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Phytomedicine | 广州中医药大学钟崇团队在植物药学顶刊发文,揭示健脾化瘀汤抑制肝癌侵袭转移新机制

肝细胞癌(HCC)是全球癌症死亡第三大原因,在我国位居癌症死亡第二位。多数患者因肿瘤转移而失去初次手术机会,五年生存率不足20%,肺是最常见的远处转移部位。肿瘤细胞的转移过程高度依赖能量供应,线粒体作为细胞代谢枢纽,通过代谢重编程为肿瘤生长与播散提供能量支持,成为驱动HCC进展的关键风险因素。健脾化瘀汤(JPHYD)是广州中医药大学第一附属医院临床治疗HCC的有效经验方,已在临床中显示抑制转移、改善预后的效果,但其分子机制尚未阐明。

2026年6月,广州中医药大学第一附属医院钟崇团队在 Phytomedicine(IF 11.3)发表题为"Jianpi Huayu decoction suppresses hepatocellular carcinoma invasion and metastasis by inhibiting SIRT5-regulated Nrf2 activation and mitochondrial metabolic reprogramming"的研究论文。该研究通过整合DIA蛋白质组学、网络药理学分子对接/分子动力学模拟与体内外功能验证等技术体系,在 HCCLM3 皮下异种移植模型与 H22 实验性肺转移模型中证实健脾化瘀汤(JPHYD)显著抑制肝癌生长与肺转移,并鉴定出去乙酰化酶 SIRT5 为其核心功能靶点:JPHYD 下调 SIRT5 表达、破坏 SIRT5/Nrf2 蛋白互作,抑制 Nrf2 核转位及下游抗氧化蛋白(NQO1、HO-1)表达,导致 ROS 累积、线粒体功能障碍与 ATP 合成减少,最终诱导凋亡并抑制 EMT;SIRT5 过表达可部分逆转上述效应。该研究进一步从复方中锁定人参皂苷 Rb3 为靶向 SIRT5 的核心活性成分,为肝癌的精准干预提供了新靶点与候选先导化合物。

【欧易生物为本研究提供 UPLC-Q-Orbitrap HRMS 中药复方成分鉴定技术服务(基于 LuMet-TCM 中药专属标准物质数据库)和DIA蛋白质学技术服务】





研究思路




研究结果


1. UPLC-Q-Orbitrap HRMS 成分分析锁定人参皂苷 Rb3 等四大核心成分

为系统表征健脾化瘀汤(JPHYD)的化学物质基础,团队采用 UPLC-Q-Orbitrap 高分辨质谱对复方水提物进行成分分析,在正、负离子模式下采集基峰色谱图(BPC),并基于欧易生物 LuMet-TCM 中药专属标准物质数据库进行定性鉴定,锁定人参皂苷 Rb3、甘草次酸单葡萄糖醛酸苷、丹参酮 I 与白术内酯 I 为复方四大核心成分;后续以 HPLC 指纹图谱与含量测定(10 批样品,相似度 0.962–0.991)进行质量控制,保证批次间质量稳定。

图1. JPHYD 水提物 UPLC-Q-Orbitrap HRMS 正(A)负(B)离子模式基峰色谱图及主要成分标注


2. JPHYD 显著抑制 HCCLM3 皮下移植瘤生长

为评估 JPHYD 的抗肿瘤药效,团队建立 HCCLM3 皮下异种移植模型(BALB/c-nu 小鼠),设空白对照、JPHYD 低/中/高剂量(3.844、7.689、15.378 g/kg/d,灌胃)与顺铂阳性对照(3 mg/kg,腹腔注射),连续给药 3 周。结果显示,JPHYD 显著抑制皮下移植瘤的体积与重量,其中 3.844 g/kg/d 剂量效应较弱、未达统计显著;因此后续实验选用 7.689 与 15.378 g/kg/d 分别作为低、高剂量组。

图2. JPHYD 抑制 HCCLM3 皮下异种移植瘤生长


3. DIA蛋白质组学联合网络药理学锁定 SIRT5/Nrf2 轴为核心靶点

为锁定 JPHYD 的分子靶点,团队对 JPHYD 处理后的移植瘤组织进行DIA蛋白质组学分析,筛选出 301 个差异表达蛋白,其中SIRT5 在 JPHYD 处理组中显著下调。GO/KEGG/Reactome/WikiPathways 富集分析一致指向线粒体电子传递、ATP 合成、氧化磷酸化(OXPHOS)与活性氧(ROS)通路。进一步整合网络药理学(TCMSP 药物靶点 432 个、GeneCards/OMIM 疾病靶点 11336 个),将蛋白组差异蛋白、药物靶点与疾病靶点三方取交,仅得 SIRT5、NFKBIA 与 SLC2A4 三个共同基因;STRING–Cytoscape 构建的 PPI 网络中,SIRT5、Nrf2(NFE2L2)及其下游 NQO1、HMOX1,以及凋亡相关 BAX、BCL2、CASP3/8/9 均为关键枢纽节点,提示 SIRT5/Nrf2–NQO1/HO-1 轴是 JPHYD 抗肝癌效应的核心机制候选。

