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2026年5月,廣州中醫藥大學藥學院、國際中醫藥轉化研究院劉中秋團隊、程媛媛團隊等,在Phytomedicine(中科院1區TOP,TOP期刊,最新Impact Factor=8.3)在線發表題為“Triterpene saponin from Ilex pubescens attenuates ferroptosis in myocardial ischemia/reperfusion injury by inhibiting the lncRNA Hmga2-as1/Sox10/GPX4 axis”的研究論文。該文于2025年12月18日投稿,2026年4月10日修回,2026年5月5日接收,2026年5月6日在線發表。
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心肌缺血/再灌注損傷(MI/RI)是急性心肌梗死再灌注治療后影響預后的重要病理環節,其中鐵死亡被認為是心肌細胞死亡的重要機制之一。長鏈非編碼RNA(lncRNA)及m6A修飾近年來被發現可參與心血管疾病調控,但二者如何共同影響MI/RI中的鐵死亡仍不清楚。毛冬青(Ilex pubescens)作為傳統藥用植物,其三萜皂苷成分具有一定抗炎、抗氧化研究基礎,但其是否可通過lncRNA相關通路發揮心肌保護作用,也缺乏明確機制解釋。
本研究圍繞lncRNA Hmga2-as1展開,結合PCI術后心肌梗死患者臨床樣本、大鼠MI/RI模型和H9c2細胞OGD/R模型,發現Hmga2-as1在臨床樣本、動物心臟組織和細胞損傷模型中均顯著升高。進一步通過AAV9-shRNA實現心臟特異性敲低Hmga2-as1后,大鼠MI/RI后的心功能得到改善,心肌梗死面積縮小,血清CK-MB水平下降。機制檢測顯示,Hmga2-as1敲低主要抑制鐵死亡,而不是明顯改變凋亡或焦亡等細胞死亡標志物,表現為GSH升高、MDA和脂質ROS降低,并伴隨GPX4和xCT表達上調。
在機制層面,研究發現Hmga2-as1主要定位于細胞核,可與轉錄因子Sox10相互作用,并阻礙Sox10結合GPX4啟動子中的保守“CTGTGT”基序,從而抑制GPX4轉錄并促進鐵死亡。更進一步,MI/RI會降低Hmga2-as1的m6A甲基化水平,使Hmga2-as1與Sox10結合增強,削弱Sox10-GPX4啟動子相互作用;對Hmga2-as1的m6A位點進行突變(GGACA→TCTGT)可模擬這一效應,說明該調控過程具有m6A依賴性。
在天然產物篩選部分,作者從毛冬青三萜皂苷中篩選Hmga2-as1抑制劑,最終確定IP-26為代表性候選化合物。IP-26可與Hmga2-as1結合,Kd為81.5 μM,并在體內外模型中降低Hmga2-as1表達,上調GPX4和xCT,減輕鐵死亡,改善MI/RI相關心肌損傷。值得注意的是,Hmga2-as1過表達會阻斷IP-26的心臟保護效應,提示IP-26的作用與Hmga2-as1抑制密切相關。
該研究提出了MI/RI中一條新的m6A-Hmga2-as1-Sox10-GPX4調控軸,并將毛冬青來源三萜皂苷IP-26與lncRNA靶向調控聯系起來,為心肌缺血/再灌注損傷中鐵死亡干預提供了新的機制依據和天然產物候選分子。
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【摘要】
研究背景:心肌缺血/再灌注損傷(myocardial ischemia-reperfusion injury,MI/RI)仍是導致急性心肌梗死患者預后不良的重要因素,其中鐵死亡(ferroptosis)是介導心肌細胞死亡的關鍵機制之一。長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)和N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)修飾是重要的表觀遺傳調控因素,但二者在MI/RI誘導鐵死亡過程中的相互作用仍不清楚。
研究目的:本研究旨在探討lncRNA Hmga2-as1在MI/RI中的作用及其分子機制,并篩選具有潛在治療價值的天然化合物。
研究方法:研究使用了經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention,PCI)后的心肌梗死(myocardial infarction,MI)患者臨床樣本、大鼠MI/RI模型以及H9c2細胞氧糖剝奪/復氧(oxygen-glucose deprivation/reoxygenation,OGD/R)模型。研究通過qPCR檢測Hmga2-as1表達,并采用AAV9-shRNA實現心臟特異性敲低。機制研究使用亞細胞分離、熒光素酶報告實驗、電泳遷移率變動分析(EMSA)、RNA免疫沉淀(RIP)、染色質免疫沉淀(ChIP)以及m6A位點突變等方法。研究還篩選了毛冬青來源的三萜皂苷,以尋找Hmga2-as1抑制劑。
