2026年9月16日,广州中医药大学第一附属医院、岭南医学研究中心等单位研究团队在《Phytomedicine》(中科院1区,IF=11.3,TOP期刊)发表题为 “Jianwei Shoutai Pills enhances maternal-fetal immune tolerance via regulatory T cell modulation to ameliorate uterine aging-associated early pregnancy loss” 的研究论文。该研究由 Fengli Guan、Bo Xia、Manshuang Chen 等完成,Songping Luo 和 Jie Gao 为通讯作者。论文发表于Phytomedicine,DOI为10.1016/j.phymed.2026.158807。论文信息显示,该研究于2025年9月15日投稿,2026年4月11日修回,2026年9月14日接收。 作者单位包括广州中医药大学第一附属医院、岭南医学研究中心、中国药科大学、广东省中医药临床研究院以及中医药综合征国家重点实验室等。
本研究聚焦高龄孕妇相关子宫衰老导致的早期妊娠丢失问题,探讨经典中药复方加味寿胎丸(Jianwei Shoutai Pill, JSP)的保护作用及分子机制。研究发现,JSP能够改善自然衰老小鼠子宫组织衰老、炎症反应和胶原沉积,并通过延缓胸腺退化,提高母胎界面调节性T细胞(regulatory T cell, Treg)的比例和功能,从而增强母胎免疫耐受。进一步结合转录组、代谢组、网络药理学、分子对接及分子动力学模拟分析,研究发现HIF-1α可能是JSP调控能量代谢重编程的重要作用靶点,JSP通过降低HIF-1α表达、减少乳酸异常积累并恢复ATP水平,优化母胎界面的免疫代谢微环境。
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【摘 要】
背景:子宫衰老是导致高龄女性生育能力下降和流产的重要因素。调节性T细胞(regulatory T cell, Treg)在胚胎植入过程中发挥维持母胎免疫耐受的重要作用,并与高龄女性早期妊娠丢失密切相关。已有研究表明,加味寿胎丸(Jianwei Shoutai Pill, JSP)能够降低早期妊娠丢失,但其在子宫衰老相关妊娠丢失中的Treg调控机制仍未明确。
目的:评价JSP对子宫衰老相关早期妊娠丢失的改善作用,并探索其潜在作用机制。方法:研究采用超高效液相色谱-高分辨质谱(UPLC-HRMS)对JSP化学成分进行鉴定。通过苏木精-伊红(hematoxylin-eosin, HE)染色、Masson染色以及免疫组织化学分析评价衰老小鼠子宫组织及E10.5胎盘-子宫单元的组织学变化。利用流式细胞术、实时荧光定量PCR(RT-qPCR)、Western blot和ELISA检测Treg细胞比例及功能变化。同时结合转录组学、代谢组学、网络药理学、分子对接以及分子动力学模拟分析JSP发挥作用的潜在机制。结果:JSP减少了衰老小鼠子宫组织中的衰老细胞积累、胶原沉积以及炎症反应,改善了胚胎植入所需的子宫微环境。JSP通过延缓年龄相关胸腺退化,提高蜕膜Treg细胞比例。
转录组与代谢组联合分析显示,JSP能够调节能量代谢重编程,提高ATP水平,优化母胎界面的免疫代谢微环境,从而改善Treg细胞功能并降低衰老小鼠早期流产发生率。
进一步的网络药理学、分子对接和分子动力学模拟分析提示,HIF-1α可能是JSP调控能量代谢的重要靶点。JSP能够降低HIF-1α表达,减少母胎界面过量乳酸积累,并恢复ATP水平。
结论:JSP通过抑制年龄相关胸腺退化,提高胎盘-子宫单元中Treg细胞比例,并优化母胎界面免疫微环境,从而恢复Treg免疫抑制功能、增强母胎免疫耐受,最终减少衰老小鼠妊娠丢失。
