3,4-脱水-3-羟基-α-拉帕酮，一种新型萘醌类化合物，通过靶向鸟嘌呤核苷酸结合蛋白G(i)α2亚基/过氧化物还原蛋白1信号轴改善肝纤维化

《Phytomedicine》：3,4-dehydro-3-hydroxy-α-lapachone, a novel naphthoquinone, ameliorates hepatic fibrosis by targeting the guanine nucleotide-binding protein G(i) subunit alpha-2/peroxiredoxin 1 signaling axis

　　

摘要

背景：肝脏纤维化若不及时进行临床干预，将进展为不可逆的肝硬化或肝细胞癌。尽管临床负担沉重，但目前尚无针对慢性肝病广谱谱系中肝纤维化的靶向疗法获批，存在关键的未满足需求。柳叶菜（Verbena officinalis L.）在传统医学中常用于肝胆疾病的治疗，但其活性成分、分子靶点和抗纤维化机制仍未得到充分阐明。

目的：本研究旨在筛选柳叶菜中新型抗肝纤维化成分并阐明其作用机制。

方法：在胆管结扎（BDL）和四氯化碳诱导的小鼠肝纤维化模型中评估治疗疗效。采用生物活性导向分离结合高通量筛选技术分离活性代谢物。利用药物亲和力响应靶标稳定性（DARTS）技术鉴定候选靶点，并通过表面等离子体共振（SPR）、细胞热位移法（CETSA）和分子对接验证直接结合。通过整合分子和功能学研究确认其机制。

结果：乙酸乙酯馏分表现出最强的抗肝纤维化活性，从中分离出三十四种代谢物，包括两种此前未报道的萘醌类化合物（1和2）以及一种新的齐墩果烷型三萜类化合物（16）。化合物1，即3,4-脱氢-3-羟基-α-拉帕酮（DH），表现出显著的抗纤维化疗效。值得注意的是，在实验条件下，DH在10 mg/kg剂量下实现的效果与临床药物吡非尼酮在200 mg/kg剂量下的效果相当。在机制方面，DH通过与苯丙氨酸171和亮氨酸250残基结合，直接靶向鸟嘌呤核苷酸结合蛋白G(i)亚单位α-2（GNAI2），从而抑制GNAI2-过氧化物还原酶1（PRDX1）信号轴以减轻纤维化进程。GNAI2在多种疾病背景下均与纤维化进展密切相关，并且是肝星状细胞激活和肝纤维化的重要功能介质。

结论：本研究建立了DH作为具有严格验证的蛋白靶点和结合机制的抗纤维化药物，弥补了植物化学研究中长期存在的转化缺口。DH主要通过抑制GNAI2-PRDX1通路发挥作用。我们承认，DH具有已充分描述的氧化还原活性性质，因此可能参与额外的细胞内靶点；因此，GNAI2-PRDX1轴代表主要的验证性介质，而非唯一的作用机制。这些发现确立了GNAI2作为新型治疗靶点，并将DH确定为开发新型抗纤维化药物的先导化合物。

