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一种生物活性人参皂苷改善非酒精性脂肪性肝炎中氧化磷脂积累引起的肝细胞铁死亡
iMeta主页:http://www.imeta.science
研究论文
● 原文: iMeta(IF 33.2, 中科院双一区Top)
● 英文题目: A bioactive ginsenoside alleviates hepatocellular ferroptosis induced by oxidized phospholipid accumulation in nonalcoholic steatohepatitis
● 中文题目: 一种生物活性人参皂苷改善非酒精性脂肪性肝炎中氧化磷脂积累引起的肝细胞铁死亡
● 原文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/imt2.70114
● DOI: https://doi.org/10.1002/imt2.70114
● 2026年3月3日,浙江省农业科学院卢立志、曾涛与中南大学湘雅医院史达尊等在iMeta发表了题 “A bioactive ginsenoside alleviates hepatocellular ferroptosis induced by oxidized phospholipid accumulation in nonalcoholic steatohepatitis” 的文章。
● 本研究通过细胞实验、动物模型及临床样本验证等,系统阐明了20(S)-人参皂苷Rg3(20 (S)-Rg3)通过调控SPOP/ATF3/NUPR1信号轴,抑制氧化磷脂(OxPLs)积累和肝细胞铁死亡,从而缓解非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的分子机制,为NASH的靶向治疗提供了全新策略和候选药物分子。
● 第一作者:宗一博
● 通讯作者:曾涛(zengtao4009@126.com)、卢立志(lulizhibox@163.com)、史达尊(shidazun@csu.edu.cn)
● 合作作者:龙果、顾天天、黄攀、田勇、许文武、胡希恒
● 主要单位:浙江省农业科学院、中南大学湘雅医院、江苏大学
亮 点
●氧化磷脂(OxPLs)积累会推动非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的发生发展,而 20 (S)- 人参皂苷 Rg3(20 (S)-Rg3)可显著降低小鼠体内的 OxPLs 含量;
● E3 泛素连接酶 SPOP 可介导转录因子 ATF3 的 K48 位泛素化修饰,进而促进 ATF3 的蛋白酶体依赖性降解;
● 20 (S)-Rg3 通过调控 SPOP/ATF3/NUPR1 信号轴发挥抗肝细胞铁死亡作用,Rg3 激活 SPOP 后,加速 ATF3 降解,解除其对线粒体稳态核心调控因子 NUPR1 的转录抑制,最终恢复线粒体功能、减少脂质过氧化,改善铁死亡。
摘 要
氧化磷脂(OxPLs)积累与铁死亡在非酒精性脂肪性肝炎(NASH)疾病中扮演关键角色,但两者在NASH中的因果关联及调控机制仍不清楚。我们的前期研究结果表明20 (S) -人参皂苷 Rg3(20 (S)-Rg3)可有效改善笼养应激诱导的蛋鸭肝脏氧化损伤以及炎症,为了探究调控机制,我们进一步开展了小鼠实验。本研究中活性人参皂苷20(S)-Rg3可显著缓解高脂饮食诱导的小鼠NASH症状,包括改善血脂紊乱、肝脏炎症、纤维化及胰岛素抵抗。机制上,Rg3可结合并激活E3泛素连接酶SPOP,促进转录因子ATF3的K48位泛素化降解;染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)以及双荧光素酶报告基因实验证实ATF3可结合Nupr1启动子区域并抑制其转录,而Nupr1作为线粒体稳态的核心调控因子,其表达下调会加剧线粒体氧化应激和铁死亡。Rg3通过降解ATF3解除对Nupr1的转录抑制,恢复线粒体功能,减少OxPLs积累和脂质过氧化,最终抑制肝细胞铁死亡。临床样本分析显示,肝硬化患者肝组织中SPOP和Nupr1表达下调,ATF3和OxPLs水平升高,提示该信号轴与人类肝脏疾病密切相关。综上,本研究揭示了Spop-Atf3-Nupr1轴在NASH铁死亡中的关键调控作用,证实Rg3是靶向该通路的潜在治疗药物,同时为NASH的诊断提供了OxPLs这一无创生物标志物。
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全文解读
引 言
非酒精性脂肪性肝炎(NASH)已成为慢性肝病的主要病因,但目前尚无获批的治疗药物,阐明其发病机制并寻找有效治疗药物迫在眉睫。人参皂苷Rg3已被报道具有肝脏保护作用,但Rg3改善NASH的具体功能及分子机制尚未明确。
氧化磷脂(OxPLs)作为生物活性脂质介质,在代谢疾病中具有促炎和促动脉粥样硬化的特性,可通过调控细胞信号通路和转录程序诱导细胞应激和死亡。越来越多的证据表明,氧化应激可通过OxPLs积累促进铁死亡。已有研究表明在多种NASH小鼠模型和患者的肝脏组织及循环中,OxPLs水平显著升高,但由于OxPLs主要来源于非酶促脂质过氧化,目前缺乏有效的中和策略,其在NASH疾病进程中的具体作用与致病机制仍不明确。