研究結果:Hmga2-as1在PCI術后MI患者、MI/RI大鼠心臟以及OGD/R處理的H9c2細胞中均顯著上調。心臟特異性敲低Hmga2-as1可改善MI/RI大鼠心功能、縮小梗死面積,并降低血清肌酸激酶同工酶MB(CK-MB)水平。Hmga2-as1敲低選擇性抑制鐵死亡,表現為谷胱甘肽(GSH)升高,丙二醛(MDA)和脂質活性氧(lipid ROS)下降,同時GPX4和xCT表達上調;而凋亡、焦亡等相關標志物未發生明顯改變。機制上,定位于細胞核的Hmga2-as1可與轉錄因子Sox10相互作用,破壞Sox10與GPX4啟動子中保守“CTGTGT”基序的結合。MI/RI會降低Hmga2-as1的m6A甲基化水平,從而增強Hmga2-as1/Sox10結合,并削弱Sox10與GPX4啟動子的相互作用。對Hmga2-as1 m6A位點進行突變(GGACA→TCTGT)可再現上述效應,證實該調控過程具有m6A依賴性。值得注意的是,在毛冬青三萜皂苷中,IP-26被鑒定為一種有效的Hmga2-as1抑制劑。IP-26可與Hmga2-as1以中等親和力結合(Kd=81.5 μM),上調GPX4和xCT,減輕鐵死亡,并在體內外模型中保護心肌免受MI/RI損傷。Hmga2-as1過表達可阻斷IP-26的心臟保護作用。
研究結論:lncRNA Hmga2-as1通過抑制Sox10/GPX4轉錄軸驅動MI/RI中的鐵死亡。天然化合物IP-26可能通過抑制Hmga2-as1發揮心臟保護作用,為MI/RI治療提供了一種新的干預思路。
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01
研究背景及科學問題
心肌缺血/再灌注損傷(MI/RI)仍是急性心肌梗死臨床治療中的核心難題之一,可導致大量心肌細胞丟失,并促進不良心室重構。雖然及時再灌注能夠恢復冠狀動脈血流,但隨之而來的氧化應激、炎癥反應以及包括鐵死亡在內的程序性細胞死亡級聯反應,仍會持續加重心肌損傷。
長鏈非編碼RNA(lncRNA)已被認為是心臟病理生理過程的重要調節因子,但其在MI/RI中的具體功能和調控機制,特別是與N6-甲基腺苷(m6A)等表觀轉錄修飾之間的關系,仍未被充分闡明。與此同時,天然產物,尤其是來自傳統藥用植物的活性成分,是發現潛在心臟保護藥物的重要來源。毛冬青(Ilex pubescens)三萜皂苷長期用于傳統中醫藥心血管相關疾病研究,并顯示出一定抗炎和抗氧化活性。然而,其精確分子靶點,以及是否能夠在MI/RI過程中調控特定lncRNA通路,目前仍不清楚。
鐵死亡是一種依賴鐵、由脂質過氧化驅動的調節性細胞死亡形式,已被認為是MI/RI中心肌細胞丟失的重要機制。谷胱甘肽過氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)是抑制鐵死亡的核心分子,能夠通過清除脂質過氧化物保護心肌細胞;GPX4下調則會加重心肌損傷。此外,m6A修飾是RNA中最常見的表觀轉錄修飾,可調控RNA穩定性、定位和蛋白結合能力,但其在lncRNA介導的MI/RI鐵死亡調控中的作用仍有待探索。
本研究顯示,lncRNA Hmga2-as1在MI/RI過程中被特異性上調。Hmga2-as1的m6A修飾降低會增強其與Sox10的相互作用,從而干擾Sox10介導的GPX4轉錄激活,并促進鐵死亡。進一步通過系統篩選毛冬青來源的三萜皂苷,研究鑒定出IP-26是一種有效的Hmga2-as1抑制劑,可減輕鐵死亡并改善MI/RI。本研究揭示了MI/RI中的一條新的m6A-Hmga2-as1-Sox10-GPX4調控軸,并提出一種具有潛力的植物來源心肌保護候選化合物。
02
重要發現及亮點
MI/RI后Hmga2-as1表達升高
為探討Hmga2-as1是否參與MI/RI發生過程,研究團隊首先分析了多種模型中的Hmga2-as1表達。臨床樣本顯示,與健康個體相比,心肌梗死患者接受PCI治療后血漿Hmga2-as1水平顯著升高。類似地,在左前降支冠狀動脈(left anterior descending,LAD)結扎建立的大鼠MI/RI模型中,再灌注階段血漿Hmga2-as1水平也明顯升高。進一步分析MI/RI后的大鼠心臟組織以及OGD/R處理的H9c2心肌細胞,發現Hmga2-as1在再灌注6小時這一時間點顯著上調。此外,Hmga2-as1表達與CK-MB水平呈正相關。上述結果共同說明,在臨床樣本、動物體內模型、心臟組織和細胞模型中,MI/RI后Hmga2-as1均明顯升高。
