单细胞转录组学研究揭示了胃石素（gastrodin）对胆汁淤积性肝纤维化的改善作用

豆根苷通过调控硫转移酶、重塑库普弗细胞及肝星状细胞亚群发挥抗胆汁淤积性肝纤维化作用，为天然药物治疗提供新机制。

作者名单：潘迪、郑天、陈灿平、邱杰、邓志娟、蒋兆辉、陈燕、肖超达、徐一妮、傅凌云、凌虎凯刚、陈继宇、范芳芳、张清秀、陶玲、胡晓霞、赵莉、沈向春

贵州省医科大学中药功能成分发现与利用国家重点实验室（贵州省天然药物成药性研究国际科技合作基地），中国贵州省贵阳市安康大道6号，黔新区，邮编561113

摘要

背景

胆汁淤积性肝病，如原发性胆汁性胆管炎（PBC）、原发性硬化性胆管炎（PSC）和胆道闭锁（BA），其特征是胆汁积聚，并常进展为肝纤维化、肝硬化和器官衰竭。

目的

鉴于胃灵素（4-(羟甲基)苯基β-D-吡喃糖苷，C₁₃H₁₈O₇）具有显著的肝保护和抗炎作用，本研究旨在探讨其治疗胆汁淤积性肝纤维化的潜力及其作用机制。

方法

本研究使用了两种已建立的胆汁淤积性肝纤维化小鼠模型：3,5-二乙氧基羰基-1,4-二氢柯林定（DDC）饮食模型和胆管结扎（BDL）模型。通过对DDC模型的内部数据集与公共数据集进行整合分析，进行了单核RNA测序（snRNA-seq）研究。

结果

胃灵素治疗显著减轻了肝损伤，降低了血清总胆红素（TBIL）和总胆汁酸（TBA）水平，减少了胶原沉积，并延长了小鼠的生存期。snRNA-seq分析显示，胃灵素通过调节关键硫酸转移酶（Sult2a1和Sult1e1）促进肝细胞修复，增强了解毒能力，减少了库普弗细胞的比例，并抑制了它们产生的炎症介质（如TNF-α、IL-6），可能是通过上调免疫调节基因（Pilrb1、Ifi27l2a、Rtp4）实现的。此外，胃灵素通过扩增一种新的肝星形细胞（HSC）亚群来调节HSC的异质性，这种亚群具有Serpina表达特征，并具有抗纤维化特性。

结论

胃灵素通过涉及肝细胞、库普弗细胞和HSC的协同多细胞机制缓解胆汁淤积性肝纤维化。它是一种有前景的天然治疗候选物，Sult2a1、Sult1e1和Serpina1a被确定为潜在靶点。

引言

肝纤维化是慢性肝损伤的常见病理结果，在相当一部分患者中会发展为肝硬化和肝细胞癌（Paul等人，2022年）。在各种病因中，胆汁淤积性肝病（如原发性胆汁性胆管炎（PBC）和原发性硬化性胆管炎（PSC）由于胆汁酸的毒性积累而特别容易发生快速纤维化（Men等人，2025年；Tanaka等人，2024年）。这一过程包括直接的肝细胞损伤、导管反应、持续的炎症以及肝星形细胞（HSC）的激活（Montano-Loza等人，2024年）。尽管胆汁淤积性肝纤维化的临床严重性很高，但其分子和细胞机制尚未完全阐明，有效的抗纤维化疗法仍然是一个未满足的医疗需求。

天麻在中医中被称为“天马”，传统上用于治疗中枢神经系统（CNS）疾病，包括癫痫和头痛。在中医的核心理论中，天麻与肝经相关，被认为具有平肝和降阳的作用（Zhong等人，2025年）。胃灵素是天麻的主要生物活性成分，是一种水溶性酚类苷，由对羟基苯甲基与葡萄糖连接而成，具有较低的毒性和显著的药理作用。这种苷类结构使其比其酚类苷元具有更高的生物利用度，这对它的药代动力学特性非常重要（Zhou等人，2022年）。关于天麻的传统用途的研究表明，胃灵素具有神经保护作用，如抗癫痫、认知支持、对抗缺血性损伤、帕金森病和偏头痛（Zhang等人，2025年）。最近，胃灵素在肝脏中的作用引起了学术界的关注。胃灵素可能通过抑制炎症和细胞死亡以及恢复自噬来帮助减轻脂多糖（LPS）/半乳胺（GalN）诱导的急性肝炎（Lv等人，2020年）。此外，它还通过激活AMPK通路减少非酒精性脂肪性肝炎（NASH），并通过抑制JAK2/STAT3信号通路改善高胆固醇血症，从而调节HNF-1α-FoxO3a-PCSK9轴（Zhou等人，2022年）。然而，作为天麻的主要生物活性成分，胃灵素对胆汁淤积性肝纤维化的治疗效果及其涉及的细胞机制尚不清楚。

