大戟素L3通过激活LKB1-AMPK信号通路调控的脂质代谢,从而改善肝脂肪变性

时间:2026年5月20日
来源:Bioorganic Chemistry

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方永生|刘汉|姜发坤|卢倩|黄邦瑞|毛传军|龙倩|周勤新|杨晓东|曹军|熊文勇教育部自然资源药物化学重点实验室;云南大学药学院云南省天然产物研发中心,昆明650091,中国摘要肝脂肪变性是一种慢性进行性疾病,会导致多种严重的肝脏疾病。然而,目前可用的治疗选择非常有限。筛选具有治疗

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方永生|刘汉|姜发坤|卢倩|黄邦瑞|毛传军|龙倩|周勤新|杨晓东|曹军|熊文勇
教育部自然资源药物化学重点实验室;云南大学药学院云南省天然产物研发中心,昆明650091,中国

摘要

肝脂肪变性是一种慢性进行性疾病,会导致多种严重的肝脏疾病。然而,目前可用的治疗选择非常有限。筛选具有治疗肝脂肪变性的活性天然产物可以为药物开发提供新的化学骨架,并揭示肝脂肪变性发展的新机制。在这里,我们建立了一个体外细胞模型来测量肝脏脂质含量,并筛选了一系列大戟烷型二萜类化合物,以确定能够降低肝脏脂质的活性二萜类化合物。有趣的是,在这些二萜类化合物中,大戟因子L3(EFL3)在培养的肝细胞和患有肝脂肪变性的HFD诱导小鼠中表现出最显著的抑制作用。机制研究表明,EFL3激活了肝细胞中的LKB1-AMPK信号通路,导致脂生成因子SREBP-1c、ACC1和FASN的表达下调,同时上调了脂肪酸氧化相关蛋白SIRT1、PGC-1α、PPARα和CPT1A的表达。这些变化改善了细胞脂质代谢,最终减轻了小鼠的肝脂肪变性。总之,本研究支持LKB1-AMPK通路在调节肝脂肪变性中的关键作用,并表明EFL3可以作为治疗肝脂肪变性的新化合物。

引言

肝脂肪变性已成为全球最常见的慢性肝脏疾病之一,影响了大约四分之一的成年人[1],[2]。其特征是肝细胞中异常脂肪过度积累,并可能发展为脂肪性肝炎(MASH),在易感个体中还可能发展为晚期纤维化、肝硬化或肝细胞癌[3],[4]。目前正在积极研究多种药物策略,包括法尼索X受体(FXR)激动剂、甲状腺激素受体-β(THR-β)激动剂、成纤维细胞生长因子类似物和过氧化物酶体增殖激活受体(PPAR)激动剂,但临床效果往往不尽如人意[5]。例如,PPARα/δ双重激动剂Elafibranor在MASH(F2-F3纤维化)患者中未显示出益处[6],而FXR激动剂Obeticholic acid未能获得FDA批准[7]。迄今为止,只有选择性THR-β激动剂Resmetirom被批准用于治疗伴有纤维化的MASH[8],这突显了迫切需要新的、安全有效的肝脂肪变性治疗方法。
从机制上讲,AMP激活的蛋白激酶(AMPK)通路的激活可以抑制脂肪酸和胆固醇的合成,同时促进脂肪酸的β-氧化,从而帮助维持肝脏脂质平衡并减少脂肪变性[9],[10]。在高脂肪、高糖饮食的小鼠中,肝脏AMPK活性显著降低,这是代谢相关肝脂肪变性(MAFLD)中肝脏脂质过度积累的主要原因之一[11]。相反,AMPK的药物治疗可以减轻肝脂肪变性,而特异性敲除AMPK则会加重肝脂肪变性[12],[13]。因此,AMPK在减少肝脏脂质沉积和改善脂肪变性方面起着关键作用,被认为是治疗MAFLD(包括肝脂肪变性)的潜在有效靶点[14]。
针对AMPK信号通路是开发治疗肝脂肪变性药物的一种可行方法。天然产物具有结构新颖性和多样性,是提供药物候选物新核心结构的丰富资源[15],[16],[17]。来自大戟科(Euphorbiaceae)植物的大戟烷型二萜类化合物(也称为大戟因子)因其独特的5/11/3三环骨架及其逆转多重耐药性的能力而受到关注[18]。这些化合物通过抑制P-糖蛋白,显著增强了化疗药物的疗效,并表现出显著的抗癌活性[19]。例如,从大戟属(Euphorbia lathyris)种子中分离出的大戟因子L1和L2(EFL1和EFL2)对P-糖蛋白表现出显著的抑制作用;值得注意的是,EFL2通过线粒体途径诱导A549肺癌细胞凋亡[20]。大戟因子L3(EFL3)在这些细胞中也表现出强大的抗癌活性[21],这突显了大戟烷型二萜类的治疗潜力。
除了抗癌作用外,这些化合物还表现出代谢调节活性。含有甲基环戊烷环的两种二萜类化合物Euphyllonoid A和B可以激活AMPK通路,抑制脂肪生成,显示出抗肥胖潜力[22]。此外,一些大戟烷二萜类化合物通过下调proprotein convertase subtilisin/kexin type 9(PCSK9)和上调低密度脂蛋白受体(LDL-R)来降低血脂水平,从而显著降低了高脂饮食诱导的血脂升高小鼠的胆固醇水平[23]。然而,目前尚不清楚这些大戟烷型二萜类化合物是否能有效改善肝脂肪变性及其潜在机制。在这项研究中,我们发现大戟因子L3(EFL3)能够抑制小鼠的肝脏脂质积累和肝脂肪变性,其机制依赖于LKB1-AMPK信号通路调控的脂生成和脂肪酸β-氧化。