铁死亡是一种铁依赖的调控性细胞死亡,可由磷脂过氧化驱动,其特征为铁积累和脂质过氧化物形成。已有研究表明铁死亡参与NASH的病理过程,但OxPLs积累与铁死亡之间的调控网络有待进一步的探究。本研究推测,20(S)-人参皂苷Rg3可能通过调控OxPLs代谢和铁死亡相关通路发挥NASH保护作用。为验证这一假设,我们通过高脂饮食诱导的NASH小鼠模型、OxPAPC诱导的肝细胞铁死亡模型,结合临床样本分析,系统探究了Rg3的作用及分子机制,旨在为NASH的治疗提供新的理论依据和候选药物。
结 果
高剂量Rg3改善高脂饮食诱导的小鼠NASH
为评估Rg3的治疗潜力,我们通过给小鼠喂食高脂饮食24周建立NASH模型(图1A)。高剂量Rg3显著降低小鼠体重、肝脏重量及肝体比,同时改善血脂紊乱,表现为小鼠肝脏甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、非酯化脂肪酸(NEFA)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平降低(图1B、C、S1A-E)。高剂量Rg3还降低了血浆丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)和乳酸脱氢酶(LDH)水平(图1D),提示其对肝脏损伤的保护作用。组织病理学分析证实,Rg3显著减少肝细胞气球样变、脂肪变性和纤维化(图1E、S1F-I)。高剂量Rg3通过抑制肝脏组织和血浆中的关键促炎细胞因子(TNFα、IL-6、IL-1β)发挥抗炎作用(图S1J-O)。鉴于NASH与全身代谢紊乱密切相关,我们进一步评估了整体葡萄糖稳态,发现高剂量Rg3显著改善小鼠的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性(图1F-I)。基于以上研究结果,后续机制探究均采用高剂量Rg3(以下简称Rg3)。
Rg3缓解铁死亡并上调肝脏SPOP表达
转录组和蛋白组学分析结果一致表明,铁死亡是高脂饮食诱导NASH中富集的重要致病通路之一,而Rg3处理可显著抑制该通路(图1J、S2A-C)。Rg3改善了高脂饮食导致的肝脏氧化损伤,表现为过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性增加,谷胱甘肽(GSH)水平和GSH/氧化型谷胱甘肽(GSSG)比值升高,丙二醛(MDA)和GSSG水平降低(图S2D-I)。Rg3显著减轻高脂饮食小鼠的肝脏铁沉积(图1K、L、S2J)。值得注意的是,与健康对照组相比,纤维化小鼠和肝硬化患者肝脏中的总OxPAPC(氧化磷脂的混合物)水平均显著升高(图1M、S2K)。靶向HPLC-MS脂质组学进一步显示,Rg3处理后多种OxPLs含量降低(图1N、S2L)。同时,Rg3显著降低肝脏中脂质过氧化和铁死亡的经典标志物4-羟基壬烯醛(4-HNE)水平,并减轻高脂饮食诱导的线粒体损伤(图S2M-N)。整合多组学数据后,我们将E3泛素连接酶SPOP鉴定为关键候选分子(图1O)。SPOP已被证实通过抑制Tlr4/Nf-κb通路发挥抗炎作用,并在肝细胞癌中作为肿瘤抑制因子,但在铁死亡中的作用尚不明确。结果显示Rg3显著上调了高脂饮食小鼠肝脏中Spop在mRNA和蛋白水平的表达(图1P、S2O、P),提示SPOP可能是Rg3抑制铁死亡的关键调控因子。
图1. 高剂量人参皂苷Rg3可改善高脂饮食(HFD)诱导的小鼠非酒精性脂肪性肝炎(NASH),并上调肝脏中Spop基因的表达
(A) Rg3干预策略示意图:用于HFD诱导的NASH小鼠模型。(B) 对照组与Rg3处理组小鼠的体重、肝脏重量及肝重/体重比值(LW/BW);n = 8。(C) 肝脏中甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)及非酯化脂肪酸(NEFA)水平;n = 8。(D) 血浆中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)及乳酸脱氢酶(LDH)活性;n = 8。(E) 肝组织切片代表性苏木精-伊红(H&E)、油红O(ORO)、天狼星红(PSR)及IV型胶原(CIV)染色结果。(F, G) 小鼠腹腔注射葡萄糖耐量试验(IPGTT)及其曲线下面积(AUC);n = 6。(H, I) 小鼠腹腔注射胰岛素耐量试验(IPITT)及其曲线下面积(AUC);n = 6。(J) 小鼠肝脏蛋白质组学数据的KEGG通路富集分析;n = 4。(K) 普鲁士蓝(Perls’ Prussian blue)染色显示肝组织铁沉积的代表性图像;n = 6。(L) 小鼠肝脏铁含量定量分析;n = 8。(M) 肝脏氧化型磷脂酰胆碱(OxPAPC)水平;n = 8。(N) 基于HPLC-MS/MS氧化脂质组学检测的肝脏组织中氧化磷脂(OxPLs)物种相对丰度变化热图;n = 5。(O) 差异表达基因(左图:HFD/Rg3 vs. HFD)与差异表达蛋白(右图:HFD/Rg3 vs. HFD)火山图。(P) 肝组织中SPOP蛋白的代表性Western blot图及定量分析。(Q) Rg3与SPOP蛋白的微量热泳动(MST)结合测定结果。(R) BODIPY 581/591染色的AML12细胞中脂质过氧化水平的代表性共聚焦显微镜图像及定量分析;n = 3。(S) 流式细胞术检测AML12细胞中线粒体超氧阴离子(MitoSOX)水平;n = 3。(T) 示意图:Rg3通过上调Spop表达抑制肝细胞脂质过氧化诱导的铁死的作用机制模型。数据以均值 ± 标准误(SEM)表示;*p < 0.05,**p < 0.01。
SPOP介导Rg3对AML12细胞铁死亡的保护作用
