《Free Radical Biology and Medicine》：Sparc-driven p62-dependent mitochondrial oxidative stress exacerbates myocardial ischemia and is attenuated by Ginsenoside CK
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本研究通过多组学分析及体内外验证，发现人参皂苷CK通过抑制Sparc-p62相互作用轴改善心肌缺血，减少纤维化并恢复线粒体功能及氧化应激平衡。
郑刘 | 苏文雅 | 李霞 | 郭兰平 | 高文远
天津大学医学院药学科学与技术学院，现代药物递送与高效技术国家重点实验室，中国天津市300193
摘要
心肌缺血（MI）仍然是全球主要的健康挑战，现有疗法未能充分解决代谢功能障碍与结构重塑之间的关键联系。人参皂苷CK（CK）是一种具有生物活性的天然产物，已显示出心脏保护作用，但其确切的分子靶点和机制尚未完全阐明。本研究采用整合的多组学方法，结合体外和体内验证以及基因编辑技术，系统地探讨了MI的发病机制及CK的治疗基础。我们的研究发现，基质细胞蛋白Sparc是MI的重要致病因素。我们表征了Sparc–p62相互作用轴，其中Sparc直接与自噬适配器p62相互作用。这种相互作用触发了一系列有害事件，包括线粒体自噬通量的严重紊乱、继发性线粒体功能障碍、活性氧的释放以及炎症通路的激活。最终导致心肌细胞损伤和细胞外基质异常重塑。研究表明，CK可以直接与Sparc结合，竞争性地抑制其激活p62的作用，从而有效破坏这一致病轴。因此，CK能够解除受抑制的线粒体自噬流的阻断，恢复线粒体生物能量，减轻氧化应激和炎症，进而延缓纤维化进程并显著改善心脏功能。该研究确定了Sparc与p62之间的相互作用作为MI损伤的潜在机制，并证明了CK抑制这一通路的潜力，为后续的药物和机制研究提供了科学基础。
引言
心血管疾病是全球范围内导致死亡的主要原因。这类疾病的发病率和死亡率持续上升，而MI在该疾病谱系的发展中起着关键作用[1]。截至2023年，缺血性心脏病每年导致超过900万人死亡，占全球总死亡人数的16%以上[2]。预测显示，到2035年相关疾病的患病率将增加40%[3]。MI已被证实会引发急性灾难性事件，并成为慢性后遗症（如心力衰竭和恶性心律失常）的主要驱动因素。大规模队列研究表明，即使是短暂性的MI也会导致持续的心肌损伤，使重大不良心血管事件的风险增加3-5倍[4]、[5]、[6]。随着全球人口老龄化及代谢风险因素的普遍化，预计到2040年MI相关疾病的财务负担将超过2.8万亿美元[7]、[8]。尽管在血管重建和药物治疗方面取得了进展，但当前的临床管理仍显不足[9]、[10]。大约30%至40%的患者会发展为心力衰竭，五年死亡率接近50%[11]。这一重要的未满足临床需求迫切需要进一步研究其潜在机制并开发新的治疗干预措施。
MI的病理和生理过程表现为分子级联反应的失调，包括线粒体功能障碍、氧化应激和异常细胞死亡[12]、[13]。这些因素的结合导致了不良的重塑和功能下降。在MI中，线粒体质量控制与能量代谢的紊乱是缺血性损伤的直接原因[14]、[15]。细胞外基质（ECM）的过度沉积是纤维化的标志，进而通过机械信号传导加剧病理重塑[16]。这一过程是心力衰竭进展的关键途径。ECM能够通过整合素等受体与细胞进行双向交流，在此过程中ECM的功能是调节细胞存活、迁移、增殖和分化[17]。近年来，由于CK所展示的显著心血管保护作用，人们对它的兴趣日益增加。初步实验结果表明，在心肌梗死发生前给予CK可将梗死面积减少40-50%，并显著改善心脏功能[18]。其独特的药理特性和较低的毒性表明CK可能是治疗MI的有希望的药物候选物。本研究显示，在MI发生时，观察到显著的线粒体功能障碍，表现为电子传递链复合体活性下降、活性氧（ROS）水平升高以及PINK1/Parkin介导的线粒体自噬增加。同时，Sparc表达显著上调，Sparc作为异常ECM重塑的介质。结构和能量代谢的双重受损构成了一个恶性循环，加速了心室僵硬和心力衰竭的进展。多组学分析、分子相互作用验证和功能实验表明，CK特异性结合Sparc蛋白，竞争性地抑制其与自噬适配器蛋白p62的相互作用，从而打破异常ECM重塑与过度线粒体自噬之间的正反馈循环。这一机制通过减少纤维化程度和恢复线粒体生物能量及氧化还原稳态发挥了双重作用，为开发同时针对结构重塑和代谢紊乱的新治疗策略提供了重要的理论基础和实验证据。
试剂
试剂
人参皂苷CK（纯度≥98%）购自北京Psaitong Biotechnology公司。CK溶解在0.2%羧甲基纤维素钠（CMC-Na）溶液中。LipoFiter 3.0（Hanbio Biotechnology，HB-LF3-1000）；H9C2细胞（Pricella，CL-0089）；Rizol（Ambition/Invitrogen，美国）；HSP60、MT-ND5、MT-COX1、PINK1、p-PINK1、Parkin、p-Parkin、p62、p-p62、ULK1、p-ULK1（来自中国Affinity Biosciences）；ECM1、Sparc、HSP70（来自美国Proteintech Group, Inc.）；mTOR、AMPK、p-AMPK（来自Selleck）
CK改善心脏功能
药效学研究用于评估CK的效果。超声心动图显示CK在心脏功能方面的表现优异（图1A）。CK的效果与CoQ10相当。与对照组相比，模型组的射血分数（EF）和左心室缩短分数（LVFS）分别降低了48.42%和28.72%。这些发现与缺血性心力衰竭的特征相似。
讨论
MI并非孤立且短暂的事件，而是一个由能量危机引发的恶性病理过程，并逐渐发展[31]。血管和心脏的损伤导致心肌血液灌注急剧减少，氧气和营养供应严重不足。这引发心肌细胞ATP生成的急剧下降[32]。随之而来的一系列有害后果包括离子泵的功能障碍，导致钙超载
结论
本研究探讨了CK通过靶向Sparc–p62相互作用轴来改善MI的潜在保护作用及其潜在机制。结果表明，CK不仅显著恢复了心脏功能参数，还有效减轻了心肌纤维化和线粒体功能障碍。干预的主要效果是抑制了Sparc介导的异常ECM重塑和线粒体自噬降解。
CRediT作者贡献声明
郭兰平：资源提供、数据管理。李霞：写作、审稿与编辑、监督、资源获取、概念构思。高文远：写作、审稿与编辑、监督、资源获取、项目管理、概念构思。郑刘：撰写初稿、方法学设计、实验研究、数据分析、概念构思。苏文雅：撰写初稿、方法学设计、实验研究、数据分析
伦理审批和参与同意
本研究中的所有动物实验均获得了中信华科（天津）生物技术有限公司实验室动物伦理委员会的批准（伦理编号ZXHK-DWLL-2025-002）。实验遵循《实验室动物护理和使用指南》（NIH出版物编号85--23，1996年修订版）进行。
资助
本工作得到了中央政府的重点项目（支持可持续利用珍贵中药资源的能力，项目编号2060302）和国家自然科学基金（编号82373982、82173929）的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
