写在前面本期推荐的是由广州中医药大学第二临床医学院广州中医药大学第二附属医院等研究团队合作近期发表于Phytomedicine(IF11.3)的一篇文章,揭示培土清心方通过靶向miR-30a/GAPR-1轴改善特应性皮炎中的鞘脂代谢。

期刊简介

打开网易新闻 查看精彩图片

题目及作者信息

Peitu Qingxin formulaameliorates atopic dermatitis by targeting the multi-omics-informed miR-30a/GAPR-1 axis in sphingolipid metabolism

打开网易新闻 查看精彩图片

研究背景:

特应性皮炎(AD)是一种常见的慢性炎症性皮肤病,全球患者超过1.29亿人。其核心病理特征包括皮肤屏障功能受损和鞘脂代谢紊乱。鞘脂是真核细胞质膜的重要组成成分,其中神经酰胺(Ceramide)是角质层最主要的脂质,约占角质层总脂质质量的50%。在AD患者皮损中,总神经酰胺含量及特定神经酰胺亚类水平均发生显著改变。2型细胞因子可直接抑制神经酰胺相关酶活性,加剧炎症与屏障功能障碍的恶性循环。microRNA(miRNA)作为重要的转录后基因调控分子,在AD的发病机制中扮演着关键角色。然而,miR-30a在AD中的精确功能角色和下游机制尚不明确。

研究目的:

本研究旨在明确培土清心方(PTQX)在AD鞘脂代谢中的新机制,并验证miR-30a/GAPR-1轴作为AD治疗的潜在靶点。

研究方法:

临床与生信分析:整合孟德尔随机化(Mendelian Randomization)、临床血浆蛋白质组学筛查及双荧光素酶报告基因实验,发现miR-30a(3p)是AD的保护性因子,并证实其直接靶向GAPR-1。

3D皮肤模型验证:构建AD样3D皮肤等效物,通过miR-30a过表达验证其对GAPR-1的下调作用及对屏障功能的修复效果。

动物实验:在DNCB诱导的NC/Nga AD小鼠模型中确定PTQX的有效剂量,并在miR-30a基因敲除小鼠中评估PTQX的疗效。

多组学分析:结合DIA蛋白质组学和非靶向代谢组学,揭示PTQX调控鞘脂代谢的分子网络。

分子对接:预测PTQX中30种活性成分与GAPR-1蛋白的结合亲和力。

研究结果:

1. miR-30a(3p)靶向抑制GAPR-1构成AD的保护性调控轴

孟德尔随机化联合荟萃分析显示,hsa-miR-30a(3p)的高表达与AD发病风险呈显著负相关。临床血浆蛋白质组学发现,重症AD患者GAPR-1蛋白表达显著上调。组织水平上,AD皮损中hsa-miR-30a(3p)表达下降,而GAPR-1表达升高。双荧光素酶报告基因实验证实GAPR-1是miR-30a(3p)的保守靶基因。

2. miR-30a过表达恢复AD样3D皮肤屏障功能

在AD样3D皮肤等效物中,miR-30a过表达显著下调GAPR-1蛋白表达,同时使跨上皮电阻(TEER)显著升高、IL-8分泌显著降低。组织学检查显示表皮厚度恢复,屏障相关蛋白(丝聚合蛋白FLG、兜甲蛋白LOR、角蛋白10)表达恢复至接近正常水平。

3. PTQX通过调控miR-30a/GAPR-1轴改善AD症状

对PTQX进行化学成分分析,共鉴定出30种化合物,主要成分包括腺苷、L-异亮氨酸、异鼠李素、芦丁、连翘苷A和甘草酸等。在DNCB诱导的AD小鼠中,中剂量PTQX(14.45 g/kg/d)显著改善皮损表现,下调皮炎评分,减少耳厚度和经皮水分丢失(TEWL)。PTQX处理还恢复了皮肤中miR-30a(3p)和GAPR-1的表达至接近正常水平。

4. GAPR-1沉默改善AD病理并恢复鞘脂稳态

分子对接预测显示,PTQX中28种化合物与GAPR-1具有良好结合亲和力(< -5 kcal/mol),排名前六的化合物为Heterophyllin B、甘草酸、柠檬苦素、Licoricesaponin G2、黄柏酮和甘草苷芹糖苷。

