Br J Pharmacol I ACY1成為心衰干預(yù)新靶點(diǎn)：黃芪皂苷II的心臟保護(hù)作用！

2026年4月1日，中國藥科大學(xué)中藥學(xué)院/中藥評(píng)價(jià)與轉(zhuǎn)化研究江蘇省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李芳、高清、寇俊萍團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥研究所等，在British Journal of Pharmacology（中科院2區(qū)，IF=7.7）發(fā)表題為 “Astragaloside II alleviates cardiac hypertrophy by targeting aminoacylase-1: a novel mechanism via the β-catenin/transcription factor 4/ubiquitin C-terminal hydrolase L1 axis” 的研究論文。該研究聚焦心力衰竭進(jìn)展中的關(guān)鍵病理環(huán)節(jié)——心肌肥厚，發(fā)現(xiàn)黃芪來源活性成分黃芪皂苷II（Astragaloside II，AS-II）可作為氨基酰化酶-1（Aminoacylase-1，ACY1）的新型激活劑，通過調(diào)控 ACY1 介導(dǎo)的 β-catenin/TCF4/UCHL1 信號(hào)軸，改善線粒體功能并抑制壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚，為心力衰竭防治提供了新的天然產(chǎn)物干預(yù)策略。

▼編者按:

心力衰竭是一類由多種病因引起的慢性進(jìn)展性綜合征，其重要病理基礎(chǔ)包括心肌重構(gòu)、心肌肥厚和心肌纖維化。病理性心肌肥厚常由持續(xù)壓力負(fù)荷誘導(dǎo)，表現(xiàn)為心肌細(xì)胞異常增大、心室質(zhì)量增加和心功能下降，最終可能推動(dòng)心臟由代償狀態(tài)走向失代償。已有研究提示，ACY1在心肌纖維化和心衰進(jìn)展中具有保護(hù)作用，但針對(duì)ACY1的有效激活劑仍有待發(fā)現(xiàn)。

本研究首先從臨床常用中藥復(fù)方芪參益氣中篩選潛在ACY1激活成分。通過分子對(duì)接、表面等離子共振、微量熱泳動(dòng)和熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)黃芪皂苷II能夠與ACY1直接結(jié)合，并顯著增強(qiáng)ACY1酶活性，提示其可能是一個(gè)具有較高親和力的新型ACY1激活劑。

在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)采用主動(dòng)脈縮窄術(shù)建立壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚模型。結(jié)果顯示，黃芪皂苷II能夠改善小鼠心臟收縮功能，降低心肌損傷相關(guān)指標(biāo)，減輕心肌細(xì)胞肥大、心臟擴(kuò)大和膠原沉積，說明其對(duì)壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌重構(gòu)具有明顯保護(hù)作用。進(jìn)一步在血管緊張素II誘導(dǎo)的新生大鼠心肌細(xì)胞肥大模型中，黃芪皂苷II同樣能夠抑制心肌細(xì)胞面積增大，并下調(diào)心肌肥厚相關(guān)標(biāo)志物表達(dá)。

機(jī)制上，轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析提示，黃芪皂苷II的保護(hù)作用與Wnt/β-catenin信號(hào)通路和氧化磷酸化過程密切相關(guān)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，黃芪皂苷II可促進(jìn)ACY1表達(dá)，抑制β-catenin磷酸化及其核轉(zhuǎn)位，進(jìn)而減少轉(zhuǎn)錄因子TCF4對(duì)心肌肥厚相關(guān)基因UCHL1的轉(zhuǎn)錄激活。同時(shí)，黃芪皂苷II還能提高線粒體膜電位，增強(qiáng)線粒體呼吸功能，減少異常糖酵解依賴，從而改善心肌細(xì)胞能量代謝狀態(tài)。