图3. 蛋白质组学揭示 JPHYD 下调 SIRT5 并抑制 OXPHOS/ROS 通路


图4. 蛋白质组学联合网络药理学揭示抗 HCC 机制


4. JPHYD 经抑制 SIRT5/Nrf2 通路抑制 ATP 产生、诱导凋亡并延缓 EMT

为在体内验证上述机制,团队对移植瘤组织进行免疫组化与 Western blot 检测,确认 JPHYD 显著下调 SIRT5 及其下游 Nrf2、抗氧化蛋白 NQO1 与 HO-1 的表达;氧化应激标志物 MDA 降低、SOD 升高;ATP 水平显著下降。TUNEL 染色显示 JPHYD 诱导肿瘤细胞凋亡,Western blot 显示促凋亡蛋白 BAX 上调、抗凋亡蛋白 BCL-2 下调。同时,间充质标志物 Vimentin 下调、上皮标志物 E-cadherin 上调,提示 EMT 进程被有效抑制。上述结果提示,JPHYD 通过抑制 SIRT5/Nrf2 通路削弱肿瘤细胞抗氧化能力与能量供给,从而诱导凋亡并抑制 EMT。

图5. JPHYD 体内经 SIRT5/Nrf2 通路抑制 ATP 产生、诱导凋亡并延缓 EMT


5. JPHYD 含药血清剂量依赖地抑制 HCC 细胞增殖与侵袭

为评估 JPHYD 的体外药效,团队以 JPHYD 含药血清处理 HCCLM3 与 HepG2 细胞。结果显示细胞活力呈浓度依赖性下降。EdU、划痕愈合与 Transwell 迁移/侵袭实验一致显示,JPHYD 含药血清剂量依赖地抑制两种肝癌细胞的增殖、迁移与侵袭能力。

图6. JPHYD 含药血清剂量依赖抑制 HCC 细胞增殖与侵袭


6. JPHYD 含药血清破坏 SIRT5/Nrf2 互作、阻断 Nrf2 核转位并诱导线粒体氧化应激

为阐明 JPHYD 调控 SIRT5/Nrf2 轴的具体方式,团队结合临床队列分析、分子对接及互作与定位检测进行验证。结果显示,在TCGA-LIHC 队列中 SIRT5 与 Nrf2 表达呈显著正相关,分子对接显示二者具有强结合亲和力。JPHYD 含药血清显著破坏 SIRT5 与 Nrf2 的蛋白互作;JPHYD 下调 Nrf2 总表达并抑制其核转位,从而削弱 Nrf2 介导的抗氧化防御。功能层面,JPHYD 含药血清显著降低线粒体膜电位(ΔΨm),免疫荧光与流式细胞术检测到 ROS 累积,ATP 水平明显下降;Western blot 同步显示 NQO1/HO-1 下调、BAX 上调/Bcl-2 下调、E-cadherin 上调/Vimentin 下调。上述结果提示,JPHYD 通过破坏 SIRT5/Nrf2 互作、阻断 Nrf2 核转位,经线粒体氧化应激诱导凋亡并抑制侵袭转移。

图7. JPHYD 含药血清经线粒体氧化应激诱导凋亡并抑制侵袭转移


图8. JPHYD 含药血清破坏 SIRT5/Nrf2 互作并阻断 Nrf2 核转位


7. SIRT5 过表达部分逆转 JPHYD 的抗 HCC 效应

为确证 SIRT5 是 JPHYD 抗肝癌作用的功能中介,团队在 HCCLM3 与 HepG2 细胞中瞬时过表达 SIRT5。EdU、划痕愈合与迁移/侵袭实验显示,SIRT5 过表达显著逆转了 JPHYD 含药血清对细胞增殖、迁移与侵袭的抑制;在机制层面,SIRT5 过表达亦部分逆转 JPHYD 诱导的线粒体膜电位下降、ROS 累积与 ATP 减少,并使 NQO1/HO-1、凋亡相关蛋白与 EMT 标记物的变化向致癌方向回复。上述回补结果确证,JPHYD 的抗肝癌效应依赖其对 SIRT5 的靶向抑制。