通过腺病毒介导的GAPR-1沉默实验,发现shGAPR-1组小鼠皮炎评分显著降低、表皮厚度减少。靶向脂质组学分析揭示鞘脂代谢是GAPR-1功能的核心下游机制——AD诱导后11种鞘脂代谢物表达下降,GAPR-1抑制后这些代谢物水平得到部分恢复。其中Hex2Cer(d18:0/22:0)与AD表型及GAPR-1表达均呈显著负相关。

5. PTQX以miR-30a依赖性方式缓解AD样皮炎

miR-30a基因敲除显著加重AD样症状。PTQX治疗在KO小鼠中仍有效,但在WT小鼠中疗效更为显著,提示miR-30a是PTQX有效治疗反应不可或缺的介质。

6. PTQX通过miR-30a介导的信号轴改善AD炎症

血清细胞因子谱分析显示,miR-30a敲除显著加剧了炎症反应(7种介质上调),PTQX治疗显著下调其中6种。交集分析确定了一组核心炎症分子(KC、IL-5、IL-12p70、IL-10),这些分子因miR-30a缺陷而上调,但被PTQX持续抑制。在组织层面,PTQX显著抑制NLRP3和TLR2过表达,并上调CYP1A1。

7. PTQX调节miR-30a/GAPR-1轴恢复鞘脂稳态

蛋白质组学分析显示,miR-30a缺失显著扰动脂质代谢,鞘脂代谢是重要的失调通路。10种鞘脂代谢相关蛋白在KO-Model小鼠中显著下调,PTQX治疗逆转了其中大部分蛋白的抑制。非靶向代谢组学证实,KO-Model中10种鞘脂相关代谢物下调,PTQX治疗后其中7种得到部分恢复。关键鞘脂酶ENPP7和GBA的表达在PTQX治疗后显著上调。

研究结论:

本研究首次揭示了miR-30a/GAPR-1轴作为AD鞘脂代谢调控的关键检查点。培土清心方通过靶向这一信号轴,有效改善AD病理,为AD治疗提供了一种整合鞘脂代谢调控与炎症抑制的新策略。

图片

打开网易新闻 查看精彩图片

图文摘要

打开网易新闻 查看精彩图片

图1. 临床证据提示miR-30a(3p)靶向抑制GAPR-1可能构成AD的保护性调控轴。(A) 实验流程图。(B) hsa-miR-30a(3p)与AD的孟德尔随机化荟萃分析森林图。(C) 健康对照(n=9)与重症AD(n=8)血浆DIA蛋白质组火山图。(D) 两组间GAPR-1表达比较。(E-G) 人皮肤组织双标记FISH/IF显示:AD患者中miR-30a(3p)荧光强度显著降低(E),GAPR-1荧光强度显著升高(F);代表性融合图像(G,标尺50 μm)。(H-I) 双荧光素酶报告基因证实miR-30a(3p)直接靶向GAPR-1 3'UTR(人源H,鼠源I),野生型(WT)较突变型(MUT)及空载对照(NC)活性显著下降。

打开网易新闻 查看精彩图片

图2. 过表达miR-30a可下调GAPR-1,并恢复AD样3D皮肤等效模型的屏障完整性。 (A) 实验设计示意图。 (B-C) FISH/IF共染显示:AD模型组中miR-30a信号降低、GAPR-1升高;给予miR-30a模拟物(OE)后,miR-30a回升,GAPR-1被抑制(标尺20微米;半定量分析见C,n=3)。 (D-E) OE组跨上皮电阻(TEER)显著升高(D),IL-8分泌显著减少(E),提示屏障功能恢复和炎症缓解(n=3)。 (F-G) HE染色及LOR、FLG、K10免疫组化显示:OE组表皮厚度明显变薄,各分化标志物(LOR、FLG、K10)的积分光密度(IOD)均显著回升(标尺50微米;半定量见G,n=3)。

打开网易新闻 查看精彩图片

图3. PTQX的化学成分分析及其通过调控miR-30a/GAPR-1减轻DNCB诱导的NC/Nga小鼠AD。(A)(B)正、负离子模式化学成分分析。(C)DNCB诱导AD模型及PTQX给药实验时间线。(D)小鼠背部皮肤和左耳皮损代表性照片。(E-H)皮炎严重度评估(n=5):背部皮炎评分(E),左耳皮炎评分(F),背部经皮水分丢失(TEWL)(G),左耳厚度(H)。(I-K)背部皮肤双标记FISH/IF检测小鼠miR-30a(3p)和GAPR-1:(I)对照组、模型组和PTQX中剂量组(PTQX-M)的代表性荧光图像(单通道绿色为miR-30a,红色为GAPR-1,以及融合图),标尺200 μm;(J)小鼠miR-30a(3p)相对荧光强度定量(相对于对照组,n=3);(K)GAPR-1相对荧光强度定量(相对于对照组,n=3)。