多组学分析一致表明,我们采用OxPAPC处理AML12肝细胞建立体外模型。OxPAPC暴露抑制AML12细胞中SPOP的表达,而Rg3共处理可有效逆转这一效应(图S3A、B)。OxPAPC诱导的细胞死亡可被铁死亡抑制剂Ferrostatin-1(Fer-1)挽救(图S3C),证实铁死亡是重要的死亡机制。
微量热泳动技术(MST)显示Rg3与SPOP具有高亲和力结合(Kd = 12.5 nM),分子对接模拟鉴定了关键相互作用残基(图1Q、S3D-F),提示Rg3与SPOP可能存在直接结合。
功能上,沉默Spop在很大程度上消除了Rg3对OxPLs诱导的细胞死亡的保护作用(图S3G)。BODIPY 581/591 C11染色显示,Spop敲低显著削弱了Rg3介导的脂质过氧化抑制(图1R)。Rg3可恢复OxPAPC暴露后细胞内GSH水平、GSH/GSSG比值、SOD和CAT活性,同时减少MDA积累,而这些抗氧化效应在Spop沉默后均受损(图S4A-E)。此外,Spop敲低阻止了Rg3诱导的抗铁死亡酶GPX4的上调(图S4F),并消除了Rg3介导的OxPAPC处理肝细胞中NADPH水平的恢复(图S4G)。进一步研究发现,Spop缺失消除了Rg3对多种线粒体参数的保护作用(图1S、S4H-J)。
综上,这些发现表明SPOP既是Rg3的潜在直接分子靶点,也是其在肝细胞中抗铁死亡活性关键的介导因子(图1T)。
SPOP通过促进ATF3泛素化降解抑制铁死亡
为鉴定SPOP的下游效应因子,我们对AML12细胞中SPOP相互作用蛋白进行了免疫沉淀-质谱(IP-MS)分析。KEGG分析显示铁死亡相关通路显著富集,整合IP-MS结果与体内肝脏蛋白质组学数据,鉴定出ATF3是SPOP相互作用蛋白(图2A、B)。虽然ATF3已被证实与肝脏脂肪变性和葡萄糖代谢紊乱相关,但其在代谢性肝病中的作用仍存在争议。我们的结果显示,Rg3处理减少了OxPAPC诱导的ATF3蛋白积累(图2C),且ATF3敲低可部分恢复OxPAPC处理后的GPX4表达(图S5A)。
我们通过GST pull-down实验、Co-IP和分子对接分析证实了SPOP与ATF3之间的直接相互作用,Rg3处理显著增加了细胞中SPOP与其底物ATF3的结合量(图2D、E、S5B、C)。重要的是,SPOP通过K48位泛素化促进ATF3的蛋白酶体依赖性降解(图2F-I、S6A、B)。功能上,SPOP过表达可有效抵消AML12细胞中ATF3驱动的铁死亡反应(图S6C-F)。
图2. Rg3通过Spop/Atf3/Nupr1轴缓解肝细胞铁死亡
(A)免疫沉淀-质谱(IP-MS)的KEGG通路富集分析。(B) Venn图(中部)展示IP-MS鉴定的差异表达蛋白(左侧)与肝脏蛋白质组学差异蛋白(右侧)的交集,其中ATF3被标记为关键SPOP互作候选蛋白。(C) AML12细胞经溶剂对照、OxPAPC或OxPAPC + Rg3处理后ATF3蛋白表达的代表性Western blot及定量结果。(D) 分子对接模拟结果:预测SPOP–ATF3蛋白复合物结构及其关键结合残基。(E) GST pull-down实验:证实GST标签SPOP与His标签ATF3之间存在直接相互作用。(F) Western blot检测OxPAPC(24 h)处理下,添加溶剂对照、氯喹(CQ,10 μM,自噬抑制剂)或MG132(10 μM,蛋白酶体抑制剂)时AML12细胞中ATF3蛋白的稳定性。(G) ATF3共免疫沉淀(Co-IP)后Western blot检测泛素化修饰,证实AML12细胞中ATF3发生泛素化。(H) 在过表达Spop并共转染HA标签泛素质粒的细胞中,以抗ATF3抗体进行IP后,用抗HA连接特异性抗体进行WB检测。(I) 示意图:SPOP介导ATF3的K48连接型泛素化修饰及随后的蛋白酶体降解过程。(J) ChIP-seq代表性峰图:显示OxPAPC单独处理(EG)或联合Rg3处理(TG)的AML12细胞中ATF3在Nupr1基因位点的结合情况。(K) 双荧光素酶报告基因实验:在293T细胞中共转染Atf3表达质粒或空载体对照,检测Nupr1启动子活性;相对荧光素酶活性以Renilla荧光素酶为内参标准化;n = 3。(L) 电泳迁移率变动实验(EMSA):验证ATF3蛋白可直接结合Nupr1启动子区域。(M) ATF3介导Nupr1转录抑制的分子机制模型。(N) 实验设计示意图:在CCL4诱导的肝纤维化小鼠模型中,采用肝特异性AAV8-shSpop敲低Spop及AAV8-Nupr1过表达Nupr1,并给予Rg3干预。(O) CCL₄处理小鼠肝脏中还原型谷胱甘肽(GSH)水平;n = 6。(P) CCL4模型小鼠肝脏铁含量;n = 6。(Q) CCL4模型小鼠肝脏OxPAPC水平;n = 6。(R) BODIPY 581/591 C11染色的CCL4模型小鼠原代肝细胞中脂质过氧化水平的流式细胞术分析;n = 3。(S) Seahorse XF分析仪检测CCL4模型小鼠原代肝细胞线粒体生物能量学特征:基础及序贯加入寡霉素、FCCP、鱼藤酮/抗霉素A后的耗氧率(OCR)(左图),以及最大呼吸能力量化(右图);n = 3。(T) CCL₄模型小鼠肝组织切片中谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)表达的代表性免疫荧光图像及定量;n = 6。(U) 总结模型图:Rg3通过Spop–Atf3–Nupr1轴抑制铁死亡,从而发挥抗NASH保护作用的分子机制全景图。数据以均值 ± SEM表示;p < 0.05,* p < 0.01.