该研究揭示了传统中药调控子宫衰老相关妊娠丢失的新机制,并为高龄妊娠相关疾病研究提供了潜在干预策略。
01
研究背景及科学问题
随着社会发展和生活方式变化,越来越多女性推迟生育年龄,高龄妊娠(advanced maternal age, AMA)相关生殖问题受到广泛关注。子宫作为胚胎植入和胎儿发育的重要器官,其衰老变化会影响妊娠维持。除卵巢储备下降和卵母细胞质量降低外,子宫衰老同样是影响高龄女性生殖结局的重要因素。衰老相关子宫表现为炎症细胞浸润、胶原沉积以及血管反应性受损,这些变化会降低子宫内膜容受性并影响植入后的蜕膜化过程,从而导致植入率下降、临床妊娠成功率降低以及活产率下降。
母胎界面需要在免疫排斥和免疫耐受之间维持精确平衡。胎儿作为具有半同种异体特征的组织,需要通过母体免疫系统调控实现持续存活。其中,调节性T细胞(Treg)是一类表达CD4⁺CD25⁺Foxp3⁺特征的T细胞亚群,可通过分泌白细胞介素-10(interleukin-10, IL-10)和转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)抑制过度免疫反应,促进胚胎植入并维持妊娠。蜕膜Treg主要来源于胸腺来源Treg(thymus-derived Treg, tTreg)和外周诱导Treg(induced Treg, iTreg),两者共同参与早期妊娠建立。
随着年龄增长,胸腺功能下降可能导致Treg生成不足,使胎盘中Treg细胞积累减少,从而增加妊娠丢失风险。同时,免疫衰老过程中伴随的代谢重塑也可能限制Treg细胞增殖和自我更新能力,影响母胎免疫稳态维持。
传统中医药在改善女性生殖功能和治疗不孕、流产方面具有一定研究基础。加味寿胎丸(JSP)是在经典寿胎丸基础上优化形成的复方,由菟丝子、桑寄生和续断组成。已有研究提示,JSP可通过调节肠道菌群、抑制母胎界面炎症、减少ROS积累和铁沉积,以及促进TGF-β1介导的Treg分化等多种途径改善妊娠丢失。
然而,JSP在子宫衰老相关妊娠丢失中的作用机制仍未完全明确。因此,本研究利用自然衰老小鼠模型,结合组织学分析、免疫学检测、多组学分析以及网络药理学方法,系统评价JSP改善子宫衰老相关早期妊娠丢失的作用,并探索其调节Treg免疫功能及母胎界面代谢重塑的分子机制。
02
重要发现及亮点
JSP化学成分分析
为了明确加味寿胎丸(Jianwei Shoutai Pill, JSP)的化学组成,研究人员首先利用超高效液相色谱-高分辨质谱(UPLC-HRMS)对JSP中的化学成分进行分析。通过传统中药高分辨质谱数据库筛选潜在化合物,并根据峰面积计算相对含量。
结果显示,JSP总离子流图(total ion chromatogram, TIC)能够反映其整体化学组成。研究人员最终鉴定出JSP中共含有28种化学成分,其中包括异槲皮素(isoquercitrin,1.218%)以及Heriguard(11.865%)等主要成分。具体成分信息见Supplementary Table 1。
图1:JSP总离子流图。(A)正离子模式。(B)负离子模式。
JSP改善衰老小鼠胎儿发育并降低早期胚胎吸收率
为了评价JSP对子宫衰老相关早期妊娠丢失的改善作用,研究人员在实验小鼠胚胎第10.5天(embryonic day 10.5, E10.5)观察胚胎植入情况及胎儿发育状态。
实验结果显示,年轻小鼠组(Young)中,胚胎沿子宫纵轴均匀分布,表现出正常的胎儿发育状态。而衰老小鼠组(Old)出现植入胚胎数量减少、局部胚胎吸收、妊娠囊和胚胎体积减小等异常表现。
进一步分析发现,与年轻组相比,衰老小鼠表现出明显降低的胚胎附着子宫重量、植入位点数量、妊娠囊重量、妊娠囊直径以及增加的胚胎吸收率。
JSP干预后,无论低剂量(JSP-L)还是高剂量(JSP-H)处理,均能够显著增加E10.5时含胚胎子宫重量和植入胚胎数量,改善妊娠囊及胎儿发育,并降低胚胎吸收率。
