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2026年1月30日,蘇州衛生職業技術學院Yang Zhou、Jingyun Chi等,聯合上海交通大學附屬第六人民醫院南院Kun Zhao、杭州第一人民醫院/西湖大學醫學院Xizhen Zhou、開拓生命科技(蘇州)有限公司等,在Phytomedicine(中科院1區,JCR Q1,Impact Factor=8.3)在線發表題為 “Pedunculoside ameliorates metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease by targeting HNRNPA1 and modulating PPARα signaling pathway to enhance Mitochondrial Fatty Acid β-Oxidation” 的研究論文。
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代謝功能障礙相關脂肪性肝病(MASLD)是當前最常見的慢性肝病之一,其核心病理特征是肝細胞內脂質異常堆積,并可進一步進展為脂肪性肝炎、纖維化、肝硬化甚至肝癌。目前,MASLD 的治療仍存在明顯不足,除生活方式干預外,真正能夠覆蓋不同疾病階段且兼具療效和安全性的藥物仍然有限。因此,尋找新的治療分子和新的作用靶點,是 MASLD 研究中的重要方向。
本研究聚焦于一種來源于鐵冬青樹皮的天然三萜皂苷 長梗冬青苷(Pedunculoside,PE)。既往研究提示 PE 具有調節脂質代謝、抗炎、降膽固醇等藥理活性,但其是否能夠改善 MASLD,以及背后的分子機制尚不清楚。作者圍繞這一問題,構建了游離脂肪酸誘導的肝細胞脂質堆積模型,并進一步使用高脂高膽固醇飲食和高脂飲食誘導的 MASLD 小鼠模型,從細胞和動物兩個層面系統驗證 PE 的治療作用。
研究發現,PE 能夠顯著減輕肝細胞內脂滴沉積,降低細胞內總膽固醇和甘油三酯水平;在 MASLD 小鼠中,PE 也能降低體重和肝重,改善肝臟脂肪變性、肝細胞損傷以及血清 ALT、AST、TC、TG 等異常指標。更重要的是,安全性評價顯示,PE 未引起明顯主要器官毒性,并表現出較好的血液相容性。這說明 PE 不僅具有改善脂質代謝紊亂的潛力,也具備進一步開發為 MASLD 候選治療藥物的基礎。
機制層面,本研究的核心發現是:PE 不是簡單地直接激活 PPARα 啟動子,而是通過直接結合 HNRNPA1,增強 PPARα mRNA 穩定性,從而上調 PPARα 信號通路,促進線粒體脂肪酸 β-氧化。 PPARα 是調控脂肪酸氧化的重要轉錄因子,其下游包括 CPT2、ACADM、ACADL 等脂肪酸 β-氧化相關關鍵酶。作者通過轉錄組、脂質組聯合分析發現,PE 處理后 PPAR 信號通路被顯著激活,肉堿及相關代謝物升高,甘油三酯和部分游離脂肪酸下降,提示 PE 主要通過促進脂肪酸分解和氧化來緩解肝臟脂質堆積。
為了進一步尋找 PE 的直接靶點,作者綜合運用了 CETSA-MS、RNA pull-down-MS、DARTS、CETSA、SPR、分子對接和分子動力學模擬等多種技術。結果顯示,HNRNPA1 是 PE 的直接結合蛋白,也是連接 PE 與 PPARα mRNA 穩定性的關鍵分子。HNRNPA1 作為一種 RNA 結合蛋白,可以結合 PPARα mRNA 并提高其穩定性;PE 與 HNRNPA1 結合后,進一步增強 HNRNPA1 對 PPARα mRNA 的穩定作用,從而提高 PPARα 表達并促進脂肪酸 β-氧化。ScienceDirect 頁面也將“HNRNPA1 首次被報道可直接結合并穩定 PPARα mRNA”列為本文亮點之一。
最關鍵的驗證來自 HNRNPA1 敲除模型。研究顯示,一旦敲除 HNRNPA1,PE 對 MASLD 的保護作用基本消失:小鼠體重、肝重、血脂指標、肝損傷指標、組織病理改變以及脂肪酸 β-氧化相關酶活性均不能被 PE 有效改善。這一結果說明,HNRNPA1 并不是旁觀者,而是 PE 發揮抗 MASLD 作用所必需的核心靶點。換言之,本文建立了一條較完整的作用鏈條:
PE → HNRNPA1 → PPARα mRNA 穩定性增強 → PPARα 信號激活 → 線粒體脂肪酸 β-氧化增強 → 肝臟脂質堆積減少 → MASLD 緩解。