引言

肝纤维化是由多种病因引起的慢性肝损伤所触发的适应性不良修复反应，包括病毒性肝炎、酒精性肝病、胆汁淤积性肝病、代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）以及自身免疫性疾病（Horn and Tacke, 2024）。持续性损伤导致细胞外基质沉积失调，以I型α1胶原（COL1A1）为主，导致进行性瘢痕形成、架构扭曲、器官功能障碍，并最终进展为肝硬化或肝细胞癌（Kisseleva and Brenner, 2021）。虽然消除潜在病因（如治愈慢性病毒性肝炎）可以逆转早期纤维化，但此策略对许多患者不可用，目前尚无针对慢性肝病广谱谱系中肝纤维化的靶向疗法获批（Hammerich and Tacke, 2023）。近期一系列进入后期临床试验药物的报道，包括selonsertib（ASK1抑制剂）（Hammerich and Tacke, 2023）、cenicriviroc（CCR2/5拮抗剂）（Anstee et al., 2024）和ziritaxestat（自旋转化酶抑制剂）（Maher et al., 2023），均未达到主要疗效终点或表现出不可接受的毒性，留下了深刻的治疗空白（Shan et al., 2022）。这三种药物均凭II期数据推进，但在III期中均告失败：selonsertib在MASH相关纤维化中的结局不如安慰剂，cenicriviroc未达成组织学终点，ziritaxestat因疗效缺乏及不良死亡信号而终止，凸显了以炎症为中心的策略存在关键的转化局限性。此外，即使是吡非尼酮（PFD），在用于肝病评估时，长期给药存在已充分记录的药物性肝损伤风险，可能增加不良肝脏事件的发生率，这很可能反映了TGF-β在维持稳态和情境依赖性功能中的关键作用，从而缩小了其治疗窗口（Benesic et al., 2019; Xi et al., 2021）。虽然近期获批的resmetirom（Brisnovali et al., 2024）和semaglutide（Jara et al., 2025）在MASH相关纤维化中确立了概念验证，但这些药物主要作用于代谢驱动因素而非核心纤维化机制，且其在慢性肝病全谱系（包括病毒性、酒精性和胆汁淤积性病因）中的疗效尚未得到证实。这些持续的挫折和狭窄的适应症清楚地表明，安全、基于机制且具有明确分子靶点的、直接作用于纤维化通路的治疗药物，仍然是紧迫的、未满足的临床优先事项，无论潜在病因如何。

天然产物仍然是抗纤维化先导发现的重要资源（Wang et al., 2024）。水飞蓟宾（Yang et al., 2025）、姜黄素（Hernández-Aquino et al., 2020）、白藜芦醇（Li et al., 2024）和青蒿素（Liu et al., 2024）等植物化学物已在临床前模型中显示出有前景的肝保护和抗纤维化特性。然而，几乎所有这些药物都广泛作用，主要通过抗氧化或细胞保护机制而非作用于特定分子靶点或信号节点。这一根本性局限——缺乏经验证的分子靶点——限制了合理的结构优化、药代动力学改良和临床转化，导致天然产物先导发现与精准抗纤维化治疗之间持续存在差距。柳叶菜（V. officinalis）作为治疗肝病的传统药物（Liu et al., 2025），为弥补这一未满足需求提供了宝贵机会。然而，迄今为止的研究仅限于粗提物或初步化合物鉴定；其关键生物活性成分、分子靶点和抗纤维化机制仍未得到阐明（Dong et al., 2023），这是阻碍合理制剂、优化和临床转化的关键缺口，也反映了植物化学抗纤维化研究中的更广泛挑战。

据此，我们设计了本研究，以分离柳叶菜的生物活性成分并阐明其抗纤维化作用的分子机制。通过生物活性导向分离，我们确定了3,4-脱氢-3-羟基-α-拉帕酮（DH）为主要活性成分。DH在体外强效抑制肝星状细胞激活，并在两个独立的体内模型中改善肝纤维化。

在机制方面，我们结合药物亲和力响应靶标稳定性（DARTS）、表面等离子体共振（SPR）、细胞热位移法（CETSA）、分子对接和定点突变技术，证明DH与苯丙氨酸171和亮氨酸250残基结合，直接靶向鸟嘌呤核苷酸结合蛋白G(i)亚单位α-2（GNAI2），从而抑制GNAI2驱动的肝星状细胞激活和纤维化。我们进一步定义了一个此前未被认识的DH-GNAI2/过氧化物还原酶1（PRDX1）信号轴，DH通过这些效应发挥作用。整合遗传和功能学验证确认GNAI2是DH活性的重要介质。

本研究通过验证GNAI2作为肝纤维化中新型且可操作性的分子靶点，表征此前未报道的DH-GNAI2/PRDX1轴作为可操作的抗纤维化信号通路，并将DH确立为具有严格定义的蛋白靶点的天然产物抗纤维化药物，从而推进了关键知识，解决了长期阻碍植物化学向临床转化的核心局限。我们明确承认，DH等萘醌类化合物具有已充分表征的氧化还原活性性质，因此可能与其他细胞内效应分子相互作用；因此，GNAI2/PRDX1轴代表主要的验证性介质，而非唯一的作用机制。这些发现将DH确定为有前景的抗纤维化先导化合物，并将GNAI2/PRDX1轴确立为慢性纤维化肝病中的新型治疗靶点。