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圖1:MI/RI后Hmga2-as1表達升高。(A)PCI術后MI患者血漿中Hmga2-as1水平。健康組,n=9;PCI患者組,n=6;健康組 vs PCI患者組,**p<0.01。(B)MI/RI后大鼠血漿中Hmga2-as1水平。n=6;Sham組 vs MI/RI組,*p<0.05。(C)MI/RI后大鼠心臟組織中Hmga2-as1表達。n=3;Sham組 vs MI/RI組,**p<0.01。(D)H9c2心肌細胞在OGD/R損傷條件下Hmga2-as1表達。n=3;control組 vs OGD/R injury組,***p<0.001。(E)MI/RI后Hmga2-as1與CK-MB之間的相關性。n=12,r=0.9793。
心臟特異性敲低Hmga2-as1可減輕MI/RI
為明確Hmga2-as1在MI/RI中的因果作用,研究團隊采用AAV9遞送shRNA,在大鼠心臟中特異性敲低Hmga2-as1。結果顯示,沉默Hmga2-as1可顯著改善MI/RI后的心功能,表現為射血分數(ejection fraction,EF)和短軸縮短率(fractional shortening,FS)升高,同時左心室收縮末期容積(LVESV)降低。血流動力學指標也明顯改善,包括代表收縮功能的+dp/dtmax升高,以及代表舒張功能的-dp/dtmax改善。
更重要的是,敲低Hmga2-as1可明顯減少心肌梗死面積,并顯著降低血清CK-MB水平。組織學分析顯示,Hmga2-as1敲低后炎癥減輕,心肌結構得到較好保存。研究還建立了Hmga2-as1敲低和過表達H9c2細胞模型。Hmga2-as1敲低可提高H9c2細胞在OGD/R損傷下的細胞活力,而Hmga2-as1過表達則降低細胞活力。基于這些結果,作者認為Hmga2-as1能夠促進MI/RI損傷。
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圖2:Hmga2-as1敲低在體內和體外減輕MI/RI。(A)動物實驗流程圖。(B)代表性超聲心動圖。(C-E)MI/RI后Hmga2-as1敲低對LVEF、LVFS和LVESV的影響。n=6,NC-Sham組 vs NC-MI/RI組,#<0.01,##<0.001;NC-MI/RI組 vs shRNA-MI/RI組,*p<0.05,**p<0.01。(F-G)MI/R損傷后Hmga2-as1敲低對+dp/dt和-dp/dt的影響。n=5。NC-Sham組 vs NC-MI/RI組,##<0.001;NC-MI/RI組 vs shRNA-MI/RI組,*p<0.05。(H)MI/R損傷后Hmga2-as1敲低對CK-MB水平的影響。n=3。NC-Sham組 vs NC-MI/RI組,##<0.001;NC-MI/RI組 vs shRNA-MI/RI組,***p<0.001。(I)MI/RI后Hmga2-as1敲低對心肌梗死面積的影響。n=5。NC-MI/RI組 vs shRNA-MI/RI組,*p<0.05;shRNA:針對Hmga2-as1的shRNA。(J)代表性H&E染色圖像。比例尺:50 μm。(K)H9c2細胞中Hmga2-as1沉默效果。n=3,siNC組 vs 不同濃度si-Hmga2-as1組,***p<0.001。(L)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1敲低對細胞活力的影響。n=3,NC-control組 vs NC-OGD/R injury組,#<0.01;NC-OGD/R組 vs si-Hmga2-as1-OGD/R組,*p<0.05。(M)H9c2細胞中Hmga2-as1過表達。n=3,NC組 vs Hmga2-as1 o.e.組,**p<0.01。(N)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1過表達對細胞活力的影響。n=3,NC-control組 vs NC-OGD/R injury組,##<0.001;NC-OGD/R組 vs Hmga2-as1-OGD/R組,***p<0.001。
Hmga2-as1主要調控MI/RI中的鐵死亡