這項研究的創新性主要體現在三個方面。第一,它將天然產物 PE 與 MASLD 治療聯系起來,證明 PE 在細胞和動物模型中均具有明確的脂質代謝改善作用。第二,它發現了一個此前在 MASLD 治療機制中未被充分認識的靶點 HNRNPA1,并證明其能夠通過穩定 PPARα mRNA 調控脂肪酸 β-氧化。第三,研究并未停留在表型觀察,而是通過多組學分析、靶點結合驗證和基因敲除模型,形成了從“藥效—靶點—機制—體內功能必要性”的完整證據鏈。
總體而言,本文揭示了 PE 改善 MASLD 的新機制:PE 通過直接靶向 HNRNPA1,穩定 PPARα mRNA,進而增強線粒體脂肪酸 β-氧化,最終減輕肝臟脂質沉積和代謝損傷。該研究不僅提示 PE 可能成為 MASLD 的潛在天然藥物候選物,也將 HNRNPA1–PPARα 調控軸提出為代謝性肝病治療的新機制靶點。作者在結論中也指出,利用天然活性化合物作為分子探針,有助于發現 MASLD 的新型治療靶點,而 HNRNPA1 正是這一框架下值得進一步關注的候選分子。
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【摘要】
背景:代謝功能障礙相關脂肪性肝病(MASLD)已成為重要的全球健康挑戰,迫切需要開發療效更好、安全性更高的新型治療藥物。長梗冬青苷(Pedunculoside,PE)是一種天然三萜皂苷,已顯示出良好的脂質調節作用。然而,PE 在 MASLD 中發揮作用的具體機制仍不明確。
目的:探討 PE 的抗 MASLD 作用,并闡明其通過靶向異質性核糖核蛋白 A1(HNRNPA1)并調控下游 PPARα 通路發揮作用的新機制。
方法:本研究在原代小鼠肝細胞中,并在高脂高膽固醇飲食(HFHC)和高脂飲食(HFD)誘導的 MASLD 小鼠模型中,評價 PE 的治療潛力。研究采用多組學和多技術聯合策略,包括生化檢測、組織病理學分析、轉錄組和脂質組分析,并通過藥物親和反應靶標穩定性實驗(DARTS)、細胞熱轉變實驗(CETSA)、表面等離子體共振(SPR)、分子對接、分子動力學模擬以及 HNRNPA1 敲除模型驗證靶標結合關系。
結果:PE 顯著改善了 MASLD 模型中的關鍵代謝異常和組織病理特征。機制上,PE 可直接結合 HNRNPA1,而 HNRNPA1 此前尚未被報道為 MASLD 治療中的靶點。這種相互作用增強了 PPARα mRNA 的穩定性,從而激活脂肪酸 β-氧化。重要的是,HNRNPA1 敲除會消除 PE 的有益作用,證實 PE–HNRNPA1–PPARα 軸在體內發揮功能所必需。
結論:本研究揭示了 MASLD 中一條新的治療調控軸:PE 通過直接結合 HNRNPA1 增強 PPARα mRNA 的穩定性,進而上調脂肪酸 β-氧化。該發現不僅表明 PE 是 MASLD 的潛在治療候選藥物,也提示 HNRNPA1–PPARα 調控通路可能成為治療代謝性肝病的重要機制靶點。
01
研究背景及科學問題
代謝功能障礙相關脂肪性肝病(MASLD)是一組慢性肝臟疾病,其主要特征是肝細胞內脂質過度蓄積,即肝脂肪變性。隨著肥胖、2 型糖尿病和代謝綜合征流行率不斷上升,MASLD 的全球患病率也迅速增加,并已成為全球最常見的慢性肝病。近期流行病學研究估計,全球約 38% 的成年人受到 MASLD 影響,顯示出其重要的公共衛生負擔。在中國,MASLD 已超過慢性乙型肝炎,成為慢性肝病的首要原因,說明其已經成為重大的國家健康挑戰。
臨床上,MASLD 可沿著連續病程進展,從單純脂肪變性,即代謝功能障礙相關脂肪肝(MASL),進一步發展為更嚴重的階段,包括代謝功能障礙相關脂肪性肝炎(MASH)、進行性纖維化、肝硬化以及肝細胞癌(HCC)。這種疾病進展風險凸顯了早期發現和早期干預的重要性,以降低晚期 MASLD 相關的發病率和死亡率。在這一背景下,Resmetirom 近期成為首個也是目前唯一一個獲得 FDA 批準、專門用于成人非肝硬化性 MASH 且伴中重度肝纖維化的藥物。然而,其使用仍需與飲食、運動等生活方式干預相結合,并存在胃腸道不適等不良反應風險。對于 MASLD 的其他階段,治療選擇仍然有限,主要依賴生活方式改變以及降脂藥、胰島素增敏劑和保肝藥等間接藥物支持,但這些治療的療效并不理想。因此,MASLD 管理中仍存在持續的治療空白,迫切需要開發療效更好、安全性更高的新型藥物。
