玫瑰乙醇提取物通过促进Hint1介导的Nrf2上调及后续抑制肾内铁死亡改善顺铂诱导的肾毒性

时间:2026年5月24日
来源:Journal of Functional Foods

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玫瑰(Rosa rugosa花)是具有广泛生物活性的食品原料。顺铂(cisplatin, CDDP)是一种高效化疗药物,但其肾毒性严重限制了临床应用。本研究旨在明确Rosa rugosa花蕾乙醇提取物(ethanol extract of Rosa rugos

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玫瑰(Rosa rugosa花)是具有广泛生物活性的食品原料。顺铂(cisplatin, CDDP)是一种高效化疗药物,但其肾毒性严重限制了临床应用。本研究旨在明确Rosa rugosa花蕾乙醇提取物(ethanol extract of Rosa rugosaflower buds, ERS)对顺铂诱导肾毒性的保护作用及机制。研究人员发现,ERS可减轻昆明(Kunming, KM)小鼠和C57小鼠中顺铂诱导的肾损伤与纤维化。转录组学分析显示,ERS调控肾铁死亡与核因子 erythroid 2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2, Nrf2)通路,并升高组氨酸 triad 核苷酸结合蛋白1(histidine triad nucleotide-binding protein 1, Hint1)。一致地,在KM和C57小鼠肾脏中,ERS升高Hint1与Nrf2水平,抑制顺铂诱导的氧化应激与铁死亡;体外实验中,ERS可改善人肾小管上皮细胞HK2中顺铂诱导的铁死亡,提升Hint1并增强Nrf2信号。抑制Nrf2可消除ERS的肾保护作用,且不影响ERS介导的Hint1上调;敲低Hint1则阻断ERS介导的Nrf2激活。过表达Hint1可抑制HK2细胞中顺铂诱导的铁死亡。机制上,Hint1结合Nrf2编码基因转录起始位点上游500碱基对区域并促进其表达。最后,研究人员证实小鼠体内敲低Hint1可消除ERS对顺铂肾毒性的保护作用。本研究鉴定Hint1为Nrf2表达的新正向调控因子,揭示ERS通过增强Hint1/Nrf2轴减少细胞内氧化应激、抑制肾细胞顺铂诱发的铁死亡,为开发以玫瑰为主要原料的肾保护功能食品提供了科学依据。

论文解读:《玫瑰乙醇提取物通过Hint1/Nrf2轴抑制肾内铁死亡改善顺铂肾毒性》

研究背景与意义

顺铂(cisplatin, CDDP)是治疗多种实体瘤的高效化疗药物,但其引发的急性肾损伤与肾纤维化等严重肾毒性,常导致患者被迫中断治疗,目前仍缺乏针对性的干预手段。铁死亡是一种铁依赖的程序性细胞死亡形式,顺铂可通过诱导肾脏氧化应激、升高肾细胞内铁水平触发该过程,进而介导肾损伤与纤维化进展。核因子 erythroid 2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2, Nrf2)是调控抗氧化酶转录的关键因子,激活Nrf2通路可抑制铁死亡、减轻氧化应激介导的组织损伤,是缓解顺铂肾毒性的潜在策略。组氨酸 triad 核苷酸结合蛋白1(histidine triad nucleotide-binding protein 1, Hint1)既往被报道参与器官纤维化调控,但其是否调控铁死亡、能否缓解顺铂肾毒性尚未明确。Rosa rugosa(玫瑰)花可作为食品原料,其乙醇提取物(ethanol extract of Rosa rugosaflower buds, ERS)已被证实可改善肝纤维化与药物性肝损伤,但肾保护作用及相关机制仍待阐明。该研究发表于《Journal of Functional Foods》,首次揭示ERS通过Hint1/Nrf2轴抑制肾内铁死亡改善顺铂肾毒性的分子机制,为开发玫瑰基肾保护功能食品提供了科学支撑。

关键技术方法

研究采用体内动物模型与体外细胞模型结合的策略:体内实验选用昆明(KM)小鼠与C57小鼠,构建顺铂诱导的肾毒性模型,设置ERS给药组、阳性对照姜黄素组与生理盐水对照组,部分实验通过体内转染靶向小鼠Hint1的小干扰RNA(small interfering RNA, siRNA)实现基因敲低;体外实验以人肾小管上皮细胞HK2为对象,通过质粒转染实现Hint1过表达、siRNA转染实现基因敲低,并使用Nrf2特异性抑制剂ML385验证通路依赖性。机制研究结合转录组测序、免疫印迹、免疫荧光、染色质免疫共沉淀(chromatin immunoprecipitation, ChIP)、荧光素酶报告实验等技术,明确ERS的作用靶点与调控关系。