為明確Hmga2-as1影響哪一種程序性細胞死亡形式,研究團隊分別使用針對凋亡、焦亡和鐵死亡的選擇性藥理抑制劑,即Z-VAD-FMK、CY-09和Ferrostatin-1(Fer-1)。結果顯示,在Hmga2-as1過表達的H9c2細胞中,只有Fer-1能夠對OGD/R誘導的細胞損傷產生保護作用,這提示Hmga2-as1可能與鐵死亡密切相關。
進一步檢測不同細胞死亡通路的標志物后發現,Hmga2-as1敲低并未改變凋亡相關標志物cleaved caspase-3、Bcl-2和Bax,焦亡相關蛋白GSDMD和NLRP3,壞死性凋亡相關蛋白p-MLKL,以及自噬相關蛋白LC3B的表達。相反,Hmga2-as1沉默顯著上調鐵死亡關鍵抑制因子GPX4。為直接驗證Hmga2-as1是否參與鐵死亡,研究團隊使用經典鐵死亡誘導劑Erastin和RSL-3處理Hmga2-as1沉默細胞。結果顯示,Hmga2-as1敲低能夠有效抵消Erastin和RSL-3導致的GPX4下調,進一步說明Hmga2-as1參與鐵死亡調控。
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圖3:鐵死亡是Hmga2-as1影響的關鍵程序性細胞死亡形式。(A)在加入不同程序性細胞死亡抑制劑條件下,Hmga2-as1過表達對OGD/R損傷下細胞活力的影響。凋亡抑制劑為Z-VAD-FMK,焦亡抑制劑為CY-09,鐵死亡抑制劑為Ferrostatin-1(Fer-1)。n=3,control組 vs OGD/R injury組,##<0.001;OGD/R injury組 vs Fer-1組,***p<0.001。(B-E)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1沉默對細胞凋亡的影響。n=3。(F-H)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1沉默對焦亡的影響。n=3,siNC組 vs siNC-OGD/R組,***p<0.001。(I-K)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1沉默對壞死性凋亡和自噬的影響。n=3,siNC組 vs siNC-OGD/R組,***p<0.001。(L-N)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1沉默對鐵死亡的影響。n=3,siNC組 vs siNC-OGD/R組,*p<0.05;siNC-OGD/R組 vs siHmga2-as1-OGD/R組,***p<0.001。(O)Erastin誘導的H9c2細胞中,Hmga2-as1沉默對GSH水平的影響。n=3,siNC組 vs siNC+Erastin組,***p<0.001;siNC+Erastin組 vs siHmga2-as1+Erastin組,***p<0.001。(P-Q)Erastin誘導的H9c2細胞中,Hmga2-as1沉默對Gpx4表達的影響。n=3,siNC組 vs siNC+Erastin組,***p<0.001;siNC+Erastin組 vs siHmga2-as1+Erastin組,*p<0.05。(R)RSL-3誘導的H9c2細胞中,Hmga2-as1沉默對GSH水平的影響。n=3,siNC組 vs siNC+RSL-3組,***p<0.001;siNC+RSL-3組 vs siHmga2-as1+RSL-3組,***p<0.001。(S-T)RSL-3誘導的H9c2細胞中,Hmga2-as1沉默對Gpx4表達水平的影響。n=3,siNC組 vs siNC+RSL-3組,***p<0.001;siNC+RSL-3組 vs siHmga2-as1+RSL-3組,**p<0.01。
Hmga2-as1過表達增強OGD/R誘導心肌細胞鐵死亡
為進一步確認Hmga2-as1在MI/RI鐵死亡中的作用,研究團隊系統檢測了Hmga2-as1操作條件下的鐵死亡標志。體外實驗顯示,Hmga2-as1過表達可加重鐵死亡:在OGD/R損傷后,細胞內GSH水平顯著降低,脂質過氧化產物MDA升高,脂質過氧化(lipid peroxidation,LPO)和脂質ROS生成增加,同時鐵死亡防御蛋白xCT和GPX4下調。這說明Hmga2-as1升高會削弱細胞抗鐵死亡能力,使心肌細胞更容易受到OGD/R損傷。
