黄芪甲苷IV通过激活SHH信号通路抑制PERK/eIF2α/ATF4介导的内质网应激,从而减轻脑缺血再灌注损伤

《Brain Research》:Astragaloside IV attenuates cerebral ischemia-reperfusion injury by suppressing PERK/eIF2α/ATF4-mediated endoplasmic reticulum stress through activation of the SHH signaling pathway

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月19日 来源:Brain Research 3.2

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   •黄芪甲苷IV在体外和体内均可减轻脑缺血再灌注损伤。•黄芪甲苷IV的神经保护作用依赖于SHH通路的激活和PERK/内质网应激(ERS)的抑制。•Gli1是黄芪甲苷IV抑制PERK/eIF2α/ATF4介导的凋亡性内质网应激所必需的。•SHH/Gli1/ERS轴可作为缺血性卒中

  
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    黄芪甲苷IV在体外和体内均可减轻脑缺血再灌注损伤。
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    黄芪甲苷IV的神经保护作用依赖于SHH通路的激活和PERK/内质网应激(ERS)的抑制。
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    Gli1是黄芪甲苷IV抑制PERK/eIF2α/ATF4介导的凋亡性内质网应激所必需的。
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    SHH/Gli1/ERS轴可作为缺血性卒中的新型治疗靶点。

引言

由脑血管闭塞引起的急性缺血性卒中仍然是全球死亡率和长期致残率的主要原因之一。尽管溶栓治疗和机械取栓术是主要的临床干预手段,但再灌注往往会引发继发性损伤(Feske, 2021, Herpich and Rincon, 2020)。脑缺血再灌注损伤(CIRI)常引起继发性神经元死亡(Yang et al., 2026, Lima et al., 2022)。血液流动恢复这一悖论性现象会触发复杂的病理级联反应,包括炎症激活、氧化应激、钙超载和内质网应激(ERS)。这些错综复杂的事件包括炎症激活、氧化还原失衡、钙稳态受损以及定位于内质网(ER)内的蛋白质毒性应激(Huang et al., 2023, Pomierny et al., 2024)。神经元凋亡是最终的途径,它扩大了脑梗死面积并导致神经功能障碍。因此,探索抑制CIRI诱导的凋亡的新疗法至关重要。
内质网(ER)作为关键的真核细胞器,负责蛋白质折叠、成熟和细胞内钙稳态维持(Lu et al., 2024, Joshi et al., 2017)。然而,脑组织中的缺血和缺氧挑战常常破坏ER的内部稳定性(Schwarz and Blower, 2016)。这种不稳定导致错误折叠蛋白的聚集,进而启动ERS反应。虽然ERS最初通过未折叠蛋白反应(UPR)充当一种生存机制(Schwarz and Blower, 2016, Datta et al., 2020),但持续或强烈的应激会使细胞命运转向凋亡(Oakes and Papa, 2015, Datta et al., 2020)。这一转变主要由PKR样内质网激酶(PERK)通路驱动,其中磷酸化的PERK(p-PERK)磷酸化真核起始因子2α(eIF2α),上调激活转录因子4(ATF4),并触发促凋亡的C/EBP同源蛋白(CHOP)。CHOP最终诱导的caspase级联反应导致神经元严重且进行性丧失(Huang et al., 2023, Zhang et al., 2022)。
音猬(Sonic Hedgehog, SHH)信号通路是脊椎动物中枢神经系统发育中的关键调控通路,并在成年脑组织中发挥重要的神经保护作用(Liu et al., 2014, Litingtung and Chiang, 2000, Jessell, 2000)。SHH与其受体Patched 1(PTCH1)之间的配体-受体偶联有效缓解了Smoothened(SMO)的组成性抑制。这一分子事件促进了GLI家族锌指蛋白1(Gli1)转录调控因子的功能性激活,随后启动与神经元保护相关的基因序列表达。最近的研究表明,SHH通路的激活与ERS之间存在复杂的交叉调控关系。研究发现,SHH信号可以增强ER的应激抵抗能力并减少ERS介导的细胞凋亡(Niu et al., 2019, Jiang et al., 2024)。然而,在脑缺血再灌注损伤中,SHH通路是否通过直接调控PERK通路来减轻神经元损伤以及其具体的分子机制仍有待进一步阐明。
黄芪中含有多种生物活性成分,其中黄芪甲苷IV(AS-IV)是主要成分之一。AS-IV以其出色的抗氧化应激、抗炎症过程和抗凋亡信号传导的能力而著称(Ge et al., 2020, Wang et al., 2025)。尽管已有零散的报道将AS-IV与SHH通路刺激或ERS缓解联系起来,但AS-IV是否通过SHH依赖性机制靶向PERK介导的凋亡轴这一具体问题尚缺乏系统的深入研究。
本研究采用HT22细胞体外氧糖剥夺/复氧(OGD/R)模型和SD大鼠体内大脑中动脉闭塞/再灌注(MCAO/R)模型评估了AS-IV的神经保护效果。研究特别探讨了AS-IV刺激SHH信号的作用。通过使用ERS激活剂二硫苏糖醇(DTT)和SHH拮抗剂环氨霉素(Cyclopamine, Cyc),我们成功验证了SHH/ERS轴在AS-IV介导的抗凋亡中的调控机制。综合而言,目前的发现提供了创新的机制视角并建立了稳健的证据框架,从而证明了AS-IV在脑血管闭塞管理策略中进行药理学整合的合理性。