打开网易新闻 查看精彩图片

图4. 分子对接预测PTQX成分与GAPR-1高亲和力结合,且表皮GAPR-1沉默可改善AD病理并恢复皮肤鞘脂稳态。 (A) 分子对接展示PTQX化合物与GAPR-1蛋白的结合模式。 (B) 动物模型实验设计与处理方案示意图。 (C) 背部皮损代表性照片(左)及皮炎评分定量(右)(n=3–5),分组:对照组、阴性对照、GAPR-1 shRNA敲低组、GAPR-1过表达组、他克莫司阳性对照组。 (D) 皮肤HE染色代表性图像(左)及表皮厚度定量(右下)(n=3),标尺100 μm。 (E) 各组GAPR-1蛋白免疫印迹代表图(左)及相对蛋白水平定量(右)(n=3)。 (F-I) 皮肤样本靶向脂质组学分析(n=3–5):(F) MSEA富集分析结果,左为NC vs Ctrl,右为NC vs shGAPR-1;(G) 鞘脂代谢相关代谢物在Ctrl、NC、shGAPR-1三组间的热图;(H) 鞘脂代谢物ROC曲线分析,左为NC vs Ctrl,右为NC vs shGAPR-1;(I) 鞘脂代谢物间Pearson相关性分析热图。

打开网易新闻 查看精彩图片

图5. PTQX以miR-30a依赖性方式减轻AD样皮炎。 (A) DNCB诱导AD模型及PTQX给药实验时间线。 (B) 小鼠背部皮肤和左耳皮损代表性照片。 (C-H) 皮炎严重度评估(n=3-4):背部皮炎评分(C),左耳皮炎评分(D),背部经皮水分丢失(TEWL)(E),左耳厚度(F),10分钟搔抓行为定量(G),血清IgE水平(ELISA)(H)。 (I) 各组心脏、肾脏、肝脏和肺脏组织代表性病理学图像(HE染色),标尺50 μm。

打开网易新闻 查看精彩图片

图6. PTQX通过靶向miR-30a介导的信号轴改善AD炎症。 (A-B) 血清细胞因子/趋化因子谱分析(n=3-4):(A) WT-Model与KO-Model比较的火山图;(B) KO-Model与KO-PTQX比较的火山图,显示PTQX逆转了多个炎症相关因子的表达。 (C-F) 皮肤组织NLRP3(C)、COX2(D)、CYP1A1(E)和TLR2(F)的免疫印迹代表图,GAPDH为内参。 (G-J) 相应蛋白相对水平的定量分析(n=3),显示PTQX可显著下调这些炎症标志物。

打开网易新闻 查看精彩图片

图7. PTQX通过调节miR-30a/GAPR-1轴恢复AD中的鞘脂稳态。 (A) 小鼠背部皮肤蛋白质组学:GO和KEGG富集分析显示差异蛋白主要富集于鞘脂代谢等通路。 (B) 鞘脂代谢相关蛋白热图及ROC分析表明,PTQX可逆转模型鼠中改变的鞘脂蛋白表达。 (C) 非靶向代谢组学MSEA和KEGG分析显示鞘脂代谢途径显著改变。 (D) 鞘脂代谢物热图及Pearson相关性分析,鉴定了多个差异代谢物,包括L-丝氨酸、植物鞘氨醇、N-乙酰二氢鞘氨醇、多种神经酰胺(如Cer(d18:1/18:3-OH)、Cer(d18:0/18:0)、Cer(d18:1/18:1-O))及鞘磷脂等。 (E-F) 免疫印迹验证ENPP7、PSAP、GBA及GAPR-1蛋白表达,PTQX可上调ENPP7、PSAP、GBA并抑制GAPR-1。

总结

该研究不仅为培土清心方的临床应用提供了坚实的科学依据,也为开发PTQX来源的活性化合物或miR-30a模拟物/GAPR-1抑制剂用于AD治疗奠定了基础。这一发现体现了中医药“多成分、多靶点”的整体治疗优势,为传统方剂的现代化研究提供了新范式。

注:本文原创表明为原创编译,非声张版权,侵删!

中医药基础科研技术服务及加群交流

相关咨询,加微信:1278317307。

福利时刻科研服务(点击查看):、、、、、。咨询加微信:1278317307。