中藥單體發13分！北京中醫藥大學等揭示川芎嗪可改善線粒體相關內質網膜結構和功能與肝纖維化

【寫在前面】：本期推薦的是由北京中醫藥大學生命科學學院、山東大學第二醫院，山東大學、北京中醫藥大學中藥學院等研究團隊合作近期發表于Journal of Advanced Research(IF13.0）的一篇文章，揭示川芎嗪改善線粒體相關內質網膜結構和功能與肝纖維化。

【期刊簡介】

【題目及作者信息】

Tetramethylpyrazine improves the structure and function of mitochondrial-associated endoplasmic reticulum membrane and liver fibrosis

引言

線粒體相關內質網（ER）膜（MAM）的形態和功能異常已成為肝纖維化期間細胞器功能障礙的關鍵介質。川芎嗪（TMP）被研究為治療肝纖維化的潛在療法，但其機制尚不清楚。

目的

考慮到MAM數量和間隙距離在肝纖維化過程中的變化，我們旨在研究TMP抑制肝纖維化的潛在機制及其作為治療靶點的潛力。

方法

通過不同的測序技術和一系列分子生物學實驗，我們在體內和體外探索了TMP在CCl4誘導的纖維化模型中的作用和機制，并檢測了纖維化患者的關鍵信號傳導。

結果

在纖維化條件下，MAM數量的異常增加和ER和線粒體形態的劇烈改變伴隨著大量Ca2+從ER流入線粒體。TMP在很大程度上恢復了這些變化。進一步分離不同的細胞組分表明，CCl4主要通過抑制絲裂融合蛋白2（MFN2）導致MAM蛋白的定位錯誤和局部集中。TMP通過激活轉錄和抑制K79泛素化介導的降解直接結合并刺激MFN2的表達，促進MFN2肌/內質網Ca2+ATP酶（SERCA2）復合物的相互作用和功能，以逆轉線粒體中的Ca2+超載。值得注意的是，在纖維化患者和肝MFN2敲除小鼠中的發現進一步強調了MFN2介導的MAM正?；诟纳聘卫w維化中的關鍵作用以及TMP的治療效果。

結論

在這里，我們通過闡明TMP在修復肝臟MAM中的作用，強調了TMP在肝纖維化中的治療潛力。

圖文摘要

【前言】

肝纖維化可進展為肝硬化和肝細胞癌，對全球健康構成重大威脅。目前，氧化應激、病毒感染和飲食失調等重大風險因素會損害肝臟中多種細胞器的結構和功能，從而擾亂代謝穩態并促進肝纖維化。內質網（ER）在鈣（Ca2+）穩態以及蛋白質和脂質的合成中起著至關重要的作用。在飲食誘導的肝纖維化模型中，肝臟經歷了廣泛的結構重組，其特征是ER片堆的明顯紊亂和管狀ER擴張。由于錯誤折疊蛋白的積累，ER相關降解（ERAD）的特征是lin-12樣蛋白1（SEL1L）-HMG-CoA還原酶降解蛋白1（HRD1）的抑制劑發生變化，從而降解錯誤折疊的ER蛋白。然而，如果ERAD系統不堪重負或功能失調，可能會導致慢性ER應激和纖維化。線粒體作為影響肝內代謝的另一個重要細胞器，在營養代謝和三磷酸腺苷（ATP）合成中起著至關重要的作用。在代謝相關脂肪肝（MAFLD）中，線粒體呼吸最初會增加以適應底物可用性的提高。隨著疾病進展為代謝功能障礙相關脂肪性肝炎（MASH），線粒體功能惡化，線粒體動力學和生物能量學紊亂，導致氧化磷酸化受損。這些細胞器結構和功能的改變與肝纖維化發展之間的因果關系仍然是一個有爭議的話題。

針對細胞內質網和線粒體之間細胞器通訊的藥理學策略可能會影響肝纖維化的進展。目前，肝纖維化的有效臨床治療仍然難以實現。Rezafra是美國食品藥品監督管理局專門批準用于MASH的獨家藥物，與多種副作用有關，包括腹瀉和惡心。天然藥物現在被認為是治療肝纖維化和癌癥等慢性疾病的新藥開發的重要來源。四甲基吡嗪（TMP）具有多種生物活性，包括抗癌、抗動脈粥樣硬化和抗血管生成作用[17]。目前，TMP注射液在臨床上用于治療黃疸型肝炎、膽囊炎、缺血性卒中、冠心病和糖尿病腎病等疾病。我們最近發現，TMP通過抑制細胞外小泡依賴性mtDNA的釋放和逆轉隨后肝星狀細胞（HSC）的激活，有效地恢復了肝細胞中的線粒體功能。令人驚訝的是，TMP還表現出抵消ER應激的能力，從而保護了血管內皮功能。然而，控制TMP影響的這些細胞器功能之間溝通的潛在機制仍然沒有得到充分的理解。

【結果部分】

1.TMP的抗纖維化作用與肝細胞ER和線粒體的修復密切相關。

2.TMP顯著改善了肝細胞中MAM的異常區域接觸和數量。

3.TMP對MAM區內Ca2+流量和MFN2-SERCA2復合物的調節作用。

4.siRNA-MFN2和MFN2激活劑對CCl4誘導的肝細胞MAM損傷和細胞器功能障礙的影響。

5.MFN2的敲除逆轉了TMP緩解的肝纖維化。

6.TMP抑制MFN2在K79位點的泛素化。

7.MFN2的表達與肝纖維化患者的纖維化惡化程度呈負相關。

【結論與討論】

我們的研究表明，TMP通過靶向MFN2、增強其在MAM的表達和區域定位來促進線粒體融合和腎小管ER重建。該機制有效地逆轉了CCl4誘導的MAM異常增加，進一步改善了兩個細胞器之間的Ca2+輸送，恢復了線粒體和ER功能，最終緩解了肝纖維化?？偟膩碚f，我們的研究表明，MFN2是治療肝纖維化和鑒定天然產物新藥的有前景的靶點，從而為相關疾病患者帶來了希望。

注：本文原創表明為原創編譯，非聲張版權，侵刪！

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