图9. SIRT5 过表达部分逆转 JPHYD 对 HCC 细胞增殖与侵袭的抑制


图10. SIRT5 过表达部分逆转 JPHYD 诱导的线粒体氧化应激与凋亡


8. JPHYD 显著抑制 HCC 肺转移

为评估 JPHYD 的抗转移能力,团队构建 H22 肝癌细胞尾静脉注射的实验性肺转移模型。活体成像显示,JPHYD 处理组荧光信号强度较对照组显著降低;解剖观察可见肺表面转移性白结节呈剂量依赖性减少;H&E 染色证实治疗组肺转移灶明显缩小、坏死区增多。分子层面,JPHYD 显著下调肺组织中 SIRT5、Nrf2 及下游抗氧化蛋白 NQO1、HO-1 的表达,MDA 降低、SOD 升高,ATP 水平下降,TUNEL 阳性凋亡细胞增多(BAX 上调、BCL-2 下调),并促进 E-cadherin、抑制 Vimentin 表达。上述结果表明,JPHYD 通过靶向 SIRT5/Nrf2 通路引发线粒体功能障碍与氧化应激,诱导凋亡并抑制 EMT,从而显著抑制 HCC 肺转移。

图11. JPHYD 显著抑制 H22 肺转移


9. 分子对接、分子动力学与 CETSA 证实人参皂苷 Rb3 为靶向 SIRT5 的核心活性成分

为锁定复方中靶向 SIRT5 的核心活性成分,团队将 HRMS 鉴定出的成分与 SIRT5 进行分子对接,结果显示Rb3 结合亲和力最强。100 ns 分子动力学模拟显示 SIRT5–Rb3 复合物整体稳定、构象紧凑且相互作用持续;CETSA 实验证实 Rb3 处理显著增强 SIRT5 的热稳定性,提示二者存在直接结合。功能上,Rb3 在 12.5、25、50 μM 剂量下抑制 HCC 细胞增殖、迁移与侵袭,降低线粒体膜电位、增加 ROS 并减少 ATP,同时下调 SIRT5 与 Nrf2 表达。上述结果表明,人参皂苷 Rb3 是 JPHYD 靶向 SIRT5/Nrf2 通路的核心活性成分之一。

图12. 分子对接揭示 Rb3 等四核心成分与 SIRT5 强结合


图13. 分子动力学与 CETSA 证实 Rb3 直接结合 SIRT5



研究结论


本研究通过DIA蛋白组学联合网络药理学,系统阐明健脾化瘀汤(JPHYD)抑制HCC侵袭转移的分子机制:JPHYD破坏SIRT5/Nrf2蛋白互作,抑制Nrf2核转位及其下游抗氧化蛋白(NQO1/HO-1),引发ROS积累、线粒体功能障碍与OXPHOS抑制,造成能量危机并诱导凋亡、抑制EMT,最终抑制肿瘤生长与肺转移;人参皂苷Rb3为靶向SIRT5的核心活性成分(分子对接+分子动力学+CETSA三重验证)。SIRT5/Nrf2轴有望作为JPHYD疗效预测生物标志物与HCC治疗新靶点,该研究为中药复方多成分协同治疗晚期HCC提供了科学依据。



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本文亮点:

① DIA蛋白组学联合网络药理学"三方交集+PPI枢纽"策略精准锁定SIRT5为复方核心靶点,体现多组学与计算药理学结合的方法学优势

② 首次阐明JPHYD通过破坏SIRT5/Nrf2互作、阻断Nrf2核转位来抑制线粒体代谢重编程的完整机制,并以SIRT5过表达回补实验完成因果验证;

③ 分子对接+分子动力学+CETSA三重验证人参皂苷Rb3为靶向SIRT5的核心成分,实现"复方-成分-靶点"贯通,符合中医"君臣佐使"配伍理论。

组学检测价值:

本研究依托DIA蛋白组学平台完成全蛋白组定量与差异蛋白筛选,并经GO/KEGG/Reactome/WikiPathways多数据库富集锁定OXPHOS与ROS通路;UPLC-Q-Orbitrap HRMS成分鉴定借助欧易生物LuMet-TCM中药标准品数据库(中药专属标准品库,Level 1置信度)实现复方化学成分精准注释。DIA蛋白组学+中药成分数据库联合策略,可高效支撑中医药机制研究、复方质量控制与成分-靶点关联分析,是中药复方药效机制类文章的高价值技术组合。


参考文献


ZHAO X L, ZHU X Y, CHEN X Q, et al. Jianpi Huayu decoction suppresses hepatocellular carcinoma invasion and metastasis by inhibiting SIRT5-regulated Nrf2 activation and mitochondrial metabolic reprogramming[J]. Phytomedicine, 2026, 158: 158379.



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