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圖4:Hmga2-as1過表達增強OGD/R誘導心肌細胞中的鐵死亡。(A)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1過表達對GSH水平的影響。n=3,NC組 vs NC-OGD/R組,***p<0.001;NC-OGD/R組 vs Hmga2-as1-OGD/R組,***p<0.001。(B)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1過表達對MDA水平的影響。n=3,NC組 vs NC-OGD/R組,***p<0.001;NC-OGD/R組 vs Hmga2-as1-OGD/R組,**p<0.01。(C-D)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1過表達對脂質過氧化物(LPO)水平的影響。n=3,NC組 vs NC-OGD/R組,***p<0.001;NC-OGD/R組 vs Hmga2-as1-OGD/R組,*p<0.05;比例尺:50或25 μm。(E-F)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1過表達對脂質ROS水平的影響。n=3,NC組 vs NC-OGD/R組,**p<0.01;NC-OGD/R組 vs Hmga2-as1-OGD/R組,*p<0.05。(G-I)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1過表達對xCT和Gpx4表達的影響。n=3,NC組 vs NC-OGD/R組,*p<0.05,***p<0.001;NC-OGD/R組 vs Hmga2-as1-OGD/R組,*p<0.05,**p<0.01。
Hmga2-as1沉默抑制OGD/R誘導心肌細胞鐵死亡
與過表達結果相反,Hmga2-as1沉默在OGD/R損傷后表現出明顯抗鐵死亡作用。具體而言,Hmga2-as1敲低可升高GSH水平,降低MDA水平,抑制LPO和脂質ROS積累,并上調xCT和GPX4表達。這些結果說明,降低Hmga2-as1能夠增強心肌細胞鐵死亡防御能力。
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圖5:Hmga2-as1沉默抑制OGD/R誘導心肌細胞中的鐵死亡。(A)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1沉默對GSH水平的影響。n=3,siNC組 vs siNC-OGD/R組,***p<0.001;siNC-OGD/R組 vs siHmga2-as1-OGD/R組,***p<0.001。(B)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1沉默對MDA水平的影響。n=3,siNC組 vs siNC-OGD/R組,**p<0.01;siNC-OGD/R組 vs siHmga2-as1-OGD/R組,*p<0.05。(C-D)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1沉默對脂質過氧化物(LPO)水平的影響。n=3,siNC組 vs siNC-OGD/R組,**p<0.01;siNC-OGD/R組 vs siHmga2-as1-OGD/R組,*p<0.05;比例尺:25或8 μm。(E-F)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1沉默對脂質ROS水平的影響。n=3,siNC組 vs siNC-OGD/R組,*p<0.05;siNC-OGD/R組 vs siHmga2-as1-OGD/R組,*p<0.05。(G-I)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1沉默對xCT和Gpx4表達的影響。n=3,siNC組 vs siNC-OGD/R組,**p<0.01,***p<0.001;siNC-OGD/R組 vs siHmga2-as1-OGD/R組,**p<0.01。
Hmga2-as1敲低在MI/RI大鼠體內抑制鐵死亡
研究進一步在心肌I/R動物模型中驗證上述鐵死亡調控作用。與對照組相比,Hmga2-as1沉默可顯著升高總谷胱甘肽(T-GSH)和GSH水平,并降低心肌MDA含量。透射電鏡觀察提供了直接形態學證據:NC-MI/RI組線粒體出現典型鐵死亡特征,包括線粒體嵴明顯減少和廣泛空泡化;而Hmga2-as1敲低組線粒體結構明顯保存較好,嵴丟失和空泡化程度均低于NC-MI/RI組。此外,Hmga2-as1沉默還可提高MI/RI后心臟組織中GPX4和xCT表達。整體來看,數據揭示了lncRNA Hmga2-as1在MI/RI中驅動鐵死亡的新的、較為特異性的調控作用。