章节摘要

细胞培养

鼠源性HT22细胞系购自中国科学院细胞库(上海,中国)。培养使用富含糖类的DMEM培养基(Gibco, Thermo Fisher Scientific, 美国;货号11965092),补充10%胎牛血清(FBS;Gibco, 货号10099141)及1%抗生素混合物(Sigma-Aldrich, 美国密苏里州圣路易斯市;货号P4333)。固定参数包括37°C和含有5% CO2的潮湿环境。

OGD/R方案与实验分组

实验中,HT22细胞被分配

AS-IV减轻HT22神经元中OGD/R诱导的凋亡级联反应和内质网应激

为评估AS-IV的细胞保护潜力,HT22神经元接受OGD/R诱导的缺血模拟处理。CCK-8检测显示,与对照组相比,缺氧/复氧挑战显著降低了细胞活力(P?

讨论

脑缺血再灌注损伤(CIRI)是缺血性卒中最重要的病理过程之一。由此导致的神经元凋亡和脑组织损伤是临床致残的重要原因(Zeng et al., 2022, Lan et al., 2024, Zhang et al., 2022)。在本研究中,我们系统地建立了两个核心发现:第一,缺血/再灌注(CIRI或OGD/R)暴露引发严重的神经元损伤、细胞凋亡性死亡以及ERS反应过度激活;第二,AS-IV

结论

本研究证明AS-IV在体外和体内均可有效减轻CIRI。在机制上,AS-IV激活SHH信号通路,随后下调PERK/eIF2α/ATF4/CHOP促凋亡级联反应,并恢复受损神经元的内质网稳态。药理学重新激活ERS、抑制SMO或基因敲低Gli1均一致性地逆转了AS-IV的神经保护、抗凋亡和ERS抑制作用。这些发现阐明了关键的

资金支持信息

为匿名评审,具体细节已省略,稍后提供。

CRediT作者贡献声明

魏蓬勃(Pingbo Wei):撰写—初稿。韩云云(Yangyun Han):撰写—初稿。王军(Jun Wang):撰写—初稿。罗乐(Le Luo):撰写—初稿。孟将(Jiang Meng):撰写—初稿。范波(Bo Fan):撰写—初稿。刘佳鑫(Jiaxin Liu):撰写—审阅与编辑,获取资金。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

不适用。

伦理审批

本研究已获必要的伦理审批(为匿名评审,具体审批细节已省略,稍后提供)。

临床试验编号

不适用。

数据可用性声明

本研究所呈现的原始贡献已包含在文章中;进一步咨询可联系通讯作者。
魏蓬勃|韩云云|王军|罗乐|孟将|范波|刘佳鑫
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