Sestrin2介导的内质网应激反应在补骨脂二氢黄酮诱导肝损伤中的分子机制研究

Psorslea corylifolia L (FP), the commonly used Traditional Chinese Medicine, has been demonstrated liver injury with long-term and over-dose administration. Previous study has found that bavachin, the main active ingredient of flavonoids in FP, induced intense ER stress and apoptosis in hepatocytes. However, few research focuses on its toxic effects and molecular toxicological mechanisms. Therefore, we will verify the hepatotoxicity in vitro and vivo, clarify the role of ER stress in bavachin-induced liver injury, and to analyze the molecules mechanisms of ER stress in the Sestrin2/AMPK/mTORC1 signaling pathway during bavachin exposure by HepG2 cell model. Then, Sestrin2 adenovirus vector will be used to further identify the regulatory mechanisms of Sestrin2 on bavachin-induced liver injury in vivo. In this project, we found for the first time that bavachin induced hepatocyte apoptosis by stimulating strong ER stress response. In subsequent study, we will investigate the liver toxicity of bavachin and the ER stress-related mechanisms involved to provide scientific foundation for clinical safety application of FP.

补骨脂作为临床常用的补益类中药，已被多项研究表明长期大剂量使用会导致机体肝脏损伤。前期研究发现补骨脂中黄酮类主要有效成分补骨脂二氢黄酮（bavachin）可激发肝细胞强烈的内质网应激反应并诱导细胞凋亡，但目前关于其毒性效应和分子毒理学机制研究较为少见。因此，本课题拟通过体内外实验验证补骨脂二氢黄酮的肝脏和肝细胞毒性，明确内质网应激在肝损伤中的作用，利用HepG2细胞模型分析bavachin暴露过程中Sestrin2/AMPK/mTORC1信号通路对内质网应激的分子调控机制，并在体内验证Sestrin2对bavachin诱导肝损伤的作用机制。本研究首次发现bavachin可通过激发强烈的内质网应激诱导肝细胞凋亡，后续研究将分别从补骨脂的毒理学效应和分子毒理学机两个层面探讨bavachin的肝脏毒性效应和分子机制，为临床安全应用补骨脂提供科学依据。

补骨脂二氢黄酮（Bavachin）是补骨脂中黄酮类的主要成分之一，其肝脏损伤备受关注。本团队前期已证实其可诱导肝细胞内质网应激反应（Endoplasmic reticulum stress, ER stress）相关的细胞凋亡，但确切的分子机制尚未研究清楚。本研究发现bavachin诱导小鼠急性、亚急性肝损伤以及人源肝细胞死亡，且损伤形式与ER stress-凋亡密切相关。同时，bavachin药物处理早期呈剂量依赖性地诱导Sestrin2（一种高度保守的应激诱导蛋白）表达显著增加，促进AMPK磷酸化的表达，抑制mTORC1复合物活性，激活肝细胞强烈而持续的ER stress最终诱导细胞凋亡。在分子机制方面，Sestrin2基因敲除后可通过抑制AMPK/mTORC1途径显著加重bavachin诱导的ER stress；相反，Sestrin2基因过表达可通过激活AMPK/mTORC1通路明显减轻bavachin诱导的ER stress，与基因敲减结果一致，揭示了Sestrin2在bavachin诱导ER stress相关肝损伤中的保护作用及保护机制。其次，本研究还证实在bavachin诱导的ER stress中，PERK通路发挥关键的调控作用，PERK基因敲除一方面显著抑制Sestrin2的表达，另一方面可抑制ER stress下游基因的表达，结果表明PERK通路在Sestrin2介导的ER stress中发挥重要作用。此外，本研究还发现bavachin可促进线粒体过度分裂，破坏其结构和功能，进而激活ER stress相关的细胞凋亡，并利用蛋白质组学和基因组学技术在体内外实验中探究其分子机制（待发表）。综上，本研究证实bavachin早期作用诱发ER stress相关的细胞凋亡及肝损伤，并系统揭示了bavachin诱发Sestrin2介导的ER stress相关分子机制，为补骨脂临床安全合理用药提供科学依据。