多组学研究表明，4′-O-β-D-葡萄糖基-5-O-甲基维萨明醇通过调节miR-30e-3p/Tfrc轴以及铁死亡、炎症、代谢和肠道微生物群的多维网络，能够改善急性肝损伤

《Phytomedicine》：Multi-omics Reveals that 4′-O-β-D-glucosyl-5-O-methylvisamminol Ameliorates Acute Liver Injury by Modulating the miR-30e-3p/Tfrc Axis and a Multi-Dimensional Network of Ferroptosis, Inflammation, Metabolism, and Gut Microbiota

对乙酰氨基酚肝损伤的缓解机制研究：5-O通过抑制铁依赖性细胞死亡、调节炎症、促进脂代谢和重塑肠道菌群发挥多靶点协同作用。

　　

张婷文|邹瑞红|陈正|李亚伟|孙欣|孙晓琳

吉林医科大学药学院

摘要

背景

对乙酰氨基酚（APAP）的过度使用可引发急性肝损伤（ALI），其机制与铁死亡（ferroptosis）密切相关。4′-O-β-D-葡萄糖基-5-O-甲基维萨明醇（5-O）是一种具有抗炎和抗氧化活性的天然香豆素苷，但它是否可以通过干预铁死亡和多种机制来缓解肝损伤仍不清楚。

目的

探讨5-O是否可以通过抑制铁死亡、调节炎症、促进脂质代谢和重塑肠道微生物群等多种机制来缓解APAP引起的ALI。

方法

通过体外和体内实验，结合CCK-8、Western blot、全转录组测序、16S rRNA测序、FMT等技术，从细胞、组织、代谢和菌群等多个层面评估了5-O的作用机制。

结果

5-O在细胞中下调Tfrc/Slc39a14的表达以减少铁的摄入，并上调Slc7a11/GPX4的表达以增强抗氧化能力。它降低了血清ALT/AST水平，减轻了肝组织病理损伤，抑制了趋化因子和炎症因子的表达，并激活了PPARα-Fabp1/Me1轴以促进脂质代谢。全转录组分析显示，5-O的干预与miR-30e-3p的上调和Tfrc的下调相关，表明其在调节铁代谢中可能发挥作用。同时，分析表明5-O处理与铁死亡途径的抑制和PPAR途径的激活有关。此外，5-O重塑了肠道微生物群，抑制了促炎细菌的滋生，并促进了益生菌乳酸杆菌的定植。

结论

本研究系统地阐明了5-O对APAP引起的肝损伤的保护作用与“铁死亡-炎症-代谢-菌群”这一多维网络相关。其创新之处在于系统地阐述了这种天然产物的多方面作用，可能涉及通过miR-30e-3p相关的变化调节铁死亡、跨器官代谢重编程和微生态调节。这项工作为预防和治疗肝损伤提供了一种具有多维协同作用潜力的候选药物。

引言

对乙酰氨基酚（APAP）是一种全球广泛使用的解热镇痛药；然而，其过量服用是急性肝损伤（ALI）的主要原因。APAP的肝毒性主要源于N-乙酰-p-苯醌亚胺（NAPQI）的过度积累，这是一种在肝脏代谢过程中产生的活性代谢物。在谷胱甘肽（GSH）耗竭的情况下，NAPQI与细胞蛋白共价结合，引发氧化应激、线粒体功能障碍和炎症级联反应的激活，最终导致肝细胞死亡（Zhang等人，2025年；Liao等人，2023年）。越来越多的证据表明，铁死亡——一种由不受控制的脂质过氧化驱动的受调控的铁依赖性细胞死亡形式——在APAP引起的肝损伤中起着关键作用（Shi等人，2024年）。铁死亡的生化特征包括细胞内Fe2?的积累、脂质过氧化物（如丙二醛（MDA）和4-羟基壬烯醛（4-HNE）的过量生成，以及GPX4-Slc7a11抗氧化防御轴的功能崩溃（Jiang等人，2021年）。值得注意的是，这些病理特征与APAP毒性的关键事件高度吻合，包括线粒体氧化损伤、GSH耗竭和脂质稳态的破坏。这种显著的机制重叠强烈表明，药理学抑制铁死亡可能是一种有前景的治疗策略，用于减轻APAP引起的肝毒性。

铁死亡由复杂的信号通路网络调控。在铁代谢中，转铁蛋白受体（Tfrc）和锌铁转运蛋白Slc39a14介导的铁过载会促进芬顿反应（Fenton reaction），导致ROS的过度生成。同时，多胺代谢酶精胺/ spermine N1-乙酰转移酶1（Sat1）通过消耗GSH加剧脂质过氧化（Zhou等人，2025年；Liu等人，2024年）。在抗氧化防御方面，xCT系统——包括半胱氨酸/谷氨酸反向转运蛋白Slc7a11及其下游效应蛋白GPX4——是抑制脂质过氧化的核心调节节点；该轴的功能障碍会直接引发铁死亡细胞死亡。此外，炎症和铁死亡之间存在双向相互作用：趋化因子如Ccl2、Ccl7和Cxcl1招募释放促炎细胞因子（包括TNF-α和IL-6），这些因子不仅会放大氧化应激，还会抑制GPX4的表达和活性，从而促进铁死亡（Wang等人，2021年）。同时，主要转录调节因子PPARα通过上调脂肪酸结合蛋白1（Fabp1）和苹果酸酶1（Me1）来调节脂质稳态，增强脂肪酸的β-氧化和NADPH的产生——这对于维持氧化还原平衡和支持GSH再生至关重要，从而间接保护细胞免受铁死亡（Xing等人，2022年）。值得注意的是，肠道微生物群作为“肠道-肝脏轴”的关键中介，通过调节宿主胆汁酸代谢、短链脂肪酸合成和全身免疫稳态来影响肝脏炎症和铁死亡。例如，促炎细菌属Desulfovibrionaceae的扩张与肝脏氧化损伤的增加有关，而有益菌属乳酸杆菌的富集则通过增强肠道屏障完整性和提升宿主抗氧化防御能力来保护肝脏（Z. Zhang等人，2024年；Liang等人，2025年）。