研究结果

3.1 ERS的化学表征
通过超高效液相色谱-电喷雾-高分辨质谱(UPLC-ESI-HRMS)对ERS成分进行分析,明确其主要化学组成,为后续活性研究提供物质基础依据。
3.2 ERS减轻顺铂诱导的小鼠肾损伤与纤维化
体内实验显示,顺铂处理后小鼠肾脏肿胀苍白、微结构损伤,血清尿素氮(blood urea nitrogen, BUN)与肌酐(creatinine, CR)水平升高,体重下降,肾损伤分子1(kidney injury molecule 1, KIM1)表达上调,肾组织胶原Ⅰ与α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin, α-SMA)升高、纤维化面积增加;ERS干预可显著逆转上述表型,保护效果与阳性对照姜黄素相当,且在KM与C57两种小鼠模型中均得到验证。
3.3 转录组学揭示ERS介导肾保护的分子通路
转录组测序显示,ERS处理显著改变顺铂中毒小鼠肾脏的差异表达基因,GO与KEGG富集分析提示其调控细胞-基质黏附、上皮细胞增殖等生物学过程,以及细胞黏附分子、细胞衰老、铂类药物耐药等通路;进一步分析发现,ERS显著上调铁死亡抑制因子(FTH1、FTL1、GPX4)与抗氧化相关基因,下调铁死亡促进因子(NCOA4、STEAP3),同时升高Hint1与Nrf2的mRNA水平,且对凋亡相关基因无显著影响,提示ERS主要通过调控铁死亡通路发挥肾保护作用。
3.4 ERS抑制顺铂诱导的小鼠肾内铁死亡
免疫组化与生化检测证实,顺铂可降低小鼠肾脏中铁蛋白轻链(ferritin light chain, FTL1)、铁蛋白重链(ferritin heavy chain, FTH1)与谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4, GPX4)的表达,升高脂质过氧化(lipid peroxidation, LPO)、铁与丙二醛(malondialdehyde, MDA)水平;ERS可有效逆转上述指标变化,抑制肾内铁死亡。
3.5 ERS升高小鼠肾脏中Hint1并激活Nrf2信号
ERS可同时上调KM与C57小鼠肾脏中Hint1与Nrf2的mRNA与蛋白水平,增加Nrf2的核定位,同时升高其下游靶基因谷氨酸半胱氨酸连接酶催化亚基(glutamate-cysteine ligase catalytic subunit, GCLC)与血红素氧合酶1(heme oxygenase 1, HO-1)的表达,提升肾脏与血清的抗氧化能力。
3.6 ERS改善HK2细胞中顺铂诱导的铁死亡
体外实验显示,ERS在≤100 μg/mL浓度下对HK2细胞无明显毒性,可显著升高顺铂处理后的细胞活力,恢复FTL1、FTH1、GPX4的表达,降低细胞内铁、MDA水平,抑制铁死亡发生。
3.7 ERS上调HK2细胞中Hint1并增强Nrf2信号
ERS可剂量依赖性地上调HK2细胞中Hint1与Nrf2的mRNA与蛋白水平,促进Nrf2核转位,升高GCLC与HO-1的mRNA表达,同时改善顺铂诱导的细胞内谷胱甘肽(glutathione, GSH)、总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)与超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)水平下降。
3.8 抑制Nrf2消除ERS的肾保护活性
使用Nrf2抑制剂ML385处理后,ERS仍可上调Hint1的表达,但无法升高GCLC与HO-1的水平,且不能改善顺铂诱导的HK2细胞活力下降与铁死亡,证实Nrf2激活是ERS发挥肾保护作用的关键环节。
3.9 敲低Hint1阻断ERS介导的Nrf2激活
敲低HK2细胞中Hint1的表达后,ERS无法上调总Nrf2与核Nrf2的蛋白水平及下游基因表达,且丧失对顺铂诱导的细胞毒性与铁死亡的改善作用,提示Hint1上调是ERS激活Nrf2的前提。
3.10 Hint1促进Nrf2表达并抑制HK2细胞铁死亡
过表达Hint1可显著升高Nrf2的mRNA与蛋白水平,增强其核定位及下游基因表达,同时减轻顺铂诱导的HK2细胞铁死亡;荧光素酶报告实验与ChIP实验证实,Hint1可直接结合Nrf2编码基因转录起始位点上游500碱基对区域,促进其转录。
3.11 小鼠体内敲低Hint1消除ERS的肾保护效应
体内转染靶向小鼠Hint1的siRNA后,ERS无法降低顺铂诱导的血清BUN与CR升高,不能改善肾脏组织损伤与纤维化,也无法逆转肾内LPO积累与GPX4表达下降,进一步验证Hint1是ERS发挥体内肾保护作用的关键靶点。

讨论与结论

讨论部分指出,ERS的肾保护效果并非单一成分贡献,可能是鞣花酸、没食子酸等多组分协同作用的结果。既往研究多关注Nrf2蛋白稳定性调控,本研究首次发现顺铂可通过降低Nrf2 mRNA水平减少其蛋白表达,而ERS通过上调Hint1促进Nrf2转录,为Nrf2通路激活提供了新的分子机制。此外,Hint1作为转录调控因子,其在肾脏中与何种辅因子结合调控Nrf2表达、其核苷酸水解酶活性或SUMO蛋白酶活性是否参与该过程,仍需后续研究阐明。
研究最终结论为:ERS可减轻KM与C57小鼠的顺铂肾毒性;Hint1是Nrf2表达的新正向调控因子;ERS通过升高Hint1水平,促进Nrf2表达并激活其抗氧化级联反应,抑制顺铂诱发的肾细胞氧化应激与铁死亡,进而改善肾损伤与纤维化。该研究为开发以玫瑰为核心原料的肾保护功能食品奠定了理论与实验基础。

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