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圖6:MI/RI后Hmga2-as1敲低抑制大鼠鐵死亡。(A-C)MI/RI條件下Hmga2-as1敲低對T-GSH、GSSH和GSH水平的影響。n=6,NC-sham組 vs NC-MI/RI組,*p<0.05;NC-MI/RI組 vs shHmga2-as1-MI/RI組,*p<0.05。(D)MI/R損傷條件下Hmga2-as1敲低對MDA水平的影響。n=6,NC-sham組 vs NC-MI/RI組,**p<0.01;NC-MI/RI組 vs shHmga2-as1-MI/RI組,**p<0.01。(E)MI/RI條件下Hmga2-as1敲低對心肌線粒體形態的影響。(F-H)MI/R損傷條件下Hmga2-as1敲低對xCT和Gpx4表達的影響。n=6,NC-sham組 vs NC-MI/RI組,***p<0.001;NC-MI/RI組 vs shHmga2-as1-MI/RI組,***p<0.001。
核定位Hmga2-as1通過轉錄調控Sox10-GPX4軸影響MI/RI中的鐵死亡防御
由于lncRNA功能高度依賴其亞細胞定位,研究首先確定Hmga2-as1在細胞內的位置。RNALocate v2.0生物信息學預測顯示,Hmga2-as1主要定位于細胞核/核仁。隨后,研究通過嚴格的亞細胞分離結合RT-qPCR,在H9c2心肌母細胞中證實超過99%的Hmga2-as1轉錄本位于細胞核內,其中核內比例為99.71%±0.16%,胞質比例為0.29%±0.16%。
功能上,Hmga2-as1過表達會抑制Gpx4 mRNA,而Hmga2-as1敲低則提高Gpx4 mRNA,說明核定位Hmga2-as1參與GPX4轉錄調控。為解析這一抑制機制,研究團隊開展了跨物種轉錄因子篩選。JASPAR CORE數據庫預測顯示,盡管大鼠和人GPX4啟動子的共調控復雜性不同,但保守分析最終鎖定兩個轉錄因子:Sp1和Sox10。定量親和力分層顯示,Sox10相對得分更高,因此被認為是主要介導因子。
隨后,研究驗證Sox10是否直接結合GPX4啟動子。通過GPX4啟動子截短實驗,研究定位出核心結合區域位于1.5–2.0 kb區間。進一步對該區域三個候選基序進行定點突變,發現破壞“GCAACATAGCG”的Mut1突變造成最明顯的功能缺陷,提示其是人GPX4中的優勢結合位點。跨物種保守性分析進一步發現,人和大鼠GPX4中共享兩個保守基序,即“CTGTGT”和“CCTTGT”。EMSA結果證實,在大鼠H9c2心肌細胞中,Sox10可特異性結合“CTGTGT”。H9c2細胞中的熒光素酶實驗證實,Sox10過表達增強野生型GPX4啟動子活性,而突變“CTGTGT”后這一效應消失。沉默SOX10則降低H9c2細胞中GPX4表達。上述結果說明,Sox10是GPX4的直接轉錄調控因子。
進一步分析發現,Hmga2-as1并不影響Sox10的mRNA或蛋白表達。研究隨后考察Hmga2-as1是否在不改變Sox10表達的情況下影響Sox10-DNA相互作用。OGD/R損傷條件下,EMSA和ChIP-qPCR顯示,OGD/R本身會顯著削弱Sox10與保守“CTGTGT”基序的結合,而Hmga2-as1敲低可逆轉這一缺陷,增強Sox10-“CTGTGT”結合。這說明核定位Hmga2-as1會阻礙Sox10接近GPX4啟動子,從而解釋GPX4被抑制的現象。也就是說,在缺血再灌注應激中,Hmga2-as1通過“截留”Sox10,使其無法結合目標啟動子,最終降低GPX4轉錄并驅動鐵死亡。
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圖7:核定位Hmga2-as1通過轉錄調控Sox10-GPX4軸協調MI/RI中的鐵死亡防御。(A)Hmga2-as1在細胞核和胞質中的定位。(B)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1沉默對Gpx4 mRNA水平的影響。n=3,siNC組 vs siNC-OGD/R組,*p<0.05;siNC-OGD/R組 vs siHmga2-as1-OGD/R組,*p<0.05。(C)OGD/R損傷條件下Hmga2-as1過表達對Gpx4 mRNA水平的影響。n=3,NC組 vs NC-OGD/R組,***p<0.001;NC-OGD/R組 vs Hmga2-as1-OGD/R組,*p<0.05。(D)通過JASPAR CORE數據庫預測Hmga2-as1和Gpx4共同轉錄因子的維恩圖。