為驗(yàn)證ACY1在其中的關(guān)鍵作用，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步進(jìn)行了ACY1抑制、ACY1敲低及心臟特異性ACY1過表達(dá)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，當(dāng)ACY1被抑制或敲低時(shí)，黃芪皂苷II對(duì)心肌肥厚、心功能損傷和線粒體功能障礙的改善作用明顯減弱；而心臟特異性過表達(dá)ACY1本身即可顯著緩解壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚，且再聯(lián)合黃芪皂苷II并未產(chǎn)生額外增強(qiáng)效應(yīng)。這些結(jié)果共同證明，黃芪皂苷II發(fā)揮抗心肌肥厚作用高度依賴ACY1。

綜上，該研究首次揭示了黃芪皂苷II靶向激活A(yù)CY1、進(jìn)而調(diào)控 β-catenin/TCF4/UCHL1 信號(hào)軸并改善線粒體功能的抗心肌肥厚機(jī)制。該發(fā)現(xiàn)不僅拓展了黃芪皂苷II的心血管藥理作用，也為從中藥復(fù)方活性成分中發(fā)現(xiàn)心衰干預(yù)候選分子提供了新的研究范式。

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【摘要】

背景與目的

氨基酰化酶-1（ACY1）通路已成為減輕心力衰竭中心肌纖維化的一種策略。本研究鑒定出黃芪皂苷II（AS-II）是 ACY1 的強(qiáng)效激活劑，并進(jìn)一步探討其在心肌肥厚中的作用機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)方法

研究采用分子對(duì)接和表面等離子體共振（SPR）實(shí)驗(yàn)，從芪參益氣滴丸來源成分中篩選 ACY1 激活劑。通過主動(dòng)脈橫向縮窄（TAC）誘導(dǎo)心肌肥厚，并檢測(cè)超聲心動(dòng)圖、組織病理學(xué)和血清生化指標(biāo)。隨后結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)和 ACY1 siRNA 探索下游機(jī)制。研究還以血管緊張素II處理新生大鼠心室肌細(xì)胞，建立體外心肌細(xì)胞肥大模型，并評(píng)估肥厚標(biāo)志物表達(dá)和線粒體功能。通過心臟 ACY1 過表達(dá)與抑制，進(jìn)一步考察血管緊張素II調(diào)控 ACY1 介導(dǎo)通路的作用。

主要結(jié)果

經(jīng)虛擬篩選并結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，AS-II 被鑒定為 ACY1 的強(qiáng)效激活劑，對(duì)人源 ACY1 表現(xiàn)出較高結(jié)合親和力。體內(nèi)研究顯示，AS-II 顯著改善心功能，并減輕壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚。AS-II 增強(qiáng)血管緊張素II損傷心肌細(xì)胞的線粒體呼吸，并抑制細(xì)胞肥大。AS-II 抑制 β-catenin 的核轉(zhuǎn)位及磷酸化，從而抑制轉(zhuǎn)錄因子4（TCF4）介導(dǎo)的肥厚相關(guān)基因 UCHL1 的轉(zhuǎn)錄激活。抑制 ACY1 會(huì)消除 AS-II 的心臟保護(hù)作用，證實(shí)其作用依賴于 ACY1。