Nupr1是ATF3调控肝细胞铁死亡的关键靶点
为阐明ATF3调控的转录程序,我们对OxPAPC处理及OxPAPC联合Rg3处理的AML12细胞进行了ATF3染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)(图S7、S8A)。ATF3结合基因在铁死亡和氧化应激相关通路中显著富集(图S8B、C)。通过将ChIP-seq数据与通路注释相交,我们筛选出4个与氧化应激和铁死亡相关的ATF3结合基因,且Atf3敲低可恢复Nupr1和Slc7a11的基因和蛋白表达(图2J、S8D、9)。
鉴于已有研究表明ATF3可调控Slc7a11,且Nupr1作为铁死亡的关键抑制因子和氧化还原稳态的调控因子,我们将Nupr1作为候选下游效应因子。双荧光素酶报告基因实验和电泳迁移率变动分析(EMSA)证实,ATF3可作为Nupr1的转录抑制因子(图2K-M)。值得注意的是,对肝硬化和铁过载患者肝脏组织的分析显示,与正常对照组相比,ATF3表达升高,SPOP和NUPR1表达下调(图S10)。
Nupr1过表达改善Spop敲低导致的Rg3抗铁死亡功能受损
为确定Nupr1是否在Spop下游介导Rg3依赖的铁死亡抑制作用,我们在AML12和BRL3A肝细胞中探究了其功能。结果显示Nupr1的重新表达挽救了Spop敲低诱导的Rg3抗氧化效应丧失(图S11A-J)。类似地,Spop敲低显著削弱了Rg3减轻OxPAPC诱导的线粒体损伤的能力,而Nupr1过表达在很大程度上逆转了这一效应(图S11K、L)。Seahorse能量代谢分析显示,Rg3恢复了OxPAPC抑制的耗氧率(OCR),这些效应被Spop敲低消除,且在Nupr1过表达后显著恢复(图S11M、N)。在蛋白水平上,Spop沉默减弱了Rg3介导的促铁死亡酶ACSL4的抑制和抗铁死亡蛋白GPX4的诱导,而Nupr1可部分改善(图S11O、P)。
Nupr1过表达改善小鼠肝脏中Spop敲低导致的Rg3抗铁死亡效应削弱
为在体内验证Nupr1在Spop下游的功能作用,我们通过腺病毒递送实现肝脏特异性Spop敲低和Nupr1过表达,随后使用四氯化碳(CCl4)建立肝纤维化模型,并通过尾静脉注射OxPAPC诱导肝细胞铁死亡(图2N、S12A、B、13A)。Spop敲低显著减弱了Rg3的肝脏保护作用(包括增强抗氧化能力和减少铁沉积),而Nupr1过表达可显著恢复这些作用(图2O、P、S12C-E、13B-E、14A-D)。类似地,沉默Spop抑制了Rg3限制肝脏OxPAPC积累的能力,而过表达Nupr1可有效挽救这一效应(图2Q、S12F、13F、14C)。流式细胞术分析进一步证实,Nupr1过表达逆转了Spop敲低导致的Rg3介导的肝脏脂质过氧化抑制丧失(图2R、S13G)。OCR检测显示,Nupr1减轻了Spop敲低诱导的线粒体损伤(图2S、S12G、H、13H)。在蛋白水平上,Spop敲低减少了Rg3介导的ACSL4和F4/80抑制以及GPX4诱导,而这些效应在Nupr1过表达后部分恢复(图2T、S12I-K、13I、14E、F)。
结 论
本研究系统阐明了Rg3通过抑制OxPLs积累和肝细胞铁死亡缓解NASH的分子机制,揭示了Spop-Atf3-Nupr1轴在这一过程中的关键调控作用。Rg3通过激活SPOP促进ATF3泛素化降解,解除对Nupr1的转录抑制,恢复线粒体稳态,减少脂质过氧化,最终抑制铁死亡。临床样本分析显示,OxPLs水平在NASH患者中显著升高,可作为潜在无创生物标志物。
这些发现为NASH的发病机制提供了新的见解,证实Rg3是靶向Spop-Atf3-Nupr1轴的潜在治疗药物,同时为NASH的诊断和治疗提供了新的策略。
方 法
动物实验设计
第一组动物实验(图1A):6周龄雄性C57BL/6J小鼠饲养在无特定病原体条件下,温度控制在22-24℃,12小时光照/黑暗周期。小鼠随机分为四组:对照组(CON),喂食标准饲料并每日灌胃溶剂(0.5%羧甲基纤维素,CMC);高脂饮食组(HFD),喂食高脂饮食(60%千卡来自脂肪;Research Diets, D12492)24周诱导肝脏脂肪变性和纤维化,后期每日额外灌胃溶剂;HFD+低剂量Rg3组(HFD/Rg3-L),喂食上述高脂饮食并后期每日额外灌胃Rg3(20 mg/kg体重/天)6周;HFD+高剂量Rg3组(HFD/Rg3-H),喂食上述高脂饮食并后期每日额外灌胃Rg3(40 mg/kg体重/天)6周。
第二组动物实验(图2N、S13A):在整个实验期间,通过胃内灌胃给予小鼠Rg3(40 mg/kg体重/天)。通过单次尾静脉注射编码靶向SPOP的shRNA的AAV8血清型(AAV8-shSPOP;每只小鼠1×10¹¹病毒基因组(vg);shRNA序列见表S1)实现肝脏特异性SPOP敲低(SPOP KD)。在Rg3治疗第6周,通过单次尾静脉注射AAV8-NUPR1(每只小鼠1×10¹¹ vg)诱导肝脏NUPR1过表达。AAV8-shSPOP和AAV8-NUPR1均由上海吉玛有限公司设计和生产。
