《Journal of Ethnopharmacology》：Polydatin improves mitochondrial dynamics dysrhythmia by regulating BMAL1 to prevent and treat metabolic dysfunction-associated fatty liver disease
编辑推荐：
摘要民族药理学意义Polygonum cuspidatum是一种传统中药，可用于治疗“血瘀”和“湿热”病症（如关节痛、黄疸、闭经）。由于这些病症与血脂异常、炎症及微循环问题相关，该药材在现代也有重要价值。其主要成分多花龙胆素具有多种生物活性，但其在代谢功能障碍相关的脂肪肝疾病中的
摘要
民族药理学意义
Polygonum cuspidatum是一种传统中药，可用于治疗“血瘀”和“湿热”病症（如关节痛、黄疸、闭经）。由于这些病症与血脂异常、炎症及微循环问题相关，该药材在现代也有重要价值。其主要成分多花龙胆素具有多种生物活性，但其在代谢功能障碍相关的脂肪肝疾病中的作用尚未明确。
研究目的
本研究旨在阐明多花龙胆素通过BMAL1调控线粒体动态来缓解MAFLD的机制。
材料与方法
研究使用了FFA诱导的HepG2细胞以及HFD诱导的MAFLD大鼠，通过组织学染色和生化检测方法，评估多花龙胆素对肝脏脂质积累、线粒体功能以及氧化应激和免疫失衡的影响。此外，还通过分子对接、分子动力学模拟以及BMAL1敲除实验，寻找可能的上游调控因子。
研究结果
多花龙胆素可显著抑制脂质积累，降低ROS、MDA、NLRP3、TNF-α和IL-1β的水平，同时提高SOD活性，从而缓解氧化应激与免疫失衡。它还能提升线粒体膜电位、ATP含量以及mtDNA拷贝数，改善线粒体功能。此外，多花龙胆素还能调节BMAL1及相关线粒体动态基因的表达节奏，使其幅度和相位恢复正常。同时，它通过上调PINK1和PARKIN的表达，激活线粒体自噬途径，有助于及时清除功能受损的线粒体。最为重要的是，当BMAL1被敲除后，多花龙胆素的所有这些治疗效果都会消失，这说明BMAL1是多花龙胆素发挥作用的关键靶点。
结论
这是首项证明多花龙胆素可通过调控BMAL1介导的线粒体动态昼夜节律来缓解MAFLD的研究，表明该成分有望成为治疗MAFLD的候选药物。
引言
代谢功能障碍相关的脂肪肝疾病（MAFLD），曾被称为非酒精性脂肪肝病（NAFLD），是一种与代谢功能障碍密切相关的慢性肝脏疾病（Teng等人，2023年）。该病的典型表现为肝脂肪变性，会导致肝脏内脂质过度沉积、胰岛素抵抗以及持续炎症，这些问题共同使得MAFLD成为全球重大的公共卫生问题（Loomba等人，2021年）。MAFLD还可能发展成脂肪性肝炎、肝硬化甚至肝细胞癌，进而增加与肝脏相关的死亡风险（Eslam等人，2020年）。近年来，由于轮班工作及时差反应导致的昼夜节律紊乱，肥胖和代谢综合征等代谢性疾病发病率不断上升，相应地，MAFLD的患病率也从25.3%上升到了38.2%，过去三十年间增长了约50%（Miao等人，2024年）。值得注意的是，现代生活方式导致的昼夜节律紊乱已成为MAFLD发病的重要原因。目前针对MAFLD的治疗研究越来越多地聚焦于昼夜节律与代谢之间的关联（Perez-Diaz-Del-Campo等人，2022年）。
线粒体代谢功能障碍是MAFLD的核心发病机制（Zheng等人，2023年）。而线粒体动态则是导致这种功能障碍的重要因素（Yao等人，2023年）。线粒体动态通过分裂（由FIS1、DRP1介导）和融合（由OPA1、MFN1、MFN2调控）来实现，是维持线粒体生命周期和功能的核心调控机制。这一适应性过程能够让肝细胞在结构上和功能上都具有可塑性，以适应各种代谢需求。线粒体动态存在显著的昼夜变化规律（Longo等人，2021年）。研究表明，如果线粒体动态节律被打破，会导致线粒体过度分裂，进而造成线粒体碎片化以及功能丧失（Aguilar-Lopez等人，2020年）。这样一来，就会产生过多的活性氧，这些活性氧会损害线粒体膜和DNA，还会促进脂质过氧化反应（Wang等人，2023a年）。此外，这种失调还会扰乱脂质代谢节律，进一步加重肝脂肪变性（Garcia-Berumen等人，2022年）。同时，线粒体损伤会引发大量活性氧的产生，这些活性氧又会激活NOD样受体家族中的pyrin domain containing 3（NLRP3）炎性小体，促使肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-1β等促炎因子的释放。这一过程会加剧炎症反应，进一步损害线粒体功能，形成恶性循环（Bahitham等人，2024年；Wang等人，2025a年）。最新研究显示，线粒体动态主要受脑和肌肉ARNT样蛋白1（BMAL1）的调控，从而促进代谢适应（Kim等人，2017年）。作为核心的昼夜节律基因，如果肝细胞中的BMAL1被删除，就会导致线粒体功能紊乱、氧化应激增加，进而引发脂肪肝疾病和炎症反应（Zhu等人，2023年）。因此，BMAL1很可能通过调控与线粒体动态相关的基因的昼夜节律，来改善脂质代谢紊乱。