上述结果表明,JSP能够通过降低胚胎吸收、改善胚胎植入成功率以及促进胎儿发育,减少衰老小鼠早期妊娠丢失。
图2:JSP改善衰老小鼠胎儿发育并降低早期胚胎吸收率。(A)实验方案示意图。(B)E10.5胚胎外观形态代表性图片。比例尺=5 mm;箭头表示胚胎吸收部位。(C)妊娠囊代表性图片。比例尺=1 mm。(D)胎儿代表性图片。比例尺=1 mm。(E)不同妊娠阶段小鼠体重变化。(F)E10.5含胚胎子宫重量比较(n=6)。(G)植入位点数量比较(n=6)。(H)妊娠囊重量比较(n=6)。(I)妊娠囊直径比较(n=6)。(J)胚胎吸收率比较(n=6)。“ns”表示无统计学差异,*P < 0.05,**P < 0.01。
JSP改善衰老小鼠子宫炎症、胶原沉积及细胞衰老
胚胎成功植入依赖于囊胚与子宫内膜之间复杂的相互作用。为了进一步明确JSP对子宫衰老微环境的影响,研究人员对小鼠子宫形态、炎症水平、纤维化变化以及衰老标志物进行了系统评价。
结果显示,年轻组和衰老组小鼠体重及绝对子宫重量无明显差异,但衰老小鼠子宫指数显著降低。组织学分析发现,衰老小鼠子宫出现结构退化,包括子宫内膜变薄以及腺体减少。
在炎症方面,衰老小鼠子宫组织中IL-6水平升高,而抗炎因子IL-10水平下降。同时,Masson染色显示衰老小鼠存在明显胶原沉积,TGF-β表达升高。此外,免疫组织化学检测发现p21阳性衰老细胞明显积累。
JSP处理后,上述衰老相关变化得到改善。JSP能够改善子宫组织形态,减少IL-6表达以及衰老细胞积累,同时降低胶原沉积并调节TGF-β水平。其中,两种剂量均表现出改善作用,但仅JSP-L组对IL-10表达产生显著影响。
这些结果提示,JSP能够改善衰老相关子宫微环境,为胚胎植入提供更有利条件,并降低衰老小鼠妊娠丢失。
图3:JSP改善衰老小鼠子宫炎症、胶原沉积以及细胞衰老。(A)实验设计示意图。(B)各组小鼠外观。(C)各组小鼠体重检测。(D)各组小鼠子宫代表性图片(比例尺=5 mm)。(E)各组子宫重量比较。(F)子宫指数比较(n=8),计算公式:子宫指数=子宫重量(g)/体重(g)×1000。(G)子宫组织HE染色(上方比例尺=500 μm,下方比例尺=100 μm)。(H-I)IL-6表达水平(n=4)。(J-K)IL-10表达水平(n=4)。(L)各组子宫组织Masson染色(比例尺=100 μm)。(M-N)TGF-β表达水平(n=4)。(O)p21免疫组织化学染色(比例尺=100 μm)。(P-Q)p21表达定量分析(n=4)。“ns”表示无统计学差异,*P < 0.05,**P < 0.01。
JSP保护胸腺结构并提高衰老小鼠CD4⁺CD25⁺Foxp3⁺Treg细胞比例
调节性T细胞(regulatory T cell, Treg)对于胚胎植入和妊娠维持具有重要作用。由于蜕膜Treg细胞主要来源于胸腺,因此研究人员进一步探讨JSP是否能够通过改善胸腺功能调节Treg细胞比例。
研究人员首先检测了衰老相关胸腺和脾脏变化,并评价JSP干预效果。
结果显示,与年轻小鼠相比,衰老小鼠出现明显胸腺萎缩,胸腺指数降低。组织学分析发现,年轻小鼠胸腺皮质区域染色致密,淋巴细胞排列紧密,并具有清晰的皮髓质分界;而衰老小鼠胸腺体积缩小,皮髓质界限模糊,并出现明显髓质萎缩。
在脾脏中,衰老导致脾脏重量增加,并伴随组织结构破坏,包括白髓萎缩以及滤泡结构异常。
JSP处理后,小鼠胸腺重量、胸腺指数以及胸腺组织结构均得到明显改善,同时脾脏微结构也有所恢复,但脾脏重量和脾指数未出现显著变化。
随后,研究人员利用流式细胞术检测胸腺、脾脏以及外周血中CD4⁺CD25⁺Foxp3⁺Treg细胞比例。
结果发现,与年轻组相比,衰老小鼠胸腺Treg细胞比例显著下降,而脾脏Treg细胞比例升高;外周血Treg细胞比例虽然呈下降趋势,但差异未达到统计学显著水平。