目前，临床批准的APAP中毒解毒剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）必须在摄入后尽早给药，因为其治疗窗口狭窄，且对某些患者的疗效有限。因此，迫切需要开发具有多靶点协同作用的新肝保护剂。中医（TCM）以其多组分组成和多途径药理作用而成为抗肝损伤药物发现的宝贵资源。4′-O-β-D-葡萄糖基-5-O-甲基维萨明醇（5-O）是从伞形科药用植物中分离出的一种活性苯丙素苷。先前的研究表明，5-O具有明显的抗氧化活性，能有效清除活性氧（ROS），并减轻氧化应激引起的脂质过氧化和细胞膜损伤（Xiangyu Li等人，2023年）。其抗炎作用也通过多项实验得到证实，主要是通过抑制NF-κB信号通路的核转位和DNA结合活性，显著下调关键促炎介质（如TNF-α和IL-6）的表达（Zhu等人，2025年）。这些抗氧化和抗炎特性与APAP引起的急性肝损伤的核心病理过程高度一致：首先是线粒体氧化应激爆发，随后是继发性炎症。然而，最近的进展揭示APAP的肝毒性是一个多维过程——由铁死亡、脂质代谢重编程和肠道-肝脏轴的破坏驱动。这提出了一个关键问题：5-O这种具有已知抗氧化和抗炎活性的天然化合物是否可以通过同时靶向铁死亡、炎症、代谢和肠道微生物群来提供多层次的保护？我们假设5-O通过四种机制保护肝脏：抑制铁死亡、抗炎、代谢重塑和微生物群调节。为了验证这一点，我们结合了体外和小鼠APAP模型、全转录组测序、分子对接和16S rRNA微生物组分析。在细胞水平上，5-O通过下调Tfrc/Slc39a14来减少铁的积累，通过上调Slc7a11/GPX4来增强抗氧化防御，并阻断Sat1介导的GSH耗竭。在小鼠中，它抑制趋化因子（Ccl2/Ccl7/Cxcl1），激活PPARα-Fabp1/Me1以增强脂肪酸的β-氧化和NADPH的产生，并重塑肠道微生物群以恢复肠道-肝脏稳态。转录组分析进一步发现miR-30e-3p上调和Tfrc下调——表明其在铁稳态中具有新的调节作用。KEGG分析证实了铁死亡和PPAR信号的同时抑制和激活，突显了5-O的多靶点作用。

本研究证明，5-O的肝保护作用与涉及“铁死亡-炎症-代谢-菌群”这一多维网络的相关变化有关，为预防和治疗APAP引起的肝损伤提供了一种具有多靶点优势的天然候选药物。

实验试剂

实验试剂

4′-O-β-D-葡萄糖基-5-O-甲基维萨明醇（5-O，B21823，纯度≥98%）和4%甲醛（R20497）购自上海源业生物科技有限公司。5-O是一种来自伞形科药用植物的天然香豆素苷，具有5-甲氧基和4′-β-D-葡萄糖基取代的香豆素核心。先前的研究报道了5-O及相关化合物的抗氧化和抗炎活性——支持其作为肝保护剂的潜力。APAP（cat A305928，纯度≥98%）

5-O抑制AML12细胞中APAP诱导的铁死亡

5-O的化学结构见图1A。我们研究了其在体外条件下对APAP诱导的AML12细胞损伤的潜在保护作用。在5-O的剂量-反应评估中（图1B），细胞活力表现出剂量依赖性反应。5-O在1 μM、2.5 μM和5 μM浓度下的处理并未显著影响AML12细胞的活力，表明其细胞毒性较低；因此，选择这些浓度进行后续实验。

讨论与结论

本研究系统地阐明了5-O缓解对乙酰氨基酚引起的ALI的多维分子网络。越来越多的证据表明，铁死亡是APAP引起的肝毒性的核心驱动因素，其特征是铁的积累和脂质过氧化，这与APAP代谢引起的氧化应激和线粒体功能障碍密切相关（Y. Wu等人，2022年）。Tfrc介导的细胞内铁过载会促进ROS的爆发

数据可用性

数据可应要求提供。全转录组测序数据已存入NCBI BioProject数据库，访问号为PRJNA1309290。16s rRNA测序的访问号为PRJNA1327870。

资金来源

本研究得到了国家自然科学基金（82404972）的支持。吉林省教育厅科研项目（JJKH20251350KJ）。吉林省大学生创新训练计划（202513706005）。

作者贡献声明

张婷文：概念构思、数据管理、初稿撰写、资金获取。邹瑞红：正式分析、实验研究。陈正：数据管理。李亚伟：项目管理、资源协调。孙欣：概念构思、可视化。孙晓琳：可视化、撰写与编辑、资金获取。

作者贡献声明

张婷文：撰写初稿、资金获取、数据管理、概念构思。邹瑞红：实验研究、正式分析。陈正：数据管理。李亚伟：资源协调、项目管理。孙欣：可视化、概念构思。孙晓琳：撰写与编辑、可视化、资金获取。

利益冲突声明

所有作者声明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。

致谢

图形摘要和图9的绘制基于Fig draw平台。