人参皂苷Rb1调控Nrf2信号通路改善术后疲劳综合征的机制研究

Postoperative fatigue syndrome (POFS) results in a prolonged bed stay after surgery, and a higher incidence of postoperative complications, which leads to a delayed postoperative recovery process. A main feature of POFS is the declined skeletal muscle function. In our previous studies, we found that ginsenoside Rb1 improve POFS by reducing oxidative stress and improving energy metabolism in skeletal muscle. Our further study demonstrated that ginsenoside Rb1 activate Nrf2 signaling pathway, but the exact mechanism is unknown. Many studies have proved that the activation of Nrf2 can defense the oxidative stress impairment and improve the energy metabolism. Therefore, we hypothesis that ginsenoside Rb1 can improve POFS by a Nrf2 dependent way. This study project aims to demonstrate Nrf2 signaling pathway as the therapeutic target of ginsenoside Rb1 in the treatment of POFS, from the molecular, cellular, organ, and animal levels. Gene knockout and gene transfection technologies, luciferase reporter and chromatin immunoprecipitation assays, and behavioral experiments such as open field experiments were used in this study project. This project also aims to illustrate the exact regulatory mechanism of ginsenoside Rb1 on the Nrf2 signaling pathway. Our project would provide a theoretical basis for the treatment of POFS with ginsenoside Rb1, and therefore reveals a new therapeutic target for the treatment of POFS.

术后疲劳综合征（POFS）使患者卧床时间增加，术后并发症增多，从而延缓术后康复进程，增加医疗护理费用。术后骨骼肌功能下降是POFS的主要表现之一。我们前期研究发现，人参皂苷Rb1能减轻骨骼肌氧化应激损伤，调节能量代谢紊乱，改善POFS。我们进一步的实验发现，人参皂苷Rb1能激活Nrf2信号通路，但具体调控机制尚不清楚。已有的研究表明，Nrf2信号通路的激活能抵御氧化应激损伤，改善能量代谢。我们推测人参皂苷Rb1改善POFS的作用可能依赖于Nrf2信号通路。本项目拟利用基因敲除和基因转染等技术，采用荧光素酶报告基因和染色质免疫共沉淀等实验，通过旷场实验等行为学评估，从分子、细胞、器官和动物整体水平验证Nrf2信号通路是人参皂苷Rb1改善POFS的关键作用靶点，并阐明人参皂苷Rb1对Nrf2信号通路的具体调控机制。本项目有望为POFS的防治提供新靶标，为人参皂苷Rb1治疗POFS提供理论依据。

术后疲劳综合征（POFS）使患者卧床时间增加，术后并发症增多，从而延缓术后康复进程，增加医疗护理费用。术后骨骼肌功能下降是POFS的主要表现之一。我们前期研究发现，人参皂苷Rb1能减轻骨骼肌氧化应激损伤，调节能量代谢紊乱，改善POFS。我们进一步的实验发现，人参皂苷Rb1能激活Nrf2信号通路，减轻骨骼肌组织的氧化应激损伤。基于上述研究基础，我们开展深入研究，探究人参皂苷Rb1治疗POFS及改善骨骼肌功能障碍的具体机制。该项目的主要研究结果如下：1. 通过构建体外骨骼肌细胞氧化应激模型，我们证实，人参皂苷Rb1可以通过抑制氧化应激损伤诱导的骨骼肌干细胞凋亡、改善其线粒体功能，从而缓解衰老或应激损伤骨骼肌组织中的干细胞耗竭；2. 在小鼠中敲除POFS疾病进程中的核心分子——Nrf2，会导致其小鼠年阶段骨骼肌萎缩、功能障碍，其具体机制与Nrf2调控的线粒体生物合成、动态平衡及自噬等生理过程有关；3. 通过运动干预或特异性激动剂等方式，可以激活Nrf2活性从而改善骨骼肌线粒体功能，后者藉由Nrf2调节Drp1的泛素化水平得以实现。4. 野山参、林下参等传统重要中富含人参皂苷Rb1，予以上述中药治疗，也能显著改善POFS模型鼠的骨骼肌功能障碍。综上所述，本项目证实了，人参皂苷Rb1能显著改善改善POFS，Nrf2是其关键的作用靶点，并阐明激活Nrf2信号通路对其下游线粒体相关蛋白的具体调控机制。本项目为POFS的防治提供新靶标，为人参皂苷Rb1治疗POFS提供理论依据。