为诱导肝铁死亡和肝纤维化,建立OxPAPC和CCL4诱导模型。对于OxPAPC模型,小鼠每两天尾静脉注射一次OxPAPC(4 mg/kg体重),持续3周。对于纤维化模型,每周三次向小鼠腹腔注射10%(v/v)CCL4(橄榄油),剂量为每10 g体重50 μL,持续4周。实验结束时,处死小鼠,收集肝脏组织和血液样本用于后续分析。所有动物实验程序均经浙江省农业科学院动物伦理委员会批准(24ZALAS21)。
人类样本
人类肝脏组织样本来自中南大学湘雅医院。所有涉及人类样本的程序均经湘雅医院伦理审查委员会批准(人类组织样本伦理批准号:2025040650)。
20(S)-人参皂苷Rg3(Rg3)的制备与给药
Rg3(纯度>98%,成都曼思特生物科技有限公司)在给药前溶解于0.5% CMC溶剂中。按指定剂量每日通过胃内灌胃给药6周。对于体外实验,Rg3溶解于二甲基亚砜中制备高浓度储备液。
细胞培养
AML12细胞在添加10%胎牛血清(FBS)、胰岛素-转铁蛋白-硒、地塞米松和抗生素的DMEM/F12培养基中,在37℃、5% CO₂条件下培养。为分离原代小鼠肝细胞,麻醉小鼠后,先用含EGTA的缓冲液原位灌流肝脏,然后用IV型胶原酶消化。将消化后的肝脏切碎,通过细胞筛(70-100 μm)过滤,离心(50×g,5分钟)纯化肝细胞。细胞重悬于添加10% FBS、胰岛素、地塞米松、青霉素/链霉素和L-谷氨酰胺的Williams’E培养基中,在37℃、5% CO₂条件下培养。接种后4-6小时更换培养基以去除非贴壁细胞。
生化检测
使用自动生化分析仪测定小鼠血浆中丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、乳酸脱氢酶(LDH)、非酯化脂肪酸(NEFA)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平。按照ELISA试剂盒(88-7013-22;88-7324-22;88-7064-22,Invitrogen,美国马萨诸塞州沃尔瑟姆)说明书测定小鼠血浆和肝脏中IL-1β、IL-10和TNFα水平。使用ELISA试剂盒(LM-OxLDL-Mu,上海联迈生物科技有限公司)按照制造商说明书测定血浆OxLDL水平。
苏木精-伊红(H&E)和油红O(ORO)染色
新鲜肝脏组织样本在室温下用10%福尔马林固定24小时。切成4-5 μm厚的切片并进行H&E染色。染色后,将切片脱水、透明并封片用于观察。对于ORO染色,将冷冻肝脏切片浸入ORO染色液中10-15分钟,然后用苏木精复染。随后将切片脱水、透明并封片。使用显微镜(Olympus BX41)观察脂滴。
免疫荧光(IF)和免疫组织化学(IHC)染色
对于IF染色,将石蜡包埋的组织切片脱蜡和水化,然后在柠檬酸盐缓冲液中进行抗原修复。切片用0.1% Triton X-100透化,用5% BSA封闭,然后在4℃下与针对GPX4、ACSL4和F4/80的一抗孵育过夜。洗涤后,切片在黑暗中与Alexa Fluor偶联的二抗孵育1小时,并用DAPI复染细胞核。对于IHC染色,脱蜡和水化后的切片进行抗原修复和内源性过氧化物酶封闭,然后在4℃下与针对4-HNE的一抗孵育过夜。随后将切片与HRP偶联的二抗孵育。用DAB底物显色,苏木精复染。用显微镜(Olympus BX41)拍摄图像,并通过ImageJ软件定量阳性染色。一抗信息见表S1。
透射电子显微镜
将新鲜小鼠肝脏组织切成1 mm³的小块,或通过离心收集细胞样本,用2.5%戊二醛固定4小时,然后用1%四氧化锇后固定1-2小时。样本用梯度乙醇脱水,包埋在环氧树脂中聚合。使用超薄切片机制备超薄切片(~70 nm),安装在铜网上,用醋酸铀和柠檬酸铅染色。使用透射电子显微镜检查切片,并对超微结构特征进行成像和分析。
线粒体DNA拷贝数测定
使用DNA提取试剂盒(货号4403319,Thermo Fisher Scientific)按照制造商方案从小鼠肝脏组织中分离总DNA。通过定量聚合酶链反应(qPCR)用线粒体基因组特异性引物定量线粒体DNA(mtDNA)含量。
蛋白质印迹
使用含蛋白酶抑制剂的RIPA裂解缓冲液裂解细胞或组织以提取总蛋白,收集上清液用于蛋白质浓度测定。提取的蛋白质通过SDS-PAGE分离,然后转移到PVDF膜上。膜在4℃下与针对指定靶蛋白的特异性一抗孵育过夜,然后在室温下与HRP偶联的二抗孵育2小时。使用成像系统可视化蛋白条带。一抗信息见表S1。
微量热泳动