結(jié)論與意義

AS-II 是一種新的 ACY1 激活劑，可有效減輕心肌肥厚。本研究為心力衰竭的預(yù)防和治療提供了新的思路。

關(guān)鍵詞

氨基酰化酶-1；黃芪皂苷II；心肌肥厚；心力衰竭；TCF4；泛素羧基末端水解酶L1。

01

研究背景及科學(xué)問題

心力衰竭（HF）是一種多因素、進(jìn)行性慢性綜合征，其特征為心功能持續(xù)惡化、發(fā)病率高且死亡率顯著。心力衰竭的病因包括多種病理狀態(tài)，如心肌病、高血壓、冠狀動(dòng)脈疾病以及抗癌藥物誘導(dǎo)的心臟毒性。心力衰竭進(jìn)展的重要病理特征是心肌重構(gòu)，主要包括心肌肥厚和纖維化。病理性心肌肥厚是機(jī)體對(duì)持續(xù)壓力超負(fù)荷產(chǎn)生的不適應(yīng)性反應(yīng)，可導(dǎo)致心肌細(xì)胞異常增大和心室質(zhì)量增加，最終造成心臟功能受損、慢性心室功能障礙，并增加致死性心律失常或心源性猝死風(fēng)險(xiǎn)。因此，以抑制病理性肥厚為目標(biāo)的治療策略，有望改善心輸出量、延緩向顯性心力衰竭的轉(zhuǎn)變，并提高臨床預(yù)后。

氨基酰化酶-1（ACY1）是氨基酰化酶家族中表達(dá)最廣泛的成員，在蛋白質(zhì)降解過程中的氨基酸脫酰化中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并與多種人類疾病相關(guān)。其主要功能是催化 N-乙酰化肽的水解，尤其是來源于中性脂肪族氨基酸的底物，從而釋放游離氨基酸，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成與周轉(zhuǎn)。ACY1 突變可導(dǎo)致先天性代謝障礙。雖然 ACY1 在腦組織中的表達(dá)相對(duì)低于其他組織，但 ACY1 缺乏與明顯的神經(jīng)和發(fā)育異常有關(guān)，包括運(yùn)動(dòng)遲緩、生長(zhǎng)發(fā)育遲緩和肌張力低下。從機(jī)制上看，ACY1 功能喪失會(huì)導(dǎo)致 N-乙酰谷氨酸和 N-乙酰甲硫氨酸積累，進(jìn)而破壞線粒體穩(wěn)態(tài)。此外，有研究發(fā)現(xiàn) ACY1 是抵抗心肌纖維化和心力衰竭的關(guān)鍵保護(hù)性酶。抑制 ACY1 會(huì)加重心功能障礙、病理損傷和膠原沉積；相反，ACY1 過表達(dá)可抑制心臟成纖維細(xì)胞中的 TGFβ1/Smad3 信號(hào)通路，從而減輕冠狀動(dòng)脈結(jié)扎誘導(dǎo)的心肌纖維化。這些發(fā)現(xiàn)提示 ACY1 是預(yù)防和治療心力衰竭的潛在治療靶點(diǎn)，但目前仍缺乏新的 ACY1 激活劑。

芪參益氣（QSYQ）是一種中藥復(fù)方，由黃芪、丹參、三七和降香提取物組成，質(zhì)量比為 10:5:1:0.067。該制劑于 2003 年獲國家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)，并已廣泛用于心臟疾病的臨床治療。已有研究表明，QSYQ 可抑制 RAAS 系統(tǒng)激活、抑制心肌纖維化并改善心肌重構(gòu)。該復(fù)方富含多種植物化學(xué)成分，包括皂苷、黃酮、酚酸和揮發(fā)油，因此具有多重藥理活性。黃芪皂苷II（AS-II）是來源于黃芪的一種主要皂苷成分，已被報(bào)道可減輕鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病大鼠的足細(xì)胞損傷和線粒體功能障礙。此外，AS-II 還可通過 MAPK/NRF2/GPX4 軸抑制鐵死亡，從而減輕 PM2.5 誘導(dǎo)的肺損傷，并可通過 mTORC1/GSK3β 信號(hào)通路保護(hù)慢性阻塞性肺疾病中的肺損傷。然而，AS-II 對(duì)心力衰竭中壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)心肌肥厚的潛在作用，尤其是其與 ACY1 信號(hào)通路的相互關(guān)系，仍未得到闡明。本研究首先鑒定 AS-II 是 ACY1 的高親和力配體；隨后，采用體內(nèi)和體外模型系統(tǒng)評(píng)價(jià) AS-II 對(duì)壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)心肌肥厚的治療作用，并闡明其涉及 ACY1 介導(dǎo)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的潛在機(jī)制。

