这种病理过程中，大量产生的活性氧（ROS）会引爆细胞内的"死亡风暴"——PANoptosis。这是一种新型的程序性细胞死亡方式，同时激活焦亡、凋亡和坏死性凋亡三条通路，如同三把利刃同时刺向细胞。尽管研究表明ROS介导的PANoptosis在LL-IRI中起关键作用，但其具体机制仍不明确，更缺乏高效的研究工具。特别是过氧化氢（H₂O₂）作为ROS家族的重要成员，如何在PANoptosis中发挥作用，以及如何从中草药中寻找有效的抑制剂，都是亟待解决的科学问题。

针对这一挑战，中山大学附属第一医院血管外科团队在《Materials Today Bio》上发表了一项创新研究。他们巧妙设计了一种新型近红外荧光探针BFP-H₂O₂，如同给细胞安装了一个"H₂O₂监控摄像头"，能够实时捕捉细胞内H₂O₂的动态变化。利用这一利器，研究人员不仅揭示了H₂O₂与PANoptosis的正相关关系，更从传统中药车前草（Plantago depressa Willd, PW）中成功筛选出强效的抗PANoptosis天然化合物——桃叶珊瑚苷（Aucubin, AU）。

研究团队采用多学科交叉的研究策略，主要关键技术包括：近红外荧光探针的理性设计与合成、基于探针的高通量药物筛选平台构建、TAK1i/LPS诱导的PANoptosis细胞模型建立、下肢缺血再灌注损伤小鼠模型制备、激光多普勒血流成像、批量RNA测序与基因集富集分析等。实验所用的小鼠原代腓肠肌细胞（GMCs）直接从动物组织中分离培养。

响应性验证：精准捕捉H₂O₂信号

研究人员首先对BFP-H₂O₂探针的性能进行了系统评估。该探针在650纳米处表现出显著的荧光增强响应，对H₂O₂的检测限低至0.42微摩尔，且在生理pH条件下稳定性良好。更重要的是，探针对多种生物相关物质都表现出优异的选择性，确保其在复杂生物环境中的可靠性。

细胞成像：揭示PANoptosis与H₂O₂的关联

在细胞实验中，BFP-H₂O₂成功实现了对内外源性H₂O₂的动态监测。当使用TAK1i/LPS诱导PANoptosis时，细胞内荧光信号随刺激浓度增加而增强，首次证实了H₂O₂可作为PANoptosis的潜在生物标志物。

高效筛选：发现明星化合物AU

研究团队建立了基于荧光成像的高通量筛选平台，从PW的16种主要活性成分中筛选出抗PANoptosis效果最显著的AU。Western blot结果显示，AU能有效下调PANoptosis相关蛋白（NLRP3、GSDMD、cleaved CASP1、cleaved CASP3、BAX、pMLKL）的表达，同时上调抗凋亡蛋白BCL-2，证实其多通路抑制PANoptosis的能力。

动物验证：AU显著缓解LL-IRI

在下肢缺血再灌注损伤小鼠模型中，BFP-H₂O₂探针成功监测到缺血再灌注过程中H₂O₂水平的动态升高，而AU预处理能有效抑制这一过程。转录组分析显示，LL-IRI显著上调了PANoptosis相关基因的表达，而AU治疗能逆转这种趋势。组织学分析进一步证实，AU可明显改善肌肉组织病理损伤，减少炎症细胞浸润。

机制深入：AU增强抗氧化防御

在原代腓肠肌细胞中，AU处理显著提高了超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性，降低了丙二醛（MDA）和乳酸脱氢酶（LDH）水平，同时减少细胞凋亡、促进伤口愈合、提高细胞活力，表明其通过增强内源性抗氧化酶活性和减轻氧化应激来发挥保护作用。

这项研究不仅提供了可靠的化学工具用于抗PANoptosis药物筛选，更重要的是首次在分子水平阐明了AU通过抑制H₂O₂介导的氧化应激来缓解LL-IRI中PANoptosis的作用机制。该工作为PANoptosis相关疾病的治疗提供了新的药物候选物和理论依据，展示了传统中药现代化研究的巨大潜力。特别是在血管外科领域，为下肢缺血再灌注损伤这一临床难题提供了新的解决思路，有望为相关患者带来福音。