(E)啟動子截短實驗,用于定位HEK-293T細胞中GPX4啟動子上的Sox10調控區域。(左)截短型GPX4啟動子構建體示意圖。(右)在Sox10過表達構建體條件下報告實驗計算得到的熒光素酶值。n=3,***p<0.001,vs Con080組;##<0.001,vs Gpx4-1組。(F)在HEK-293T細胞中使用Mut1、Mut2、Mut3和Mut all突變體進行雙熒光素酶實驗。n=3,***p<0.001,vs Con080組;<0.05,##<0.001,vs Gpx4-4組。(G)EMSA實驗檢測H9c2細胞中不同Gpx4 DNA位點與Sox10之間的相互作用。(H)H9c2細胞中Mut突變體的雙熒光素酶實驗。n=3,*p<0.05。(I)SOX10沉默對GPX4表達的影響。n=3,***p<0.001,vs siNC組。(J)Hmga2-as1沉默對Sox10 mRNA水平的影響。(K)Hmga2-as1過表達對Sox10 mRNA水平的影響。(L)Hmga2-as1沉默對Sox10蛋白水平的影響。(M)在OGD/R誘導的H9c2細胞中,Hmga2-as1沉默后,采用EMSA實驗檢測Sox10與Gpx4“CTGTGT”位點之間的相互作用。(N)Hmga2-as1沉默后各組ChIP-qPCR結果。***P<0.001,n=3。
m6A依賴性重塑Hmga2-as1/Sox10/GPX4軸并加重MI/RI中的鐵死亡
MeRIP-seq和qPCR結果顯示,無論在體外還是體內缺血再灌注過程中,Hmga2-as1的m6A甲基化水平均下降,并且這種下降與Hmga2-as1表達升高呈負相關。隨后,研究在H9c2細胞中過表達METTL3,發現METTL3可降低Hmga2-as1表達,說明m6A修飾會影響Hmga2-as1表達水平。
此外,MI/RI會增強核內Hmga2-as1與Sox10的結合,同時削弱Sox10與GPX4啟動子保守“CTGTGT”基序的結合。為了驗證因果關系,研究團隊對Hmga2-as1的m6A基序進行位點特異性突變(Mut-m6A;GGACA→TCTGT)。在METTL3過表達背景下,采用RIP-Sox10-qPCR和ChIP-Sox10-qPCR分別檢測Hmga2-as1與Sox10的相互作用,以及Sox10與GPX4啟動子區域的結合。結果顯示,Hmga2-as1 m6A位點突變會增強其與Sox10的結合,同時抑制Sox10結合GPX4啟動子。這些結果提示,Hmga2-as1的m6A修飾可能通過調節Sox10與Hmga2-as1之間的相互作用,進而影響GPX4表達。
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圖8:m6A依賴性重塑Hmga2-as1/Sox10/GPX4軸并加重MI/RI中的鐵死亡。(A)MI/RI后Hmga2-as1的m6A水平。n=3,Sham組 vs MI/RI組,*p<0.05。(B)OGD/R損傷后Hmga2-as1的m6A水平。n=3,Sham組 vs OGD/R injury組,***p<0.001。(C)MI/RI模型中Hmga2-as1與m6A水平的相關性。n=6。(D)OGD/R模型中Hmga2-as1與m6A水平的相關性。n=6。(E-F)Mettl3過表達對Hmga2-as1表達的影響。n=3,NC組 vs Mettl3組,*p<0.05,***p<0.001。(G)MI/RI后心臟組織中,采用RIP-qPCR檢測Sox10與Gpx4啟動子區域之間的相互作用。**p<0.01,***p<0.001,n=3。(H)在Mettl3過表達的H9c2細胞中,Hmga2-as1發生m6A突變后,采用RIP-qPCR檢測Sox10與Hmga2-as1之間的相互作用。***p<0.001,n=3。(I)在Mettl3過表達的H9c2細胞中,Hmga2-as1 m6A位點突變后,采用ChIP-qPCR檢測Sox10與Gpx4之間的相互作用。**p<0.01,n=3。
藥理性降低Hmga2-as1可減輕MI/RI中的鐵死亡
在OGD/R誘導的H9c2細胞模型中,研究團隊篩選了可抑制Hmga2-as1表達的毛冬青三萜皂苷。結果顯示,9種毛冬青三萜皂苷單體均可不同程度抑制Hmga2-as1表達,其中IP-16、IP-21、IP-23、IP-24和IP-26作用較明顯。研究還檢測了這9種單體成分對GPX4表達的影響,發現IP-23、IP-24、IP-25和IP-26可顯著增強GPX4表達。綜合這些結果,研究選擇IP-26作為后續實驗的代表性藥物。微量熱泳動(MST)實驗顯示,IP-26與Hmga2-as1具有較高結合親和力,Kd為81.5 μM。