对于微量热泳动技术(MST)实验,使用Monolith NT.115仪器(NanoTemper Technologies)测量平衡解离常数(Kd)值。简要地,使用HIS标签红色通道(MO-L018)对SPOP蛋白进行荧光标记,将Rg3稀释至所需浓度(范围从200 μM到0.0061 μM),并与0.1 μM荧光标记的SPOP蛋白孵育15分钟。将样本加载到NanoTemper玻璃毛细管(MO-K025)中,在40%发光二极管功率下进行微量热泳动。通过NanoTemper软件使用质量作用方程从重复读数计算Kd值。每个实验至少进行三次。
免疫共沉淀(Co-IP)和GST pull-down
对于Co-IP,用RIPA缓冲液裂解细胞以提取总蛋白。将澄清的裂解液在4℃下与指定的一抗或对照IgG孵育过夜以形成免疫复合物。然后加入Protein A/G琼脂糖珠,将混合物再孵育2小时以捕获抗体-蛋白复合物。用洗涤缓冲液洗涤珠子以去除非特异性结合的蛋白质。最后,洗脱结合的蛋白质并通过SDS-PAGE分离,通过蛋白质印迹分析。所有实验中均包含IgG对照以评估非特异性结合。
对于GST-pull down实验,将纯化的GST-SPOP融合蛋白固定在谷胱甘肽琼脂糖珠上,通过洗涤去除未结合的蛋白质。然后将珠子与含有指定靶蛋白的裂解液孵育以形成蛋白质-蛋白质复合物。经过广泛洗涤去除非特异性相互作用物后,使用洗脱缓冲液洗脱结合的蛋白质,通过SDS-PAGE分离,并通过蛋白质印迹分析。单独的GST蛋白用作阴性对照。
细胞线粒体耗氧率(OCR)
将细胞以1×10⁴/孔接种在Seahorse XFe 96孔板中。处理后,将培养基更换为不含缓冲液的Seahorse XF培养基(pH 7.4),含有10 mM葡萄糖、1 mM丙酮酸钠和2 mM GlutaMAX,然后在37℃、无CO₂条件下孵育1小时。依次注射化合物(终浓度:1 μM寡霉素、0.5 μM FCCP、0.5 μM鱼藤酮/抗霉素A)以评估基础呼吸、最大呼吸和非线粒体耗氧。使用XFe分析仪记录OCR值,并通过Seahorse Wave软件进行分析。
流式细胞术分析
收集细胞,用PBS洗涤,并用MitoSOX Red或BODIPY™ 581/591 C11染色(37℃,30分钟,黑暗中)。未染色的细胞用作阴性对照。用PBS洗涤两次后,重悬细胞并通过流式细胞术分析。使用FlowJo软件定量荧光强度,并将数据归一化至阴性对照。
双荧光素酶报告基因测定
将NUPR1启动子片段亚克隆到pGL3-Basic载体中以生成萤火虫荧光素酶报告基因构建体。将人胚肾293T细胞接种在24孔板中,使用Lipofectamine 3000将报告质粒、ATF3过表达质粒或空载体(阴性对照)与pRL-TK海肾荧光素酶质粒(内参)共转染。转染48小时后,使用双荧光素酶报告基因检测系统测量荧光素酶活性。相对荧光素酶活性计算为萤火虫荧光素酶活性与海肾荧光素酶活性的比值。
RNA测序
RNA测序由上海欧易生物医学科技有限公司进行。简要地,从小鼠肝脏组织中提取总RNA,使用Qubit 4.0进行浓度测量,使用Agilent Bioanalyzer进行片段大小分布和完整性评估。将测序文库标准化后,在Illumina NovaSeq 6000平台上以双端模式(PE150)测序,每个样本生成10-20百万条读数以确保低丰度转录本的覆盖。使用FastQC评估原始数据质量,使用Trimmomatic过滤低质量读数/接头。通过HISAT2或STAR将清洁读数比对到参考基因组。使用StringTie或Salmon定量基因/转录本表达水平(FPKM或TPM)。使用DESeq2或edgeR鉴定差异表达基因,通过调整p值(或错误发现率,FDR)< 0.05确定显著性。使用clusterProfiler或DAVID对显著基因集进行功能富集分析(GO和KEGG通路),q值< 0.05的通路被认为显著富集。
蛋白质组学分析
使用数据非依赖采集(DIA)工作流程进行蛋白质组学分析。简要地,从肝脏组织中提取的蛋白质用胰蛋白酶消化、脱盐,并通过反相超高效液相色谱(UHPLC,Thermo Vanquish Neo系统)使用50 cm Low-Load µPAC™ Neo HPLC柱分离。流动相A(0.1%甲酸水溶液)和B(0.1%甲酸在80%乙腈中)以2.2 μL/min的流速进行8分钟线性梯度洗脱。在DIA模式下操作Orbitrap Astral质谱仪进行肽段分析:全MS扫描(380-980 m/z,分辨率:240,000,AGC:500%,注射时间:5 ms)和DIA MS/MS扫描(150-2000 m/z,隔离窗口:2 m/z,AGC:500%,注射时间:3 ms),碰撞能量为25%,循环时间为0.6秒。全MS和DIA光谱分别以轮廓模式和质心模式记录。使用MaxQuant或Spectronaut(UniProt数据库)处理原始数据,前体质量公差为±10 ppm,胰蛋白酶/P特异性(≤2个漏切位点)。基于倍数变化≥1.5和调整p值< 0.05鉴定差异表达蛋白质。然后使用DAVID和STRING对这些蛋白质进行功能富集分析,Benjamini-Hochberg调整p值< 0.05的富集术语被认为显著。