研究要點(diǎn)

已知內(nèi)容：ACY1 是心力衰竭進(jìn)展中心肌纖維化的重要調(diào)節(jié)因子；AS-II 是臨床驗(yàn)證復(fù)方芪參益氣中的關(guān)鍵成分，但其在心肌肥厚中的作用尚不明確。

本研究新增內(nèi)容：AS-II 通過靶向 ACY1 改善壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚；AS-II 調(diào)控 ACY1 介導(dǎo)的 β-catenin/TCF4/UCHL1 通路，從而抑制心肌肥厚。

臨床意義：AS-II 是一種新的 ACY1 激活劑，可緩解心力衰竭中的心肌肥厚。

02

重要發(fā)現(xiàn)及亮點(diǎn)

3.1 AS-II 被篩選為一種可結(jié)合并激活 ACY1 的新型激活劑

為鑒定潛在的 ACY1 激活劑，研究者對(duì)芪參益氣中生物活性成分進(jìn)行基于分子對(duì)接的虛擬篩選。芪參益氣是臨床用于慢性心力衰竭的有效中藥復(fù)方。結(jié)果顯示，黃芪皂苷II（AS-II）與 ACY1 具有較強(qiáng)結(jié)合親和力，其結(jié)合自由能為 -9.3 kcal·mol?1（圖1a和圖S2）。進(jìn)一步分析預(yù)測(cè)結(jié)合相互作用顯示，AS-II 可能與 ACY1 的多個(gè)氨基酸殘基形成特異性氫鍵和疏水相互作用，包括 VAL-357、ARG-191、ARG-168、ARG-173、ALA-169、THR-71 和 LEU-404（圖1b、c）。隨后，表面等離子體共振進(jìn)一步證實(shí)其高親和力，平衡解離常數(shù)（Kd）為 0.43 μM，在初篩候選化合物中位居前列（圖1d和圖S3）。此外，研究者檢測(cè)了表面等離子體共振結(jié)果中排名前五化合物的相對(duì) ACY1 酶活性，發(fā)現(xiàn) AS-II 可顯著增強(qiáng) ACY1 酶活性（圖1e）。與上述結(jié)果一致，微量熱泳動(dòng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了 AS-II 與 ACY1 的直接結(jié)合（圖1f），體外熱位移實(shí)驗(yàn)也顯示，與 DMSO 對(duì)照相比，AS-II 可提高 ACY1 的熱穩(wěn)定性（圖1g）。這些結(jié)果共同表明，AS-II 能夠在體外直接結(jié)合并激活 ACY1 活性。

圖1 AS-II 被篩選為一種可結(jié)合并激活 ACY1 的新型激活劑。（a）ACY1 與芪參益氣不同化合物之間相互作用力的結(jié)合能。（b）AS-II 與 ACY1 蛋白的結(jié)合模式。（c）AS-II 與 ACY1 蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。（d）表面等離子體共振實(shí)驗(yàn)檢測(cè) AS-II 處理 ACY1 后的 Kd 值。（e）化合物（1、10 μM）處理后的相對(duì) ACY1 酶活性。數(shù)據(jù)表示為均值 ± SD，n = 6。（f）微量熱泳動(dòng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè) AS-II 與 ACY1 的相互作用。（g）細(xì)胞熱位移實(shí)驗(yàn)檢測(cè) AS-II 處理心肌細(xì)胞中 ACY1 的熱穩(wěn)定性。*P < 0.05。