传统中药作为一种历史悠久、具有丰富实践经验的治疗体系，为MAFLD的治疗提供了新的方法和选择。传统中药具有多成分、多靶点、多效应的特点，能够全面调节机体的代谢功能和免疫功能，从而减轻病理损伤和功能障碍。Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc（P. cuspidatum）是一种原产于亚洲和北美的植物，其根部在《中华人民共和国药典》中被列为“虎杖”，并被传统中医所认可（Ke等人，2023年）。该植物归肝经和胆经，传统上用于活血化瘀、清热解毒、利水退黄。根据传统中医理论，湿热和血瘀是MAFLD的核心病因，这也为使用P. cuspidatum调节脂质代谢提供了理论依据（Song等人，2016年；Xu等人，2024年）。该植物中最丰富的生物活性成分多花龙胆素，因其具备抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种药理作用，近年来受到了广泛关注（Chi等人，2024年；Luo等人，2022年）。现有研究显示，多花龙胆素在治疗与炎症、脂质沉积和氧化应激相关的肝脏疾病方面具有显著效果（Luo等人，2022年）。更重要的是，多花龙胆素可以通过与DRP1相互作用来抑制活性氧的产生，从而保护线粒体功能（Ni等人，2017年）。不过，仍有许多关键问题尚未得到解答：多花龙胆素是通过改善线粒体动态来预防或治疗MAFLD的？BMAL1是否是多花龙胆素发挥调控作用的上游靶点？又有哪些下游信号通路参与了这一过程？
基于以上问题，本研究提出这样一个假设：多花龙胆素可能通过BMAL1依赖的方式，调节与线粒体动态相关的基因的昼夜表达，从而缓解MAFLD（见图1）。为了验证这一假设，我们采用了分子对接、分子动力学模拟以及一系列体内和体外实验，最终得出了相应的研究结果和结论。
章节节选
分子对接与分子动力学模拟
为了研究多花龙胆素与BMAL1蛋白之间的结合关系，我们采用了分子对接和分子动力学模拟技术。BMAL1的三维结构是从RCSB蛋白质数据库中获取的，而多花龙胆素的结构则来自PubChem。对接计算是用AutoDock Vina软件完成的，之后得到的BMAL1-多花龙胆素复合物又通过Amber 24软件包进行了分子动力学模拟。
BMAL1作为多花龙胆素治疗MAFLD的潜在靶点
分子对接分析显示，多花龙胆素与BMAL1蛋白之间存在稳定的结合模式，其结合能低于-7.9千卡/摩尔。为了进一步确认BMAL1-多花龙胆素复合物的结构稳定性，我们进行了分子动力学模拟。如图2所示，在模拟过程中，BMAL1-多花龙胆素复合物的整体结构保持稳定，均方根偏差主要出现在那些较为灵活的环状区域，而其他部分则保持相对稳定
讨论
MAFLD是一种极为常见的慢性肝脏疾病，其特征是肝细胞内出现异常的脂质沉积（Cui等人，2025年）。随着全球生活方式的巨大变化，MAFLD的发病率也在不断上升（Chen等人，2025年）。越来越多的证据表明，线粒体功能障碍是MAFLD发病和进展的关键因素，而线粒体昼夜节律的紊乱也被认为是重要的上游致病因素
CRediT作者贡献说明
Xin Zhang：数据整理。Haiyi Zhang：软件应用。Wenfei Yu：数据整理。Hongshuai Liu：数据整理。Yuqing Sun：方法设计。Muxi Qi：数据整理。Shujun Wang：论文撰写——审阅与编辑、论文撰写——初稿撰写、方法设计、数据整理。Linya Wang：数据整理。Fengxia Zhang：论文撰写——审阅与编辑、研究指导。Guoliang Yin：方法设计。Huagui Feng：数据整理。Haichao Wang：方法设计。Na Xie：数据整理。Xuehuan Liu：方法设计
未引用参考文献
Gao等人，2018年；Legaki等人，2022年；Liu等人；Song，2016年。
利益冲突声明
? 作者声明自己没有已知的、可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金（编号81573945）、中国山东省自然科学基金（编号ZR2021MH054）的支持。
Shujun Wang|Haichao Wang|Guoliang Yin|Xuehuan Liu|Na Xie|Xin Zhang|Wenfei Yu|Haiyi Zhang|Yuqing Sun|Hongshuai Liu|Linya Wang|Muxi Qi|Huagui Feng|Fengxia Zhang
中国山东省济南市山东中医药大学第一临床医学院，邮编250355