免疫沉淀-质谱(IP-MS)分析
对于IP-MS分析,在OxPAPC暴露前,用氯喹和MG132预处理AML12细胞6小时,然后提取蛋白质。将细胞裂解液与偶联到Protein A/G琼脂糖珠的抗SPOP抗体孵育以形成抗原-抗体复合物。作为阴性对照,使用同型匹配的IgG进行平行免疫沉淀。使用珠子分离免疫复合物,并通过广泛洗涤去除非特异性结合的蛋白质。洗脱结合的蛋白质并进行LC-MS/MS分析以进行蛋白质鉴定和定量。使用MaxQuant或类似平台处理数据以确定每种蛋白质的无标记定量(LFQ)强度。为鉴定高可信度相互作用蛋白质,对SPOP-IP和IgG-IP重复样品之间的LFQ强度进行双样本t检验。使用Benjamini-Hochberg方法调整所得p值。如果蛋白质满足FDR < 0.05和倍数富集> 2的标准,则被认为是相互作用蛋白。
基于LC-MS/MS的氧化脂质组学分析
将组织样本在750 μL氯仿:甲醇:超纯水(3:6:1)(v/v/v)中匀浆,在4℃下轻轻振荡(1500 rpm)孵育1小时。通过加入350 μL去离子水和250 μL氯仿诱导相分离,然后离心。将含有脂质的下层有机相收集到干净的管中。为最大化脂质回收率,通过向剩余水相中加入450 μL氯仿重复提取一次。合并有机提取物,使用SpeedVac在OH模式下真空干燥。脂质组学分析在LipidALL Technologies使用ExionLC-AD—Sciex QTRAP 6500 PLUS进行。通过正相(NP)HPLC使用TUP-HB硅胶柱(内径150 mm×2.1 mm,3 μm)实现氧化磷脂类别的分离。设置多反应监测(MRM)转变用于各种氧化磷脂的比较分析。通过参考加标的内标定量各个脂质种类。DMPC和DMPE购自Avanti Polar Lipids。然后使用Benjamini-Hochberg程序调整所得p值。FDR < 0.05的脂质被认为显著改变。
染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)分析
用1%甲醛固定细胞以交联DNA-蛋白质复合物,然后用甘氨酸淬灭。裂解细胞,通过超声破碎染色质至平均大小为200-500 bp。将破碎的染色质在4℃下与ATF3特异性抗体和Protein A/G磁珠(Thermo Fisher Scientific)孵育过夜。平行进行同型匹配的IgG免疫沉淀作为背景对照。洗涤后,洗脱复合物并逆转交联。纯化DNA,制备测序文库并进行测序。对原始数据进行质量控制、接头修剪,并比对到参考基因组(mm10,Bowtie2)。通过将ATF3 ChIP-seq数据与IgG对照数据进行比较,使用MACS2进行峰调用,并使用FDR阈值< 0.05鉴定显著峰。随后对显著峰集进行基序分析(MEME Suite)和可视化(Integrative Genomics Viewer,IGV)。
数据统计分析
所有定量数据均以均值 ± 标准误(mean ± SEM) 表示,其中n代表生物学重复数。采用 GraphPad Prism 9 软件(美国加利福尼亚州拉霍亚市,GraphPad 公司)进行统计学分析。两组间比较采用学生氏 t 检验(Student's t-test);三组及以上独立样本间的比较,适当时采用单因素方差分析(one-way ANOVA) 并经Tukey 多重比较检验 进行后续分析。对于重复测量数据,采用线性混合效应模型(LMM) 分析,模型分析后再通过Tukey 多重比较检验 进行组间配对的事后比较。所有检验中,p值<0.05 被认为具有统计学显著性。
代码和数据可用性:
本研究所使用的原始测序数据已存储在国家生物信息中心(CNCB/BIG)数据库中(登录号:CRA024779 和 CRA024780)。质谱蛋白质组学数据已保存至 ProteomeXchange 联盟的 iProX 存储库(项目编号:IPX001516700,密码:cpxN)。主要数据和代码已上传至 GitHub。组学数据分析通过OE生物云平台(https://cloud.oebiotech.com)完成。补充材料可从 iMeta Science (http://www.imeta.science/) 获取。
引文格式:
Yibo Zong, Guo Long, Tiantian Gu, Pan Huang, Yong Tian, Wenwu Xu, Xiheng Hu, et al. 2026. “A Bioactive Ginsenoside Alleviates Hepatocellular Ferroptosis Induced by Oxidized Phospholipid Accumulation in Nonalcoholic Steatohepatitis.” iMeta 5: e70114. https://doi.org/10.1002/imt2.70114.