JSP低、高剂量处理均能够提高胸腺Treg细胞比例。JSP-L组降低了脾脏Treg细胞比例,JSP-H组也表现出类似趋势,但未达到统计学显著水平。此外,各组外周血Treg细胞比例未观察到明显变化。
上述结果提示,JSP能够缓解年龄相关胸腺退化,并改善胸腺Treg细胞减少现象。
图4:JSP保护胸腺并提高衰老小鼠CD4⁺CD25⁺Foxp3⁺Treg细胞比例。(A)实验方案示意图。(B)胸腺代表性图片。(C)各组小鼠胸腺HE染色(上方比例尺=1000 μm,下方比例尺=200 μm),并对胸腺重量和胸腺指数进行定量分析(n=7)。(D)脾脏代表性图片。(E)各组脾脏HE染色(上方比例尺=1000 μm,下方比例尺=500 μm),并对脾脏重量和脾指数进行定量分析(n=7)。(F)流式细胞术分析实验流程。(G)外周血、胸腺和脾脏中Treg细胞比例(n=3)。(H-J)外周血、胸腺和脾脏Treg细胞比例定量柱状图(n=3)。“ns”表示无统计学差异,*P < 0.05,**P < 0.01。
JSP在妊娠第10.5天提高衰老小鼠胸腺Treg细胞比例
由于妊娠过程中性激素能够调节胸腺Treg细胞产生,并促进Treg细胞向胎盘区域积累,从而降低胎儿免疫排斥风险,研究人员进一步评价JSP在妊娠状态下对Treg细胞调控作用是否持续存在。
研究人员在胚胎第10.5天(E10.5)处死小鼠,收集母体胸腺、脾脏以及外周血,并利用流式细胞术检测Treg细胞比例。
结果显示,与妊娠前检测结果一致,JSP低、高剂量处理均显著提高了衰老小鼠胸腺Treg细胞比例。
相比之下,外周血和脾脏中的Treg细胞比例未出现显著变化。
这些结果表明,JSP能够在妊娠过程中持续促进胸腺Treg细胞维持。
图5:JSP提高妊娠第10.5天衰老小鼠胸腺Treg细胞比例。(A、C、E)流式细胞术分析外周血、胸腺和脾脏中的Treg细胞比例。(B、D、F)外周血(B)、胸腺(D)和脾脏(F)Treg细胞比例定量柱状图(n=3)。“ns”表示无统计学差异,*P < 0.05,**P < 0.01。
JSP增强衰老小鼠母胎界面Treg细胞比例及免疫调节功能
为了进一步明确JSP是否能够改善母胎界面的免疫耐受状态,研究人员在E10.5检测胎盘-子宫单元(placenta-uterus unit)中的组织结构、Treg细胞比例以及免疫功能相关指标。
HE染色结果显示,年轻小鼠胎盘-子宫结构完整,迷路区(labyrinth zone)发育良好,并含有丰富血窦,同时蜕膜组织排列紧密。
相比之下,衰老小鼠表现出母胎界面结构异常,包括迷路区狭窄、血窦数量明显减少以及蜕膜细胞排列紊乱。
JSP低、高剂量处理均能够改善上述组织结构异常。
进一步利用流式细胞术检测发现,衰老小鼠胎盘-子宫单元中Treg细胞比例下降,同时FOXP3表达降低。
免疫功能检测显示,衰老小鼠母胎界面中促炎因子IL-6、IL-1β和TNF-α水平升高,而IL-10水平降低。
JSP-L处理能够显著提高Treg细胞比例和FOXP3表达,而JSP-H对Treg比例影响不明显。然而,两种剂量JSP均能够抑制促炎细胞因子表达,并增强IL-10产生。虽然JSP-H组IL-10升高、IL-1β下降呈趋势性变化,但未达到统计学显著水平。
此外,研究人员进一步检测Treg功能相关分子,包括程序性死亡蛋白1(programmed cell death protein 1, PD-1)、T细胞免疫球蛋白和黏蛋白结构域蛋白3(T-cell immunoglobulin and mucin-domain containing-3, Tim-3)、CC趋化因子受体7(CC-chemokine receptor 7, CCR7)及其配体CCL19。
结果发现,衰老小鼠母胎界面中PD-1、Tim-3、CCR7和CCL19水平均显著升高。JSP干预后,这些异常表达模式得到逆转,但JSP-H组Tim-3水平未发生显著变化。