实验部分

植物材料：柳叶菜的干燥地上部分于2021年9月购自甘肃陇马药业有限公司（中国甘肃兰州）。植物学身份由兰州大学生命科学学院许世剑教授确认。凭证标本（登录号：LZUWP-Vo1）已保存在兰州大学天然产物化学国家重点实验室。本研究中使用的所有提取物均制备自该单一批次草药材料。

试剂和抗体

乙酸乙酯馏分是柳叶菜缓解肝纤维化的最有效的活性馏分

为确定柳叶菜抗肝纤维化最有效的生物活性馏分，我们制备了乙醇提取物（ET），并进一步分配为乙酸乙酯（EA）和丁醇（BUT）馏分。在BDL诱导的肝纤维化模型中，EA显著降低了α-SMA和COL1A1的表达（图S1）。苏木精和伊红（H&E）染色证实EA减轻了肝细胞坏死、炎症浸润和肝小叶结构破坏。天狼星红和马松三色染色显示明显……

讨论

肝纤维化代表一个重大的未满足临床需求，且有效疗法仍然有限。传统草药柳叶菜长期以来用于治疗肝病，并表现出已充分记录的肝保护活性（Tang et al., 2025）；然而，其生物活性成分和抗纤维化作用的分子机制仍缺乏明确定义。基于这些已确立的特性，我们利用柳叶菜已知的肝保护声誉来……

结论

总之，本研究确定了GNAI2作为肝纤维化中的新型且可操作性的分子靶点，并表征了DH——柳叶菜中的一种生物活性萘醌类化合物——作为此前未描述的小分子，主要通过直接抑制GNAI2发挥抗纤维化活性。我们进一步定义了一个此前未被认识的DH-GNAI2/PRDX1信号轴，从而在G蛋白信号与肝纤维化之间建立了直接的机制联系。本研究的独特之处在于……

作者贡献

吴全湘和王敬文设计了实验并审阅了稿件。张伟撰写了稿件并分析了数据。Desire Girimpuhwe审阅并编辑了稿件。徐乐华、任浩和杨格格分离了化合物并鉴定了结构。张伟和高凯进行了动物实验。徐东鉴定了靶点并探索了潜在机制。罗兴伟协助了实验并提供了指导。

CRediT作者贡献

吴全湘和王敬文设计了实验并审阅了稿件。张伟撰写了稿件并分析了数据。Desire Girimpuhwe审阅并编辑了稿件。徐乐华、任浩和杨格格分离了化合物并鉴定了结构。张伟和高凯进行了动物实验。徐东鉴定了靶点并探索了潜在机制。罗兴伟协助了实验并提供了指导。

CRediT作者贡献声明

张伟：撰写——原稿、项目行政管理、数据整理。徐乐华：撰写——原稿、调查、数据整理。高凯：方法学、形式分析、数据整理。Desire Girimpuhwe：撰写——审阅与编辑。任浩：形式分析、数据整理。徐东：调查、数据整理。杨格格：形式分析、数据整理。罗兴伟：监督、概念化。王敬文：项目行政管理、资金获取。吴全湘：撰写——

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报道的工作。

致谢

本工作得到青海省科技计划项目（2025-ZJ-761）和青海省昆仑人才行动计划（QHKLYCGDCXCY-2023-514）、国家自然科学基金（22277044、21977040和22677069）、甘肃省科技重大专项（23ZDFA015和24ZD13FA017）、陕西省创新能力提升计划（2023-CXTD-76）、卫生健康研究及创新能力提升计划……

张伟|徐乐华|高凯|Desire Girimpuhwe|任浩|徐东|杨格格|罗兴伟|王敬文|吴全湘