3.2 AS-II 改善 TAC 誘導(dǎo)心力衰竭小鼠的心功能并抑制心肌損傷

基于既往研究顯示 ACY1 可通過抑制心肌纖維化發(fā)揮心臟保護(hù)作用，研究者進(jìn)一步評(píng)估 AS-II 是否也能減輕壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)心力衰竭中的心肌損傷。超聲心動(dòng)圖結(jié)果顯示，TAC 導(dǎo)致左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）、左心室短軸縮短率（LVFS）和每搏輸出量受損，而 AS-II 治療可顯著減輕這些損害（圖2a-d）。此外，AS-II 給藥顯著改善 TAC 小鼠的病理性心臟重構(gòu)，表現(xiàn)為左心室舒張末期后壁厚度（LVPW;d）、左心室舒張末期前壁厚度（LVAW;d）和左心室質(zhì)量（LV Mass）降低，而對(duì)假手術(shù)對(duì)照小鼠無明顯影響（圖2e-g）。組織病理學(xué)分析顯示，AS-II 可減輕 TAC 誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)異常，包括肌絲排列紊亂、胞質(zhì)空泡化和炎癥浸潤(rùn)；Masson 三色染色進(jìn)一步證實(shí)其可減少膠原沉積和心臟纖維化（圖2h、i）。同時(shí)，AS-II 也可維持內(nèi)皮完整性，表現(xiàn)為 TAC 心肌組織中 CD31 表達(dá)恢復(fù)，提示其可能通過血管保護(hù)和減弱內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化發(fā)揮作用（圖S4）。與此同時(shí)，TAC 小鼠升高的心力衰竭生物標(biāo)志物 NT-proBNP 和心肌肌鈣蛋白T血清水平，在 AS-II 處理后顯著降低（圖2j、k）。此外，AS-II 治療顯著抑制 Col1a1 和 Col3a1 的 mRNA 表達(dá)水平（圖2l、m）。總體而言，這些結(jié)果表明，在慢性壓力超負(fù)荷條件下，AS-II 可通過維持收縮功能、減輕不良重構(gòu)以及緩解心肌損傷和纖維化，發(fā)揮顯著心臟保護(hù)作用。

圖2 AS-II 改善 TAC 誘導(dǎo)心力衰竭小鼠的心功能并減輕心肌損傷。（a）代表性 M 型超聲心動(dòng)圖（n = 6）。（b）左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）百分比統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（c）左心室短軸縮短率（LVFS）百分比統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（d）每搏輸出量統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（e）左心室舒張末期后壁厚度（LVPW;d）統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（f）左心室舒張末期前壁厚度（LVAW;d）統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（g）左心室質(zhì)量（LV Mass）統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（h）心臟組織 HE 和 Masson 染色，比例尺 = 250 μm。（i）相對(duì)膠原面積統(tǒng)計(jì)分析（n = 5）。（j）血清心肌肌鈣蛋白T（cTn-T）含量（n = 6）。（k）血清 N 末端 B 型利鈉肽前體（NT-proBNP）含量（n = 6）。（l）AS-II 處理后 Col1a1 的 mRNA 水平（n = 5）。（m）AS-II 處理后 Col3a1 的 mRNA 水平（n = 5）。數(shù)值為均值 ± SD。 < 0.05，相對(duì)于 Sham 組；*P < 0.05，相對(duì)于 TAC 組。

3.3 AS-II 減輕壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚

研究者隨后在小鼠 TAC 模型中評(píng)價(jià) AS-II 對(duì)壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)心肌肥厚的治療效果。AS-II 給藥顯著改善 TAC 誘導(dǎo)的心臟增大（圖3a）。與此一致，AS-II 顯著降低心重/脛骨長(zhǎng)度（HW/TL）比值和心重/體重（HW/BW）比值（圖3b、c）。此外，通過小麥胚芽凝集素染色觀察心臟切片，AS-II 顯著減少心肌細(xì)胞橫截面積（圖3d、e）。Western blot 和 qRT-PCR 分析進(jìn)一步顯示，在 TAC 誘導(dǎo)的肥厚心臟中，AS-II 明顯抑制肥厚相關(guān)標(biāo)志物表達(dá)，包括 Nppa、Nppb、Myh7（肌球蛋白-7基因）mRNA（圖3f），以及 Uchl1 mRNA 和 β-MHC（肌球蛋白-7蛋白）（圖3g、h）。此外，在新生大鼠心肌細(xì)胞（NRCMs）中，AS-II 顯著抑制 Ang II 誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞增大，并抑制 Nppa、Nppb 和 Myh7 mRNA 表達(dá)上調(diào)（圖3i-k），同時(shí)也抑制 Uchl1 mRNA 表達(dá)（圖3l）。這些數(shù)據(jù)表明，AS-II 作為一種新型 ACY1 激活劑，具有強(qiáng)效抗肥厚作用，為病理性心臟重構(gòu)提供了潛在治療策略。