隨后,研究在體內外評估IP-26對MI/RI的影響。體外實驗顯示,IP-26在低于10 μM濃度下對H9c2細胞無明顯細胞毒性,并在1.25–10 μM范圍內劑量依賴性保護H9c2細胞免受OGD/R損傷。IP-26可降低OGD/R誘導的H9c2細胞中Hmga2-as1表達,并增強xCT和GPX4表達。
體內實驗顯示,IP-26可劑量依賴性升高MI/RI后EF和FS,其中30 mg/kg IP-26的效果與Fer-1陽性對照組相近。IP-26還可降低MI/RI后的CK-MB水平并縮小心肌梗死面積。H&E染色顯示,IP-26組心肌細胞排列相對整齊,炎癥細胞浸潤減少。IP-26也可降低MI/RI心臟組織中Hmga2-as1表達,并上調xCT和GPX4表達。進一步實驗顯示,當心肌細胞過表達Hmga2-as1后,IP-26的保護作用被阻斷,同時IP-26對心肌細胞鐵死亡的抑制作用也被削弱。因此,這些結果提示,IP-26可能通過抑制Hmga2-as1介導的鐵死亡來保護心肌細胞,并發揮抗MI/RI作用。
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圖9:藥理性降低Hmga2-as1可減輕MI/RI中的鐵死亡。(A)IP26的化學結構。(B-C)MST檢測IP26與Hmga2-as1之間的相互作用。(D)IP26劑量依賴性抑制Hmga2-as1表達。n=3,Control組 vs OGD/R injury組,##<0.001;OGD/R組 vs IP26-OGD/R組或Fer-1-OGD/R組,***p<0.001。(E-G)OGD/R損傷條件下IP26對xCT和Gpx4表達的影響。n=3,Control組 vs OGD/R injury組,***p<0.001;OGD/R組 vs IP26-OGD/R組或Fer-1-OGD/R組,##<0.001。(H)代表性超聲心動圖。(I-J)MI/RI后IP26對LVEF和LVFS的影響。n=6,Sham組 vs MI/R injury組,***p<0.001;MI/RI組 vs IP26-MI/RI組或Fer-1-MI/RI組,<0.05,##<0.001。(K)MI/RI后IP26對CK-MB水平的影響。n=6,Sham組 vs MI/RI組,**p<0.01;MI/RI組 vs IP26-MI/RI組或Fer-1-MI/RI組,#<0.01。(L-M)MI/RI后IP26對心肌梗死面積的影響。n=5,MI/RI組 vs IP26-MI/RI組或Fer-1-MI/RI組,*p<0.05,**p<0.01。(N)代表性H&E染色圖像。比例尺:50 μm。(O-Q)MI/RI后IP26對xCT和Gpx4表達的影響。n=3,Sham組 vs MI/RI組,***p<0.001;MI/RI組 vs IP26-MI/RI組或Fer-1-MI/RI組,#<0.01;##<0.001。(R)Hmga2-as1過表達后,IP-26對H9c2細胞抗OGD損傷細胞活力的影響。數據以Mean±SD表示(n=3),Control組 vs OGD/R injury組,**p<0.01;OGD/R組 vs IP26-OGD/R組,#<0.01。(S-U)Hmga2-as1過表達后,OGD/R損傷條件下IP26對xCT和Gpx4表達的影響。n=3,Control組 vs OGD/R injury組,***p<0.001;OGD/R組 vs IP26-OGD/R組,##<0.001。
【Citation】:Tian X, Lou Y, Yao X, Yang Y, Gao X, Liu Z, Cheng Y. Triterpene saponin from Ilex pubescens attenuates ferroptosis in myocardial ischemia/reperfusion injury by inhibiting the lncRNA Hmga2-as1/Sox10/GPX4 axis.Phytomedicine.2026;156:158274.
【貢獻】★★★★★
Hmga2-as1的m6A修飾降低會通過截留Sox10、抑制GPX4表達并促進鐵死亡,從而加重MI/RI。本研究揭示了一種新的m6A依賴性機制,將lncRNA Hmga2-as1與MI/RI中的鐵死亡聯系起來,并為相關干預提供了新的思路。毛冬青來源的三萜皂苷IP-26可通過抑制lncRNA Hmga2-as1/Sox10/GPX4軸,減輕心肌缺血/再灌注損傷中的鐵死亡。
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