上述结果提示,年龄相关胸腺退化导致母胎界面Treg细胞数量下降,并伴随免疫调节功能异常;JSP能够改善Treg细胞比例和功能,从而优化母胎免疫耐受环境。
图6:JSP增强衰老小鼠母胎界面Treg细胞比例及功能。(A)实验设计示意图。(B)E10.5胎盘-子宫单元代表性HE染色图像。I:子宫-胎盘结构放大图;II:迷路区;III:蜕膜。比例尺=200 μm。(C)E10.5胎盘-子宫单元Treg细胞比例流式细胞术分析(n=3)。(D)Western blot检测各组FOXP3蛋白表达(n=3)。(E)RT-qPCR检测各组Foxp3 mRNA表达(n=4)。(F)RT-qPCR检测Il-6、Il-1β、Tnf-α和Il-10 mRNA表达(n=4)。(G-N)胎盘-子宫单元中IL-6、IL-1β、TNF-α、IL-10、PD-1、Tim-3、CCR7和CCL19水平,采用ELISA检测(n=4)。“ns”表示无统计学差异,*P < 0.05,**P < 0.01。
高龄流产患者蜕膜组织中Treg细胞功能受损
前述动物实验结果表明,JSP能够改善衰老小鼠母胎界面的Treg细胞比例和免疫调节功能。为了进一步验证这一现象是否同样存在于人类高龄妊娠丢失过程中,研究人员收集了不同年龄及妊娠结局患者的蜕膜组织进行分析。
研究对象包括三组:
正常妊娠组(normal pregnancy, NP):年龄<35岁;
自然流产组(spontaneous abortion, SA):年龄<35岁;
高龄自然流产组(spontaneous abortion-advanced maternal age, SA-AMA):年龄≥35岁。
HE染色和Masson染色结果显示,SA组和SA-AMA组患者蜕膜组织均存在结构紊乱以及胶原沉积增加。
进一步分析发现,与NP组和SA组相比,SA-AMA组蜕膜组织中衰老相关标志物p16和p21表达升高,同时FOXP3表达明显降低。虽然SA组FOXP3表达也呈下降趋势,但差异未达到统计学显著水平。
随后,研究人员检测Treg细胞功能相关分子。
RT-qPCR结果显示,SA组和SA-AMA组蜕膜组织中Il-6、Tnf-α和Il-1β mRNA表达升高,而Il-10表达降低。
蛋白水平检测显示,SA-AMA组患者蜕膜组织中IL-6和TGF-β水平升高,而IL-10水平降低。
此外,仅在SA-AMA组蜕膜组织中检测到PD-1和Tim-3明显升高。
这些临床样本结果与动物实验结果相一致,提示高龄相关流产伴随促炎性蜕膜微环境形成,并可能导致Treg细胞功能下降,从而影响母胎免疫耐受。
图7:高龄自然流产患者蜕膜组织中Treg细胞抑制功能下降。(A)实验设计示意图。(B)蜕膜组织代表性HE染色和Masson染色(比例尺=200 μm)。(C)p21和p16免疫组织化学染色(比例尺=200 μm)。(D-E)RT-qPCR检测各组P21和P16 mRNA表达(n=5)。(F-G)Western blot检测各组FOXP3蛋白表达(n=3)。(H)RT-qPCR检测Foxp3 mRNA表达(n=3)。(I)RT-qPCR检测Il-6、Il-1β、Tnf-α和Il-10 mRNA表达(n=5)。(J-N)ELISA检测蜕膜组织中IL-6、IL-10、TGF-β、PD-1和Tim-3水平(n=7)。“ns”表示无统计学差异,*P < 0.05,**P < 0.01。
JSP调控妊娠第10.5天胎盘-子宫单元转录表达谱
为了进一步解析JSP改善母胎免疫环境的分子机制,研究人员选择在恢复免疫耐受效果较好的JSP-L组进行转录组分析。
研究人员收集E10.5时各组6份蜕膜组织样本进行RNA测序,并通过主成分分析(principal component analysis, PCA)评价不同处理组之间的整体基因表达差异。