MASLD 的發病機制本質上與脂肪酸代謝紊亂密切相關,其特點是肝細胞內甘油三酯(TG)過度積累。脂肪酸 β-氧化是關鍵代謝過程,主要通過兩個相互聯系的途徑進行:線粒體 β-氧化和過氧化物酶體氧化。在這一調控網絡中,過氧化物酶體增殖物激活受體 α(PPARα)處于核心地位。PPARα 是一種核受體,是脂肪酸 β-氧化的主要調控因子。作為肝臟富集表達的轉錄因子,PPARα 通過上調參與脂肪酸分解代謝的關鍵酶表達,協調脂肪酸氧化代謝,其中包括肉堿棕櫚酰轉移酶 1A(CPT1A)和酰基輔酶 A 氧化酶 1(ACOX1)。值得注意的是,MASLD 進展與 PPARα 表達顯著下調有關,這會導致脂肪酸 β-氧化相關基因在轉錄水平受到抑制。該代謝紊亂會削弱脂肪酸氧化能力,造成有毒脂質積累,并進一步酯化為甘油三酯,直接推動肝脂肪變性進展。
近年來,天然生物活性化合物及其衍生物作為 MASLD 輔助治療方式受到廣泛關注,可為生活方式干預和常規治療提供補充獲益。由于具有多靶點作用機制、較好的療效以及良好的安全性,天然生物活性化合物成為緩解 MASLD 的有前景方向。例如,咖啡因可通過恢復肝臟 Dusp9 表達改善代謝相關脂肪性肝炎,燈盞花素則可通過抑制 TGF-β 激活激酶 1 依賴性信號通路減輕 MASH。越來越多證據顯示,天然生物活性化合物在 MASLD 治療中具有潛力,尤其體現在調節脂肪酸 β-氧化及相關代謝通路方面。
九必應,即 Ilicis Rotundae Cortex,來源于鐵冬青(Ilex rotunda Thunb.)的樹皮,已被《中國藥典》正式收載。傳統上,九必應因具有抗病毒、抗炎、免疫調節和調節水液代謝等作用,被用于治療感冒、發熱、急慢性肝炎、急性胃腸炎和類風濕性關節炎等疾病。長梗冬青苷(PE)是一種從鐵冬青干燥樹皮中分離得到的三萜皂苷(C36H58O10),具有多種藥理活性,包括抗炎、抗腫瘤、降膽固醇和抗高血壓作用。既往研究表明,PE 能顯著影響脂質代謝,可調節 PPARγ、C/EBPα 和 SREBP-1 的表達,并在 MDI 誘導的 3T3-L1 細胞中抑制 AMPK 磷酸化。然而,PE 緩解 MASLD 的具體機制仍不清楚。
本研究假設,PE 通過直接作用于異質性核糖核蛋白 A1(HNRNPA1)影響 PPARα mRNA 的穩定性,從而增強脂肪酸 β-氧化,并最終改善 MASLD。我們在細胞模型和動物模型中評估 PE 對 MASLD 的影響,并進一步闡明 PE 對 HNRNPA1–PPARα 軸的調控作用。本研究結果揭示了 PE 在 MASLD 中發揮作用的潛在機制和功能意義,為開發用于治療 MASLD 的天然藥物化合物提供了新的靶點和思路。
02
重要發現及亮點
PE 顯著改善原代小鼠肝細胞中的生理表型
本研究首先在 MASLD 樣條件下,于原代小鼠肝細胞中評估 PE 的治療潛力。研究使用游離脂肪酸(FFA)刺激肝細胞以誘導脂質積累,并在有無 FFA 處理的條件下,采用 CCK-8 實驗檢測 0–400 μM PE 處理后的細胞活力。結果顯示,在 0–100 μM 濃度范圍內,PE 未表現出細胞毒性。基于這一結果,后續實驗選擇 50 μM 和 100 μM PE 進行研究。
隨后,尼羅紅染色分析顯示,在 FFA 處理的細胞中,PE 給藥后脂質積累呈劑量依賴性下降。此外,50 μM 和 100 μM PE 處理均顯著降低了總膽固醇(TC)和甘油三酯(TG)水平。總體來看,這些結果表明,PE 能夠有效減輕 FFA 誘導的原代小鼠肝細胞脂質積累。
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圖 1. PE 對 FFA 處理的原代小鼠肝細胞脂質積累的影響。
(A)PE 的化學結構。(B)采用尼羅紅染色評估經或未經 PE 處理的 FFA 誘導原代小鼠肝細胞中的脂滴沉積。(C)尼羅紅染色下 FFA 誘導原代小鼠肝細胞脂滴沉積的統計分析。(D–E)PE 對 TC(D)和 TG(E)的影響。數據以均值 ± 標準差表示(n = 3)。*,p < 0.001;**,p < 0.0001。
PE 在小鼠模型中顯著緩解 MASLD 相關生理表現