章节片段

大戟类二萜类化合物降低了肝细胞中的脂质含量

为了初步筛选大戟烷型二萜类化合物对肝脂肪变性的生物活性,在HepG2细胞中的油酸(OA)诱导的脂质积累模型中评估了七种大戟类化合物(大戟甾体(EUP);EFL1;EFL2;EFL3;EFL7a;EFL7b;EFL8)(图1A-B)。在OA诱导后,通过Oil Red O染色和细胞内甘油三酯(TG)定量来评估细胞脂质沉积。所有测试的化合物都倾向于减少OA诱导的脂质积累

讨论

肝脂肪变性(脂肪肝)现在是全球最常见的慢性肝脏疾病之一,其特征是肝脏中异常脂肪过度积累,通常被认为是代谢综合征的肝脏表现[25]。维持脂质代谢平衡对于缓解肝脂肪变性至关重要。由于肝细胞执行了肝脏的大部分代谢和生理功能,基于细胞的模型被广泛用于研究其机制和治疗候选物

结论

总之,本研究确定大戟因子L3是一种新型大戟烷型二萜类化合物,通过激活LKB1-AMPK信号通路来缓解肝脂肪变性。通过抑制脂生成蛋白表达并增强脂肪酸β-氧化相关蛋白,EFL3在体外和体内均恢复了肝脏脂质代谢平衡。

化学试剂

大戟因子(包括EFL3)作为商业化合物从Zhongbiao Technology Co., Ltd.(武汉,中国)购买。所有化合物的纯度均大于98%,详细纯度数据见补充信息。异丁基-3-甲基黄嘌呤(IBMX)从Aladdin(上海,中国)购买。地塞米松(DEX)、二甲基亚砜(DMSO)、Oil Red O和膜剥离缓冲液从Solarbio(北京,中国)购买。丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸

出版者声明

本文中表达的所有观点仅代表作者本人,并不一定代表其所属机构或出版商、编辑和审稿人的观点。本文中可能评估的任何产品或制造商可能做出的任何声明均不代表出版商的保证或认可。

作者贡献

方永生构思了这项研究,进行了实验,分析了数据,并起草了手稿;刘汉参与了方法学、实验、数据分析和修订;姜发坤进行了实验并整理了数据;卢倩、黄邦瑞、毛传军、龙倩和周勤新提供了实验支持和资源;杨晓东、曹军和熊文勇构思并监督了项目,获得了资金,并修订了手稿。方永生和刘汉做出了贡献

CRediT作者贡献声明

方永生:撰写——初稿,验证,项目管理,数据整理。刘汉:撰写——初稿,验证,数据整理。姜发坤:验证。卢倩:验证。黄邦瑞:验证。毛传军:验证。龙倩:验证。周勤新:资金获取。杨晓东:撰写——审阅与编辑。曹军:撰写——审阅与编辑。熊文勇:撰写——审阅与编辑,监督。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金(NSFC)(32271563, 32471568)、云南省基础研究计划(202401BF070001, 202301AT070382, 202401AT070451)、云南省科技计划(202402AA310009, 202401AS070151)、云南省教育厅科学研究基金(2023Y0218)、云南省资助(YKKF2024013)、云南大学研究生学位科学研究与创新项目的资助

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