《International Immunopharmacology》：Diosgenin promotes skin flap survival by attenuating oxidative stress and apoptosis via LKB1/AMPK-mediated autophagy
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摘要皮瓣移植是治疗软组织缺损及矫正外观畸形的重要手段。然而，由于术后皮瓣坏死发生率较高，其应用受到限制。研究表明，多种因素会导致皮瓣坏死，包括缺血再灌注损伤、炎症反应以及细胞凋亡。薯蓣作为一种日常食物，含有皂苷元——一种具有抗氧化特性的化合物，很好地体现了“药食同源”的理念。本研
摘要
皮瓣移植是治疗软组织缺损及矫正外观畸形的重要手段。然而，由于术后皮瓣坏死发生率较高，其应用受到限制。研究表明，多种因素会导致皮瓣坏死，包括缺血再灌注损伤、炎症反应以及细胞凋亡。薯蓣作为一种日常食物，含有皂苷元——一种具有抗氧化特性的化合物，很好地体现了“药食同源”的理念。本研究探讨了从薯蓣中提取的皂苷元对皮瓣存活率的影响及其作用机制。研究在48只雄性Sprague-Dawley大鼠身上建立了McFarlane皮瓣模型，包括对照组、阳性对照组（硝基软膏处理组）以及5个不同剂量组，剂量分别为10、25、50、100和200毫克/千克。通过激光多普勒成像技术检测血液灌注情况，利用免疫荧光染色法分析炎症细胞因子，通过西方印迹法检测与自噬、氧化应激及细胞凋亡相关的蛋白质表达水平。此外，还使用CCK-8检测皂苷元的毒性，并在体外测定活性氧水平。研究结果表明，皂苷元处理能够提高皮瓣的存活率，减少中性粒细胞的浸润。同时，皂苷元可显著降低与氧化应激和细胞凋亡相关的蛋白质表达，还能通过LKB1/AMPK通路促进自噬作用。AMPK抑制剂Compound C能够逆转皂苷元的效应。综上所述，皂苷元可通过LKB1/AMPK介导的自噬作用减轻氧化应激和细胞凋亡，从而促进皮瓣存活。
引言
在骨科领域，皮瓣移植是一种重要的伤口修复技术，被广泛用于伤口愈合、外观改善以及功能重建等方面[31]。不过，皮瓣移植过程中常常会出现皮瓣坏死现象。有研究显示，皮瓣坏死的发生率在10%到15%之间[33]，尤其是皮瓣的远端部分更容易出现组织营养不良和坏死。影响皮瓣坏死的主要因素包括血液循环状况[21]、代谢因素、氧化应激、炎症反应，以及组织对缺氧和缺血的耐受能力[17]。此外，术后皮瓣还常常因缺血再灌注损伤而出现坏死或细胞凋亡现象[34]。在缺血再灌注损伤过程中，由于活性氧生成过多而抗氧化机制不足，从而导致氧化应激，这一过程起着关键作用[32]。自噬是在缺血再灌注损伤过程中的一种重要细胞保护机制[38]。由肝脏激酶B1（LKB1）介导的自噬在缺血再灌注损伤中具有保护作用。这种能量感应激酶LKB1能够根据代谢应激情况调节自噬过程。不过，LKB1介导的自噬在缺血再灌注损伤中的具体功能作用仍需进一步研究[29]。此外，自噬与其对氧化应激和细胞凋亡途径的调控作用之间的机制联系也亟待系统研究。
皂苷元是一种植物甾体皂苷，大量存在于薯蓣属植物的根茎中，常见的山药（Dioscorea opposita）就是其中之一。山药是一种广泛食用的食材，长期以来既可作为营养物质，也可作为草药使用，完美诠释了“药食同源”的概念[35]。现代药理学研究的大量证据表明，皂苷元具有多种治疗功效，包括抗炎、抗氧化应激[7]、抗动脉粥样硬化以及抗细胞凋亡的作用[16]。鉴于其来源于食物的特性，我们的初步生物信息学分析发现，在缺血再灌注损伤背景下，皂苷元处理会引发特定的基因表达变化，路径富集分析也识别出多个值得进一步研究的信号通路。具体而言，已有研究显示，皂苷元可通过减轻氧化应激和炎症反应来缓解心肌梗死[41]。在肝病大鼠模型中，皂苷元也被证明可以通过AMPK信号通路增强自噬并抑制细胞凋亡，从而延缓肾病的进展[42]。
这些研究结果表明，皂苷元的抗炎、抗氧化应激、抗细胞凋亡以及促进自噬的作用可能共同有助于提升皮瓣的存活率。本研究旨在探究皂苷元发挥其对皮瓣作用的具体机制。
章节节选
药理信息学分析
通过多个数据库的查询，系统地筛选出了皂苷元的潜在药理靶点，这些数据库包括SwissTargetPrediction、HIT、INPUT和HERB。以“缺血再灌注损伤”为搜索词在GeneCards数据库中查找与疾病相关的靶点。通过对比这些数据集，找到了皂苷元在皮瓣缺血再灌注损伤中的潜在治疗靶点，还用文氏图展示了这些靶点之间的重叠情况。研究使用了R软件（版本：4.4.1）来进行相关分析。
缺血再灌注损伤中皂苷元的潜在靶点及相关通路
网络药理学数据库共识别出136个可能的皂苷元靶点，将这些靶点与2062个与缺血再灌注损伤相关的靶点进行交叉比对，最终找到了73个可能与皮瓣缺血再灌注损伤相关的靶点（见图1A）。基因本体论分析在分子功能、细胞组分以及生物学过程三个层面共发现了10个显著术语，其中分子功能分析尤其显示，丝氨酸/苏氨酸激酶的调控作用较为明显（p值小于0.05）（见图1B）。KEGG通路分析也提供了相关线索。
讨论
皮瓣手术被广泛用于创伤、烧伤以及皮肤溃疡后的伤口重建[14]。然而，术后皮瓣坏死是一个严峻的问题，会严重影响患者的康复效果[15]。导致皮瓣坏死的因素有很多，其中缺血再灌注损伤起着主导作用[13]。这一过程主要是由氧化应激失衡[10]、炎症因子激增[30]以及细胞凋亡[4]等因素共同引发的。活性氧在这一过程中起着至关重要的作用。
结论
皂苷元具有多种生物活性，可通过LKB1/AMPK通路诱导自噬，进而提高术后皮瓣的存活率。增强的自噬作用能够有效减轻氧化应激并抑制细胞凋亡，这充分体现了皂苷元在预防和治疗皮瓣坏死方面的潜在治疗价值。
CRediT作者贡献说明
宋伟龙：正式分析、数据整理。潘鹤宾：方法设计。徐盼申：实验研究。王安：结果可视化。杨佳龙：初稿撰写、概念构思。邓嘉鹏：软件应用。王凯涛：软件应用。刘扬波：研究监督。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
Weilong Song|Hebin Pan|Panshen Xu|An Wang|Jialong Yang|Jiapeng Deng|Kaitao Wang|Yangbo Liu
浙江省温州市瓯海区南白象，温州医科大学第一附属医院骨科，邮编325000，中国