為評估 PE 在 MASLD 中的治療潛力,研究采用兩種飲食誘導的小鼠模型。在 HFHC 模型中,小鼠接受 16 周高脂高膽固醇飲食,并在第 4 周后開始口服 PE(15 mg/kg 或 30 mg/kg),持續 12 周。與 MASLD 模型組相比,兩種劑量的 PE 均顯著降低體重和肝重,并改善肝臟大體形態。模型組小鼠肝臟的組織學分析,即 H&E 染色和油紅 O(ORO)染色,顯示明顯脂滴積累、肝細胞腫脹和壞死,而 PE 處理后這些改變均得到改善。此外,模型組升高的血清 ALT、AST、TC 和 TG 水平,在 PE 給藥后明顯下降。
在第二種模型中,小鼠接受 20 周高脂飲食,并同樣在第 4 周后開始 PE 處理(15 mg/kg 或 30 mg/kg)。與 HFHC 模型結果一致,PE 顯著降低體重和肝重,并改善肝臟形態。組織學結果同樣顯示,PE 可改善脂質積累和肝細胞損傷,并顯著降低血清 ALT、AST、TC 和 TG 水平。
綜上,這些結果表明,PE 能夠有效減緩小鼠 MASLD 進展,具體表現為降低體重和肝重、改善肝臟組織學改變,并使肝損傷和脂質代謝紊亂相關血清指標趨于正常。
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圖 2. PE 改善 HFHC 誘導的 MASLD 小鼠肝脂肪變性。
(A)HFHC 誘導的 MASLD 小鼠體內實驗流程圖。(B–D)NCD、NCD+Vehicle、HFHC、HFHC+Vehicle、HFHC+PE(15 mg/kg)、HFHC+PE(30 mg/kg)和 HFHC+Fenofibrate(10 mg/kg)各組小鼠的體重(B)、肝重(C)和肝臟大體形態(D)。(E–F)上述各組小鼠肝臟切片 H&E 和 ORO 染色代表圖及 ORO 染色統計分析。(G–J)上述各組小鼠血清 ALT(G)、AST(H)、TC(I)和 TG(J)水平。數據以均值 ± 標準差表示(n = 6)。****,p < 0.0001;ns,p > 0.05。
PE 具有良好的血液相容性,且未造成嚴重器官毒性
為進一步評估 PE 治療的安全性,在動物實驗結束后,研究進行了組織病理學檢查以及心臟和腎臟功能的生化分析。臨床觀察顯示,NCD、NCD+Vehicle、HFHC、HFHC+Vehicle、HFHC+PE(l)、HFHC+PE(H) 和 HFHC+Fenofibrate 各組之間未見明顯差異,HFD 模型中相應各組之間也未見明顯差異。此外,對心臟、脾臟、肺和腎臟等關鍵器官進行組織病理學評估后發現,在 HFHC 和 HFD 兩種模型的各組之間均無顯著差異。
為進一步研究 PE 可能導致的毒性,研究檢測了腎功能和心肌損傷相關生物標志物。結果顯示,在兩種飲食模型中,各組尿素(UREA)、肌酐(CREA)和乳酸脫氫酶(LDH)水平均無顯著差異,提示 PE 未造成主要器官損傷。
此外,研究還進行了溶血實驗以評估血液相容性。結果顯示,蒸餾水組作為陽性對照,紅細胞發生明顯裂解,紅細胞懸液呈現清晰紅色。相比之下,生理鹽水組作為陰性對照,與空白血清組、載體血清組、低劑量 PE 血清組和高劑量 PE 血清組在 450–700 nm 吸光度范圍內均未觀察到差異。這些結果說明,低劑量和高劑量 PE 均具有良好的血液相容性。
PE 通過調控 PPARα 促進脂肪酸 β-氧化
為探究 PE 延緩 MASLD 進展的潛在機制,研究進行了轉錄組和脂質組分析。RNA 測序結果顯示,PE 處理后共有 713 個基因上調、1193 個基因下調。KEGG 和 Wiki 通路富集分析顯示,PPAR 信號通路顯著激活,其中 PPARα、ACAA1A、FABP1、CPT2、ACADM 和 ACADL 等關鍵基因出現明顯表達變化。
脂質組學分析顯示,PE 誘導了廣泛的代謝重編程,共有 153 種代謝物上調、190 種代謝物下調。熱圖分析顯示,脂質譜發生明顯改變:肉堿及相關代謝物升高,而游離脂肪酸 18:0 和甘油三酯降低。這一變化模式與 SMPDB 通路分析結果一致,后者顯示參與長鏈飽和脂肪酸線粒體 β-氧化的脂質種類顯著富集。在差異最顯著的代謝物中,VIP 值排名前 20 的代謝物中有 8 個與脂肪酸 β-氧化有關,排名前 50 的代謝物中有 10 個與脂肪酸 β-氧化有關。
整合多組學分析顯示,脂肪酸氧化相關基因與肉堿、TC 和 TG 等關鍵脂質代謝物之間存在顯著相關性。值得注意的是,在 PPAR 通路中,PPARα、CPT2、ACADM 和 ACADL 與肉堿及 TG 水平呈現強相關性。
綜上,這些結果提示,PE 可能通過增強線粒體脂肪酸 β-氧化來緩解 MASLD 進展。基于轉錄組和脂質組整合數據,研究認為 PE 主要通過上調 PPAR 通路并促進脂肪酸氧化來調節脂質代謝。
