Heterophyllin B 通过抑制 SMOX 激活 Nrf2 抗氧化通路改善糖尿病下肢缺血

《Chinese Medicine》：Heterophyllin B ameliorates diabetic lower limb ischemia by inhibiting SMOX to activate the Nrf2 antioxidant pathway

　　

背景：糖尿病下肢缺血（DLLI）是糖尿病的严重并发症，治疗选择有限。异叶素B（HET-B）是从太子参中提取的一种生物活性环肽，具有抗氧化特性。然而，其在DLLI中的治疗机制尚不清楚。目的：本研究旨在探讨HET-B对DLLI的保护作用，并阐明其潜在的代谢和分子机制。方法：研究人员通过股动脉结扎在链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠中建立了DLLI小鼠模型。通过激光多普勒成像、组织病理学和免疫荧光评估治疗效果。使用HUVECs建立高糖诱导的内皮损伤模型。通过管形成、迁移和伤口愈合实验评估内皮功能。分析单细胞RNA测序数据（GSE165816）以识别关键代谢靶点。使用精胺氧化酶（SMOX）基因沉默和精胺药理学激活进行机制验证。结果：HET-B显著改善了后肢血流恢复，通过增加CD31、α-SMA、VEGF和eNOS促进血管新生，并通过降低缺血肌肉中的TNF-α、IL-6、IL-1β和TGF-β减轻炎症。在HUVECs中，HET-B恢复了高糖损伤的内皮功能，促进了Nrf2核转位并上调了NQO1，抑制了TNF-α表达，进而减少了Caspase-1/3激活。生物信息学分析将SMOX鉴定为糖尿病内皮中的关键失调基因，并且HET-B在体外和体内均逆转了其过表达。免疫荧光共染色证实了SMOX和Nrf2在CD31阳性内皮细胞中的定位，HET-B逆转了SMOX上调，同时恢复了Nrf2激活。SMOX敲低模拟了HET-B的效果，而用精胺激活SMOX则消除了HET-B介导的保护、Nrf2激活和NF-κB抑制，证实了HET-B通过功能性抑制SMOX发挥作用。结论：HET-B通过抑制SMOX激活Nrf2介导的抗氧化防御并抑制炎症信号，从而缓解DLLI，提示SMOX-Nrf2轴可能代表了DLLI的潜在治疗靶点。

论文解读文章

**研究背景与问题**
糖尿病下肢缺血（DLLI）是糖尿病的严重大血管并发症，常进展为危重肢体缺血甚至截肢，目前西药治疗（抗血小板药、他汀类、血管扩张剂）仅能缓解症状，无法逆转病理进程，且存在靶点单一、无法纠正核心代谢紊乱及出血、耐药等风险。其发病机制涉及高血糖诱导的代谢紊乱、氧化应激与慢性炎症的恶性循环：持续高血糖导致线粒体功能障碍和活性氧（ROS）过量产生，破坏氧化还原平衡，引发内皮功能障碍；氧化应激进一步激活NF-κB炎性通路，上调TNF-α、IL-6等细胞因子。核因子E2相关因子2（Nrf2）及其下游效应器NAD(P)H醌氧化还原酶1（NQO1）是关键的抗氧化防御系统，对维护内皮稳态、打破氧化-炎症恶性循环至关重要。传统中药太子参（Pseudostellaria heterophylla）用于补气养阴，现代研究提示其活性环肽异叶素B（HET-B）具有抗氧化和抗炎特性，但其在DLLI中的作用机制尚不明确。因此，本研究旨在探究HET-B对DLLI的保护作用及潜在分子机制，论文发表在《Chinese Medicine》。

**主要技术方法**
研究人员采用链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠行股动脉结扎建立DLLI模型，通过激光多普勒成像、组织病理学和免疫荧光评估疗效；使用人脐静脉内皮细胞（HUVECs）建立高糖诱导的内皮损伤模型，通过管形成、Transwell迁移和伤口愈合实验评价内皮功能。利用公共单细胞RNA测序数据集（GSE165816，来自糖尿病足溃疡患者及健康对照）进行生物信息学分析，鉴定关键代谢靶点。通过siRNA基因沉默和精胺（SMOX底物）药理激活进行机制验证。