结果显示,年轻组、衰老组以及JSP处理组样本在PCA分析中呈现明显分离,提示JSP能够改变衰老相关转录表达模式。
差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)分析显示:
年轻组与衰老组之间共发现2719个DEGs,其中1943个基因下调,776个基因上调;
衰老组与JSP组比较,共发现1692个DEGs,其中670个基因下调,1022个基因上调。
热图分析进一步显示,衰老导致的基因表达变化能够被JSP干预部分逆转。
KEGG通路富集分析显示,JSP调节的差异基因主要涉及HIF-1α信号通路、MAPK级联通路以及中心碳代谢相关过程。
这些结果提示,JSP可能通过调控代谢相关通路改善衰老状态下母胎界面的功能异常。
图8:JSP对妊娠第10.5天胎盘-子宫单元转录表达谱的影响。(A-C)PCA分析显示不同实验组样本分布情况。(D)年轻组与衰老组之间DEGs火山图。(E)衰老组与JSP组之间DEGs火山图。(F)不同实验组差异表达基因维恩图。(G)年轻组与衰老组之间DEGs热图。(H)衰老组与JSP组之间DEGs热图。(I)年轻组与衰老组之间KEGG通路富集分析。(J)衰老组与JSP组之间KEGG通路富集分析。
JSP调节衰老小鼠血清代谢谱变化
由于转录组结果提示JSP可能影响代谢相关过程,研究人员进一步利用非靶向代谢组学分析E10.5小鼠血清代谢变化,以探索JSP对整体代谢状态的调节作用。
研究人员采用基于HPLC-MS平台的非靶向代谢组学方法进行检测。
结果显示:
年轻组与衰老组之间共发现89个差异积累代谢物(differentially accumulated metabolites, DAMs),其中72个代谢物下调,17个代谢物上调。
JSP干预后,与衰老组相比,共检测到80个DAMs,其中22个代谢物下调,58个代谢物上调。
多变量统计分析显示,各实验组之间具有明显分离趋势,并通过置换检验得到验证。
热图分析显示,衰老组代谢变化方向与年轻组相反,而JSP处理能够较大程度逆转这些异常变化。
进一步KEGG富集分析发现,差异代谢物主要富集于中心碳代谢相关通路。
中心碳代谢又称能量代谢,主要包括糖酵解、三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle, TCA cycle)以及磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway, PPP),这些结果提示JSP可能通过调节能量代谢相关过程改善衰老小鼠母胎界面功能。
图9:JSP对妊娠第10.5天血清代谢组的影响。(A)年轻组与衰老组之间DAMs火山图。(B-C)年轻组与衰老组之间OPLS-DA得分图及对应置换分析。(D)衰老组与JSP组之间DAMs火山图。(E-F)衰老组与JSP组之间OPLS-DA得分图及对应置换分析。(G)年轻组与衰老组之间DAMs热图。(H)衰老组与JSP组之间DAMs热图。(I)年轻组与衰老组之间DAMs的KEGG通路富集分析。(J)衰老组与JSP组之间DAMs的KEGG通路富集分析。
JSP通过转录组与代谢组联合分析调控母胎界面能量代谢重编程
为了进一步探索JSP改善母胎界面免疫微环境的潜在机制,研究人员对转录组和代谢组数据进行了整合分析。
首先,研究人员利用Spearman相关分析评估差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)与差异积累代谢物(differentially accumulated metabolites, DAMs)之间的相关性,并通过热图进行展示。
随后,将DEGs和DAMs进行九象限分析以及KEGG通路联合富集分析。