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圖 3. PE 增強脂肪酸 β-氧化。
(A)轉錄組測序結果火山圖。(B)RNA 測序 KEGG 富集通路圖。(C)脂質組學熱圖。(D)VIP 值最高的前 20 個差異表達脂質柱狀圖。(E)轉錄組與脂質組整合分析相關性熱圖。(F)關鍵 PPAR 通路基因與脂質組學的整合相關性分析。
β-羥基丁酸(β-OHB)是脂肪酸 β-氧化過程中產生的關鍵中間代謝物。為評估脂肪酸 β-氧化水平,研究檢測了 THLE-2 細胞中的氧耗率(OCR)、β-OHB 水平和 PPARα 表達。PE 處理顯著增加 OCR 和 β-OHB 生成。轉錄組結果顯示,PPAR 通路相關基因表達升高,包括 PPARα、CPT2、ACADM 和 ACADL,其中 CPT2、ACADM 和 ACADL 是 β-氧化關鍵酶,而 PPARα 是主要轉錄調控因子。與此一致,PE 增強了 PPARα 的 mRNA 和蛋白表達。使用 shRNA 敲低 PPARα 后,PE 誘導的 β-OHB 增加被削弱,證實 PPARα 在其中具有介導作用。
研究進一步通過檢測線粒體膜電位(Δψm)、ATP 水平、活性氧(ROS)生成以及 β-氧化酶活性來評估線粒體功能。與 FFA 處理細胞相比,PE 處理以劑量依賴方式升高 Δψm 和 ATP 水平,降低 ROS,并提高 CPT2、ACADM 和 ACADL 活性。在體內實驗中也觀察到類似結果:在 HFHC 和 HFD 飲食小鼠中,PE 給藥增強了 ATP 水平和 β-氧化酶活性。值得注意的是,在 PPARα 敲低細胞中,PE 未能恢復酶活性,進一步支持該過程依賴 PPARα 調控。
總體來看,這些結果表明,PE 通過上調 PPARα 及其下游酶網絡,增強線粒體脂肪酸 β-氧化。
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圖 4. PE 通過調控 PPARα 增強脂肪酸 β-氧化。
(A)對照組和 PE(100 μM)組的 OCR 結果。(B)對照組和 PE(100 μM)組的 β-OHB 水平。(C)THLE-2 細胞中 PPARα 的 mRNA 水平。(D)對照組和 PE(100 μM)組中 PPARα 的 Western blot 及統計分析結果。(E)對照組、PE(100 μM)組、shPPARα 組和 shPPARα+PE(100 μM)組的 β-OHB 水平。(F–H)對照組、FFA 組、FFA+PE(50 μM)組和 FFA+PE(100 μM)組中的線粒體膜電位(Δψm)檢測結果(F)、ATP 檢測結果(G)和 ROS 檢測結果(H)。(I–K)對照組、FFA 組、FFA+PE(50 μM)組和 FFA+PE(100 μM)組 THLE-2 細胞中 CPT2(I)、ACADM(J)和 ACADL(K)的 mRNA 水平。(L–N)對照組、PE(100 μM)組、shPPARα 組和 shPPARα+PE(100 μM)組 THLE-2 細胞中 CPT2(L)、ACADM(M)和 ACADL(N)的 mRNA 水平。(O)示意圖顯示 PE 通過調控 PPARα 影響 CPT2、ACADM 和 ACADL 的轉錄水平。數據以均值 ± 標準差表示(n = 3)。,P < 0.05;,P < 0.01;,P < 0.001;****,P < 0.0001;ns,P > 0.05。
HNRNPA1 是 PE 的直接靶點
在觀察到 PE 上調 PPARα 蛋白和 mRNA 水平后,研究首先假設 PE 可能增強 PPARα 的轉錄活性。然而,THLE-2 細胞中的雙熒光素酶報告實驗顯示,PE 對 PPARα 啟動子活性無顯著影響。由此,研究轉而考慮另一種機制,即 PE 可能調節 PPARα mRNA 的穩定性。為驗證這一點,研究進行了 mRNA 穩定性實驗,以評估 PE 對 PPARα mRNA 降解的影響。結果顯示,與對照組相比,PE 處理的 THLE-2 細胞中 PPARα mRNA 在 12 小時內的降解速度顯著減慢,提示 PE 可能增強 PPARα mRNA 的穩定性。為進一步探究這種穩定化作用是否源于直接結合,研究采用 SPR 實驗檢測 PE 與 PPARα RNA 之間的結合親和力。結果顯示,PE 與 PPARα mRNA 之間不存在直接結合。