B1
作者简介
结 论
总体而言,1999年以来美国绝经后女性RA死亡率显著下降,提示治疗进步与医疗服务改善已带来实质性获益。然而,不同种族/族裔、地区及年龄群体之间仍存在显著差异。未来应通过更精准的公共卫生策略与医疗公平干预,改善高风险人群的诊疗可及性与健康结局。
宗一博(第一作者)
● 浙江省农业科学院畜牧兽医研究所 博后。
● 主要研究方向为应激生物学和动物福利,脂质代谢和免疫调控。主持国家自然科学基金青年基金,参与国家自然科学基金面上项目及国家重点研发计划课题/子课题,以第一在iMeta、antioxidants、poultry science等杂志上发表SCI论文5篇。
结 论
总体而言,1999年以来美国绝经后女性RA死亡率显著下降,提示治疗进步与医疗服务改善已带来实质性获益。然而,不同种族/族裔、地区及年龄群体之间仍存在显著差异。未来应通过更精准的公共卫生策略与医疗公平干预,改善高风险人群的诊疗可及性与健康结局。
史达尊(通讯作者)
● 中南大学湘雅医院副主任医师,硕士生导师,中华医学会妇科肿瘤学会青年委员。
● 主要研究方向为肿瘤耐药机制及天然产物提取物的临床应用、新型抗肿瘤药物研发等。主持国家博士后科学基金、湖南省自然科学基金等国家及省部级项目2项,以第一/通讯作者在Journal of Advanced Research、Gynecologic Oncology、laboratory investigation等行业高影响力杂志上发表原创性SCI论文16篇。
结 论
总体而言,1999年以来美国绝经后女性RA死亡率显著下降,提示治疗进步与医疗服务改善已带来实质性获益。然而,不同种族/族裔、地区及年龄群体之间仍存在显著差异。未来应通过更精准的公共卫生策略与医疗公平干预,改善高风险人群的诊疗可及性与健康结局。
卢立志(通讯作者)
● 浙江省农业科学院畜牧兽医研究所研究员,博士生导师。
● 研究方向为家禽重要性状遗传机理解析、育种新技术研发、新品种培育及产业化配套技术。浙江省特级专家,神农领军英才,浙江省万人计划杰出人才,浙江省农业科技突出贡献者。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金,浙江省重点研发等国家及省部级科研项目20余项,以第一/通讯作者在iMeta、Genome Biology、Journal of Nanobiotechnology等国内外期刊发表学术论文200多篇,主持获国家科技进步二等奖1项,省科技进步一等奖2项。
曾涛(通讯作者)
● 浙江省农业科学院畜牧兽医研究所副所长,副研究员,博士生导师。
● 研究方向为家禽重要性状遗传机制解析、天然提取物生物学功能及在家禽生产应用等研究。主持国家重点研发计划课题/子课题、国家自然科学基金项目(面上和青年)、浙江省自然科学基金重点项目等国家及省部级项目10余项。以第一/通讯作者在iMeta、Communications Biology、Food Chemistry等期刊发表SCI论文30余篇,参与获国家科技进步二等奖1项,省科技进步一等奖2项。
共同主办单位
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iMeta封面
1卷1期
1卷2期
1卷3期
1卷4期
2卷1期
2卷2期
2卷3期
2卷4期
3卷1期
3卷2期
3卷3期
3卷4期
3卷5期
3卷6期
4卷1期
4卷2期
4卷3期
4卷4期
4卷5期
4卷6期
iMetaOmics封面
1卷1期
1卷2期
2卷1期
2卷2期
2卷3期
2卷4期
iMetaMed封面
1卷1期
1卷2期
期刊简介
“iMeta” 是由威立、宏科学和本领域数千名华人科学家合作出版的开放获取期刊,主编由中科院微生物所刘双江研究员和荷兰格罗宁根大学傅静远教授担任。目的是发表所有领域高影响力的研究、方法和综述,重点关注微生物组、生物信息、大数据和多组学等前沿交叉学科。目标是发表前10%(IF > 20)的高影响力论文。期刊特色包括中英双语图文、双语视频、可重复分析、图片打磨、60万用户的社交媒体宣传等。2022年2月正式创刊!相继被Google Scholar、PubMed、SCIE、ESI、DOAJ、Scopus等数据库收录!2025年6月影响因子33.2,中科院分区生物学1区Top,位列全球SCI期刊前千分之三(65/22249),微生物学科2/163,仅低于Nature Reviews,学科研究类期刊全球第一,中国大陆5/585!
“iMetaOmics” 是“iMeta” 子刊,主编由中国科学院北京生命科学研究院赵方庆研究员和香港中文大学于君教授担任,目标是成为影响因子大于10的高水平综合期刊,欢迎投稿!
"iMetaMed" 是“iMeta” 子刊,专注于医学、健康和生物技术领域,目标是成为影响因子大于15的医学综合类期刊,欢迎投稿!
iMeta主页:
http://www.imeta.science
姊妹刊iMetaOmics主页:
http://www.imeta.science/imetaomics/
出版社iMeta主页:
https://onlinelibrary.wiley.com/journal/2770596x
出版社iMetaOmics主页:
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出版社iMetaMed主页:
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iMeta投稿:
https://wiley.atyponrex.com/journal/IMT2
iMetaOmics投稿:
https://wiley.atyponrex.com/journal/IMO2
iMetaMed投稿:
https://wiley.atyponrex.com/submission/dashboard?siteName=IMM3
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