为了解决这一空白，我们使用3,5-二乙氧基羰基-1,4-二氢柯林定（DDC）诱导的模型以及胆管结扎（BDL）诱导的胆汁淤积性肝纤维化小鼠模型系统评估了胃灵素的疗效。此外，为了从系统层面解析胃灵素对细胞的复杂反应，我们对DDC模型的肝脏进行了单核RNA测序（snRNA-seq），并将我们的发现与公共胆汁淤积图谱进行了整合。我们的多方面研究表明，胃灵素通过协调的三轴机制缓解胆汁淤积性肝纤维化：通过调节硫酸转移酶（Sult2a1/Sult1e1）促进肝细胞修复，将库普弗细胞重新编程为免疫调节表型，并扩增一种表达Serpina1a的新HSC亚群，这种亚群具有潜在的保护作用。

胃灵素的来源和纯度

胃灵素（纯度≥98.0%）购自Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.（中国上海）。

动物实验

雄性C57BL/6小鼠（6-8周龄，体重22 ± 2克）来自贵州省医科大学（GMC）动物实验中心（认证编号[SYXK(Gui)2025-0001）。将DDC（Solarbio，北京，中国）以0.1%（w/w）的浓度添加到标准啮齿动物饲料中（江苏协通医药生物工程有限公司，南京，中国）。提供含有DDC的饲料

胃灵素缓解胆汁淤积性肝纤维化

在DDC饮食诱导的模型中，胃灵素治疗显著减轻了体重下降（图S1A）。高分辨率超声成像显示门脉周围回声降低，表明纤维化程度减轻（图1A）。一致地，胃灵素治疗降低了血清TBIL和TBA水平，高剂量（50 mg/kg）显示出显著效果（P < 0.01）（图1B）。Masson染色和COL1A1免疫组化显示胃灵素减少了胶原沉积（图1C）。

讨论

我们的综合研究表明，胃灵素是一种多靶点抗胆汁淤积性肝纤维化药物。通过snRNA-seq和功能验证，我们证明了胃灵素通过协调的三轴机制发挥作用：增强肝细胞解毒能力，重新编程库普弗细胞，以及调节HSC的异质性。这种协同策略突显了胃灵素的治疗潜力（图7）。

我们的数据与已发布的胆汁淤积性损伤时空图谱相结合，证实了这一点

结论

总之，我们的多方面研究揭示了胃灵素抗纤维化疗效背后的新型三轴机制。胃灵素的天然来源和经过验证的安全性为其转化应用提供了支持。除了胃灵素本身的治疗应用外，我们的工作还确定了Serpina⁺ HSC亚群、Sult2a1和Pilrb1作为未来针对胆汁淤积性肝纤维化药物开发的令人兴奋的新细胞和分子靶点。

作者贡献声明

潘迪：概念构思、数据管理、撰写-审阅与编辑、项目管理、验证、可视化。郑天和陈灿平：概念构思、数据管理、撰写-审阅与编辑、验证、可视化。邱杰、邓志娟、蒋兆辉、陈燕、肖超达、徐一妮、傅凌云、凌虎凯刚、陈继宇、范芳芳、张清秀、陶玲：概念构思、项目管理、验证、可视化。胡晓霞、赵莉和沈向春：

财务支持

本工作得到了国家自然科学基金（82304556；82460488；82460781）；贵州省科学技术厅项目（QKHJC-ZK[2024]YB142，QKHJC-ZK(2023)ZD-034，QKHJC-ZK(2024)YB177）；贵州省卫生健康委员会基金项目（gzwkj2023-523）；贵州省教育厅在结果公布后指定的项目（QJJ [2025]017）；贵州省科学技术局的支持

作者贡献声明

潘迪：撰写 – 审阅与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证、项目管理、正式分析、数据管理、概念构思。郑天：撰写 – 审阅与编辑、可视化、验证、数据管理、概念构思。陈灿平：撰写 – 审阅与编辑、可视化、验证、数据管理、概念构思。邱杰：可视化、验证、项目管理、概念构思。邓志娟：可视化、验证、项目管理

利益冲突声明

作者声明本研究未涉及任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系。

致谢

我们感谢贵州省医科大学的郭荣、卢宇、王鲁宏、向明希和田鲁伟在动物实验和原代细胞分离方面提供的出色技术支持。他们的帮助对我们的研究至关重要。我们还要感谢遵义医科大学的潘洪博士和史富国在高清小型动物超声成像系统方面的指导。