為鑒定 PE 調控 PPARα 的蛋白靶點,研究對 PE 處理的 THLE-2 細胞進行了 CETSA-MS,同時以 PPARα mRNA 為誘餌進行了 RNA pull-down-MS。Coomassie 染色凝膠條帶中的蛋白和 RNA pull-down 洗脫產物均通過 LC-MS 進行分析。在 CETSA-MS 中,在 62℃ 加熱、0–90 μM PE 條件下共鑒定出 176 個候選相互作用蛋白;RNA pull-down-MS 則鑒定出 100 個 PPARα mRNA 結合蛋白。兩個數據集中唯一共同出現的蛋白是 HNRNPA1。
隨后,研究通過多種方法進一步驗證 PE–HNRNPA1 相互作用。DARTS 結果顯示,PE 能以劑量依賴方式保護 HNRNPA1 免受 pronase 消化。CETSA 結果證實,與 DMSO 對照相比,PE 處理裂解液中 HNRNPA1 的熱穩定性增強。分子對接預測顯示二者具有較強結合能力,結合自由能為 –8.3 kcal/mol,并與 Val、Glu 和 Tyr 殘基形成距離小于 3.5 ? 的氫鍵。分子動力學模擬顯示二者結合穩定,表現為 RMSD 較低且趨于收斂,HNRNPA1 核心結構域 RMSF 降低,回轉半徑和溶劑可及表面積保持一致,并在整個模擬過程中持續存在 1–2 個氫鍵。最后,SPR 進一步證實 PE 與 HNRNPA1 之間存在直接且特異性的結合。
總體而言,這些結果證明,PE 可在生化和細胞水平上直接結合 HNRNPA1。
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圖 5. HNRNPA1 是 PE 的直接結合靶點。
(A)對照組和 PE(100 μM)組的相對熒光素酶活性。(B)對照組和 PE(100 μM)組中 PPARα mRNA 穩定性水平。(C)PE 與 PPARα RNA 結合水平的 SPR 結果。(D)CETSA-MS 與 RNA Pull-down-MS 的整合分析結果。(E)THLE-2 細胞中的 DARTS 結果。(F)THLE-2 細胞中的 CETSA 結果。(G)PE 與 HNRNPA1 的分子對接結果。(H–I)分子動力學模擬中的 RMSD(H)和 RMSF(I)結果。(J)PE 與 HNRNPA1 結合水平的 SPR 結果。***,p < 0.001;ns,p > 0.05。
PE 通過直接結合 HNRNPA1 調控 PPARα
為明確 PE 是否通過 HNRNPA1 調控 PPARα mRNA,研究構建了 HNRNPA1 敲低的 THLE-2 細胞。結果顯示,在 shHNRNPA1 組中,PPARα 的 mRNA 和蛋白水平均顯著下調。值得注意的是,在 HNRNPA1 敲低后,PE 上調 PPARα 表達的能力被消除。此外,β-OHB 含量檢測顯示,HNRNPA1 敲低降低 β-OHB 水平,而 PE 對 β-OHB 的調節作用在 HNRNPA1 敲低后同樣消失。與 shHNRNPA1 組相比,shHNRNPA1+PE(100 μM)組的 Δψm 和細胞 ATP 水平均顯著降低,而 ROS 生成明顯減少。機制上,HNRNPA1 的關鍵作用進一步體現在:在 HNRNPA1 敲低細胞中,PE 介導的三種關鍵 β-氧化酶 CPT2、ACADM 和 ACADL 的激活完全消失,說明 HNRNPA1 在協調 PE 對脂肪酸代謝的多重作用中處于核心位置。
綜上,這些發現表明,PE 通過直接結合 HNRNPA1 調節 PPARα 表達。
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圖 6. PE 通過直接結合 HNRNPA1 調控 PPARα。
(A)對照組、PE(100 μM)組、shHNRNPA1 組和 shHNRNPA1+PE(100 μM)組中 PPARα 的 mRNA 水平。(B)上述各組中 PPARα 的 Western blot 及統計分析結果。(C)上述各組的 β-OHB 水平。(D–F)上述各組中的線粒體膜電位(Δψm)檢測結果(D)、ATP 檢測結果(E)和 ROS 檢測結果(F)。(G–I)上述各組中 CPT2(G)、ACADM(H)和 ACADL(I)的 mRNA 水平。(J)示意圖顯示 PE 通過與 HNRNPA1 相互作用影響 PPARα。數據以均值 ± 標準差表示(n = 3)。,p < 0.05;,p < 0.01;,p < 0.001;****,p < 0.0001;ns,p > 0.05。