结果显示,转录组和代谢组变化均显著富集于中心碳代谢相关通路,提示JSP可能通过调控能量代谢改善衰老相关母胎界面异常状态。
进一步分析能量代谢关键相关基因发现:
与年轻组相比,衰老组中糖酵解关键酶Ldhb相对丰度升高;
而三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle, TCA cycle)关键酶Idh1以及线粒体编码ATP合酶组成成分mt-Atp8相对丰度降低。
JSP处理后,上述异常变化得到明显逆转。
此外,磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway, PPP)限速酶Pgd和Taldo1的相对丰度在三组之间未观察到显著差异。
这些结果提示,JSP能够调节胎盘-子宫单元中的线粒体能量代谢过程。
图10:转录组和代谢组联合分析。(A)DEGs与DAMs之间相关性的热图。(B)DEGs和DAMs九象限分析图。(C)转录组和代谢组数据整合KEGG通路分析。(D-H)比较Ldhb、Idh1、mt-Atp8、Pgd和Taldo1的相对丰度。“ns”表示无统计学差异,*P < 0.05,**P < 0.01。
JSP改善糖酵解与三羧酸循环代谢异常,恢复母胎界面能量稳态
在多组学分析基础上,研究人员进一步检测了胎盘-子宫单元中糖酵解和TCA循环相关代谢酶水平,以验证JSP对能量代谢重塑的调控作用。
研究人员首先介绍了糖酵解和TCA循环中的关键代谢节点:
磷酸果糖激酶(phosphofructokinase, PFK)催化果糖-6-磷酸生成果糖-1,6-二磷酸;
丙酮酸激酶(pyruvate kinase, PK)催化磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸和ATP;
在缺氧条件下,乳酸脱氢酶A(lactate dehydrogenase A, LDHA)促进丙酮酸转化为乳酸;而在有氧条件下,丙酮酸则进入线粒体并转化为乙酰辅酶A,参与TCA循环。
TCA循环中的关键调控酶包括丙酮酸脱氢酶(pyruvate dehydrogenase, PDH)、琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase, SDH)和异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase, IDH),共同调控碳流、能量输出以及ATP合成。
实验结果显示,与年轻组相比,衰老小鼠胎盘-子宫单元中糖酵解相关酶LDHA、PFK和PK表达显著升高。
与此同时,PDH水平降低,导致线粒体丙酮酸输入减少,并伴随TCA循环相关酶SDH和IDH下降。
代谢结果进一步显示,衰老组乳酸水平升高,而ATP生成降低。
JSP处理后,上述异常代谢状态得到改善:
增强TCA循环活性;
抑制过度乳酸积累;
恢复ATP水平。
但在PK水平方面,JSP干预后虽然呈改善趋势,但未观察到统计学显著差异。
这些结果表明,JSP能够纠正衰老状态下母胎界面的代谢偏移,促进能量代谢稳态恢复。
图11:JSP调节衰老小鼠胎盘-子宫单元糖酵解和三羧酸循环代谢。(A)糖酵解和TCA循环代谢通路示意图。(B)RT-qPCR检测Sdh、Pdh、Idh、Ldha、Pfk和Pkm2 mRNA表达(n=4)。(C-H)采用ELISA检测胎盘-子宫单元中SDH、PDH、IDH、LDHA、PFK和PK水平(n=3)。(I)ELISA检测胎盘-子宫单元中L-乳酸水平(n=6)。(J)ELISA检测胎盘-子宫单元中ATP水平(n=8)。“ns”表示无统计学差异,*P < 0.05,**P < 0.01。
网络药理学、分子对接及分子动力学模拟提示HIF-1α是JSP调节能量代谢的重要潜在靶点