**研究结果**

**HET-B improves perfusion and attenuates inflammation in a murine model of diabetic limb ischemia**
研究人员在DLLI小鼠模型中证实，HET-B（3或6 mg/kg）不影响血糖水平，但自术后第7天起显著增强后肢血流恢复（激光多普勒成像）。H&E染色显示HET-B减轻了肌纤维紊乱、坏死和炎性细胞浸润。免疫荧光分析表明，HET-B上调了缺血肌组织中CD31、α-SMA、VEGF和eNOS的表达，下调了血管生成素2（ANG2），促进成熟功能性血管新生；同时降低了TNF-α、IL-6、IL-1β和TGF-β等促炎细胞因子的水平。

**HET-B restores high glucose-impaired endothelial cell function in vitro**
在HUVECs高糖（50 mM葡萄糖）损伤模型中，HET-B（10 μM）显著恢复了被高糖抑制的管形成能力、Transwell迁移能力和伤口愈合速率，而等渗甘露醇对照组无显著差异，证实损伤源于高糖代谢而非高渗应激。

**HET-B activates the Nrf2 antioxidant pathway and mitigates oxidative stress in HUVECs**
高糖刺激导致HUVECs内ROS和超氧阴离子（O₂^?）显著积累，HET-B处理有效抑制了这些活性氧水平。免疫荧光显示HET-B促进了Nrf2核转位，Western blot证实其上调了下游抗氧化酶NQO1的表达。体内免疫荧光共染色（CD31与Nrf2/NQO1）进一步确认HET-B逆转了DLLI小鼠缺血肌内皮细胞中Nrf2和NQO1的下调。

**HET-B suppresses high glucose-induced inflammation, pyroptosis and apoptosis in HUVECs**
HET-B显著抑制了高糖诱导的TNF-α蛋白和mRNA水平上调，并逆转了NF-κB p65亚基的核转位（免疫荧光）。此外，HET-B减少了Caspase-1（焦亡标志）和Caspase-3（凋亡标志）的荧光活性，表明其同时抑制了炎症性细胞死亡和凋亡。

**Identification of SMOX as a key metabolic mediator and its suppression by HET-B**
通过分析单细胞RNA测序数据集（GSE165816），研究人员发现精胺氧化酶（SMOX）是糖尿病足溃疡非愈合创面内皮细胞中代谢与血管通路交叉点的关键差异表达基因。qRT-PCR和免疫荧光验证了高糖刺激下HUVECs中SMOX mRNA和蛋白水平升高及核定位异常，HET-B有效逆转了这些变化。体内免疫荧光共染色证实DLLI小鼠缺血肌内皮细胞中SMOX表达升高，HET-B处理显著降低。

**SMOX inhibition mediates the protective effects of HET-B**
使用SMOX激活剂精胺（SP）进行救援实验：SP几乎完全消除了HET-B对ROS的抑制作用、管形成改善效果，以及Nrf2上调和p-NF-κB p65下调的效应。相反，使用siRNA敲低SMOX（siSMOX）模拟了HET-B的保护作用：显著降低ROS、增强管形成、上调Nrf2并下调p-NF-κB p65。在siSMOX处理细胞中额外添加HET-B未产生进一步增强，表明两者共享同一通路，证实SMOX抑制是HET-B发挥保护效应的必需且充分条件。

**研究结论**
本研究证明HET-B通过抑制SMOX，进而激活Nrf2抗氧化通路、抑制炎症信号，从而缓解DLLI。翻译原文结论部分如下：本研究证明HET-B通过抑制SMOX，进而激活Nrf2抗氧化通路并抑制炎症，从而改善DLLI。这些发现提示靶向SMOX-Nrf2轴可能代表了DLLI的潜在治疗策略。

**总结讨论**
讨论部分指出，HET-B的保护作用独立于血糖控制，其核心机制在于打破氧化应激与慢性炎症的恶性循环。在基础和临床转化方面，研究提出SMOX水平可能作为预测HET-B疗效的生物标志物，并建议未来通过SMOX敲除动物模型、共病模型及长期安全性评估推动临床转化。从中医理论看，太子参补气养阴的作用与HET-B促进血管新生（补气以助组织再生）、减轻氧化应激和炎症（养阴以清“氧化毒邪”）相吻合，SMOX抑制与Nrf2激活的分子机制为传统补气养阴理论提供了现代科学诠释。