HNRNPA1 在調控 PPARα mRNA 穩定性中發揮關鍵作用
為闡明 HNRNPA1 與 PPARα 之間的關系,研究首先在 THLE-2 細胞中調控 HNRNPA1 表達。shHNRNPA1 顯著降低 PPARα mRNA 和蛋白水平,而 HNRNPA1 過表達則明顯升高二者水平。臨床相關性方面,對 206 例 MASLD 患者樣本的轉錄組數據分析顯示,HNRNPA1 與 PPARα 表達之間存在強正相關,進一步支持二者之間的功能關系。此外,研究還在體外模型,即不同濃度 FFA 刺激的 THLE-2 細胞,以及體內模型,即 HFHC 飲食誘導的 MASLD 小鼠肝組織中,對 PPARα 和 HNRNPA1 的表達進行相關性分析。結果顯示,PPARα 與 HNRNPA1 表達在體外和體內均呈顯著正相關。
RNA 結合蛋白(RBP)能夠識別特定 mRNA 序列或結構,從而調節 mRNA 的合成、穩定性和功能。鑒于 HNRNPA1 作為 RNA 結合蛋白在 mRNA 穩定性和代謝中的已知作用,研究假設 HNRNPA1 可能在轉錄后水平調控 PPARα。事實上,PPARα mRNA 穩定性實驗顯示,敲低 HNRNPA1 會加速 PPARα mRNA 降解,而過表達 HNRNPA1 則會延長其半衰期。RIP 實驗證實二者存在直接相互作用,與 IgG 對照相比,Flag-HNRNPA1 pull-down 中 PPARα mRNA 富集更高。RNA pull-down 實驗表明,HNRNPA1 更傾向于結合 PPARα mRNA 的正義鏈,且具體結合區域位于編碼序列(CDS)區域。相應地,雙熒光素酶報告活性在 HNRNPA1 敲低后下降,在其過表達后增強。
重要的是,PE 處理增強了 HNRNPA1–PPARα mRNA 相互作用,表現為 RIP 實驗中 mRNA 富集增加。此外,PE 能增強對照細胞中的熒光素酶活性,但在 HNRNPA1 敲低細胞中不能發揮這一作用。
總體而言,這些結果表明,HNRNPA1 可直接結合并穩定 PPARα mRNA,而 PE 通過增強這種 RNA–蛋白相互作用促進 PPARα 表達。
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圖 7. HNRNPA1 調控 PPARα mRNA 穩定性。
(A)對照組和 shHNRNPA1 組,或對照組和 OEHNRNPA1 組中 PPARα 的 mRNA 水平。(B)對照組和 shHNRNPA1 組中 PPARα 的 Western blot 及統計分析結果。(C)對照組和 OEHNRNPA1 組中 PPARα 的 Western blot 及統計分析結果。(D–F)GEO 數據庫中 MASLD 患者臨床樣本(D)、人 THLE-2 細胞(E)和 MASLD 小鼠肝臟(F)中 HNRNPA1 與 PPARα 的相關性分析結果。(G–H)對照組和 shHNRNPA1 組(G)或對照組和 OEHNRNPA1 組(H)中 PPARα mRNA 穩定性水平。(I)IgG 組與 Flag-HNRNPA1 組之間的 RIP 結果。(J)反義鏈和正義鏈中 HNRNPA1 的 RNA pull-down 結果。(K)CDS 正義鏈中 HNRNPA1 的 RNA pull-down 結果。(L)對照組和 shHNRNPA1 組,或對照組和 OEHNRNPA1 組中的相對熒光素酶活性。(M)對照組和 PE(100 μM)組中 IgG 與 Flag-HNRNPA1 之間的 RIP 結果。(N)對照組、PE(100 μM)組、shHNRNPA1 組和 shHNRNPA1+PE(100 μM)組的相對熒光素酶活性。數據以均值 ± 標準差表示(n = 3)。,p < 0.01;,p < 0.001;***,p < 0.0001;ns,p > 0.05。
PE 的抗 MASLD 作用依賴 HNRNPA1
基于 HNRNPA1 穩定 PPARα mRNA 的作用,研究假設 HNRNPA1 敲除會破壞這一調控軸并加速 MASLD 進展。為明確 PE 的抗 MASLD 作用是否由 HNRNPA1 介導,研究利用 CRISPR/Cas9 介導刪除第 2–8 號外顯子,構建了 HNRNPA1 敲除(HNRNPA1KO)小鼠,這些外顯子區域涵蓋第 1 號外顯子的起始密碼子和第 10 號外顯子的終止密碼子。