为了进一步寻找JSP调节能量代谢重编程的关键调控因子,研究人员结合网络药理学、分子对接以及分子动力学模拟进行了深入分析。
网络药理学分析整合了JSP主要活性成分与子宫衰老相关基因之间的信息。
结果显示,HIF-1α可能是JSP发挥作用的重要潜在靶点。同时,JSP核心成分之一槲皮素(quercetin)与HIF-1α表现出较强结合能力。
分子对接分析显示,槲皮素与HIF-1α之间的结合能为−18.861 kcal/mol。
随后,研究人员利用100 ns分子动力学模拟进一步验证该结合稳定性。
结果显示:
蛋白-配体复合物RMSD值稳定在0.25–0.35 nm之间;
小分子RMSD波动范围为0.02–0.06 nm;
RMSF值低于0.25 nm,提示蛋白残基柔性较低;
复合物回转半径(Rg)约为2.8 nm;
SASA由215 nm²下降至198 nm²,提示结构更加紧密。
吉布斯自由能景观分析显示,低能量构象主要集中于RMSD 0.2–0.4 nm以及Rg 2.7–2.9 nm区域。
静电势分析进一步支持槲皮素与HIF-1α之间存在稳定结合。
综合分析表明,HIF-1α可能是JSP调控母胎界面能量代谢的重要作用靶点。
图12:网络药理学分析、分子对接及分子动力学模拟结果。(A)JSP活性成分潜在靶点与子宫衰老相关基因交集的维恩图。(B)药物成分-靶点相互作用网络。(C)分子对接结果可视化。(D)复合物RMSD曲线。(E)小分子RMSD曲线。(F)蛋白RMSF曲线。(G)复合物Rg曲线。(H)复合物SASA曲线。(I)吉布斯自由能三维景观图。(J)吉布斯自由能二维景观图。(K)静电表面势分析。
JSP通过抑制HIF-1α表达改善母胎界面糖酵解异常并恢复ATP水平
为了进一步验证HIF-1α在JSP调节能量代谢中的作用,研究人员检测了胎盘-子宫单元中HIF-1α表达变化,并分析其与代谢相关基因及代谢物之间的关系。
结果显示,与年轻组相比,衰老组胎盘-子宫单元中HIF-1α表达显著升高,而JSP处理能够使HIF-1α表达恢复至接近年轻水平。
进一步通过Spearman相关分析发现,HIF-1α与关键糖酵解相关基因Ldha存在显著相关性。
研究结果显示,JSP通过降低HIF-1α表达,减少异常乳酸积累,并恢复ATP水平。
综合来看,JSP发挥保护作用至少部分依赖于调节HIF-1α介导的线粒体糖酵解和TCA循环代谢过程。
图13:JSP抑制衰老小鼠胎盘-子宫单元中HIF-1α表达。(A-B)Western blot检测各组HIF-1α蛋白表达(n=3)。(C)RT-qPCR检测各组Hif-1α mRNA表达(n=4)。(D)HIF-1α与胎盘-子宫单元基因及代谢物之间关系分析。(E)JSP通过HIF-1α调控糖酵解和TCA循环示意图。“ns”表示无统计学差异,*P < 0.05,**P < 0.01。
JSP改善子宫衰老相关早期妊娠丢失的潜在机制模型
图14总结了JSP改善子宫衰老相关早期妊娠丢失的潜在作用机制。
图14:JSP缓解子宫衰老相关早期妊娠丢失的潜在机制。
【贡献】★★★★★
本研究通过综合分析发现,加味寿胎丸(Jianwei Shoutai Pill, JSP)能够有效改善子宫衰老相关早期妊娠丢失。
机制研究表明,JSP能够延缓年龄相关胸腺退化,提高母胎界面Treg细胞比例,并增强其免疫调节功能,从而改善母胎免疫耐受环境。
同时,JSP能够通过调控HIF-1α介导的代谢重编程,维持母胎界面的代谢稳态。JSP降低HIF-1α表达,减少乳酸异常积累,提高ATP水平,从而优化免疫微环境并改善Treg功能。
研究结果提示,JSP可能通过“胸腺-Treg-免疫耐受”和“HIF-1α-能量代谢重编程”双重调控机制改善衰老相关妊娠丢失,为传统中药调节子宫衰老相关生殖障碍提供了新的机制依据。
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