在第一組實驗中,研究通過 16 周 HFHC 飲食在野生型和 HNRNPA1KO 小鼠中誘導 MASLD。在 HNRNPA1KO 小鼠中,PE 干預未能改善 MASLD 表型,包括體重、肝重、血清 ALT、AST、TC 和 TG 水平以及組織病理學特征,即 H&E 和 ORO 染色結果。此外,在 HFHC 模型中,HNRNPA1 缺失消除了 PE 誘導的 ATP 增加和 β-氧化酶 CPT2、ACADM、ACADL 活性增強。
在第二組實驗中,小鼠接受 20 周 HFD 飲食。類似地,在 HNRNPA1KO 小鼠中,PE 未能緩解 MASLD 相關指標,表現為體重和肝重無改善,血清生物標志物無改善,組織學改變無改善,ATP 水平以及 β-氧化酶活性也未改善。
綜上,這些發現表明,全身性 HNRNPA1 缺失會消除 PE 對 MASLD 的保護作用,說明 HNRNPA1 是 PE 發揮治療作用的關鍵介導因子。
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圖 8. 在 HFHC 誘導的 MASLD 小鼠中,PE 的抗 MASLD 作用依賴 HNRNPA1。
(A)HFHC 誘導的 HNRNPA1KO MASLD 小鼠體內實驗流程圖。(B–C)WT、WT+PE(30 mg/kg)、HNRNPA1KO 和 HNRNPA1KO+PE(30 mg/kg)各組的體重(B)和肝重(C)。(D)WT、WT+PE(30 mg/kg)、HNRNPA1KO 和 HNRNPA1KO+PE(30 mg/kg)各組肝臟切片 H&E 和 ORO 染色代表圖及 ORO 染色統計分析。(E–H)WT、WT+PE(30 mg/kg)、HNRNPA1KO 和 HNRNPA1KO+PE(30 mg/kg)各組血清 ALT(E)、AST(F)、TC(G)和 TG(H)水平。(I–L)WT、WT+PE(30 mg/kg)、HNRNPA1KO 和 HNRNPA1KO+PE(30 mg/kg)各組 ATP 檢測結果(I)以及 CPT2(J)、ACADM(K)和 ACADL(L)的 mRNA 水平。數據以均值 ± 標準差表示(n = 6 或 3)。,p < 0.05;,p < 0.01;,p < 0.001;****,p < 0.0001;ns,p > 0.05。
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圖 9. PE 通過靶向 HNRNPA1 并調控 PPARα 信號通路增強線粒體脂肪酸 β-氧化,從而緩解 MASLD。
PE 通過直接結合 HNRNPA1 穩定 PPARα mRNA,并增強線粒體脂肪酸 β-氧化,從而緩解 MASLD。
【Citation】:Zhou, Y., Chi, J., Xu, X., Zhu, R., Wang, T., Zhang, T., Hong, D., Fu, H., Zhou, X., & Zhao, K. (2026). Pedunculoside ameliorates metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease by targeting HNRNPA1 and modulating PPARα signaling pathway to enhance Mitochondrial Fatty Acid β-Oxidation.Phytomedicine : international journal of phytotherapy and phytopharmacology, 153, 157910.
【貢獻】★★★★★
本研究證明,PE 可通過直接結合 HNRNPA1 穩定 PPARα mRNA,并增強線粒體脂肪酸 β-氧化,從而緩解 MASLD。這些結果為 PE 在 MASLD 及相關代謝性疾病中的治療潛力提供了新的機制解釋。此外,將天然活性化合物作為分子探針,是發現 MASLD 新型治療靶點的一種有前景策略;在這一框架下,HNRNPA1 可能成為一個潛在候選靶點。
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