圖3 AS-II 減輕壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚。（a）完整心臟大體外觀代表圖（n = 6）。（b）心重/脛骨長(zhǎng)度（HW/TL）比值（n = 6）。（c）心重/體重（HW/BW）比值（n = 6）。（d）小麥胚芽凝集素染色的心臟橫切面代表圖（n = 5），比例尺 = 50 μm。（e）小麥胚芽凝集素染色小鼠心臟的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 5）。（f）TAC 手術(shù)后小鼠 Nppa、Nppb 和 Myh7 的 mRNA 水平（n = 6）。（g）TAC 手術(shù)后小鼠 Uchl1 的 mRNA 水平（n = 6）。（h）β-MHC 表達(dá)的 Western blot 圖像及統(tǒng)計(jì)分析（n = 5）。（i）鬼筆環(huán)肽染色的新生大鼠心肌細(xì)胞形態(tài)代表圖（n = 5）。（j）鬼筆環(huán)肽染色 NRCMs 的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 5），比例尺 = 20 μm。（k）NRCMs 中 Nppa、Nppb 和 Myh7 的 mRNA 水平（n = 6）。（l）NRCMs 中 Uchl1 的 mRNA 水平（n = 6）。結(jié)果表示為均值 ± SD。 < 0.05，相對(duì)于 Sham 或 Control 組；*P < 0.05，相對(duì)于 TAC 或 Ang II 組。

3.4 AS-II 通過激活 ACY1 并繼而抑制 β-catenin/TCF4 通路改善心臟線粒體功能

如圖4a-d所示，AS-II 處理顯著增強(qiáng) Ang II 誘導(dǎo)心肌細(xì)胞和 TAC 心肌組織中 ACY1 的蛋白及 mRNA 表達(dá)。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示，差異表達(dá)基因主要富集于 Wnt/β-catenin 信號(hào)通路和氧化磷酸化（圖4e、f），提示這些通路可能參與 AS-II 的心臟保護(hù)機(jī)制。進(jìn)一步研究證實(shí)，AS-II 顯著減輕壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌組織超微結(jié)構(gòu)損傷，表現(xiàn)為線粒體形態(tài)改善和線粒體數(shù)量增加（圖4g）。與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)一致，AS-II 有效抑制 β-catenin 的磷酸化及其后續(xù)核轉(zhuǎn)位（圖4h），并同時(shí)抑制其下游效應(yīng)因子 TCF4 的表達(dá)和核定位（圖4i）。

此外，AS-II 治療對(duì)線粒體生理功能顯示出顯著獲益。AS-II 可顯著提高線粒體膜電位（圖4j、k）。Seahorse XF 分析進(jìn)一步顯示，AS-II 改善 Ang II 誘導(dǎo) NRCMs 的線粒體呼吸功能。具體而言，AS-II 降低基礎(chǔ)狀態(tài)和最大狀態(tài)下的糖酵解水平（圖4l-n），同時(shí)增強(qiáng)線粒體呼吸的關(guān)鍵參數(shù)，包括基礎(chǔ)呼吸、最大呼吸和 ATP 生成（圖4o-r）。與這些功能改善相一致，對(duì)線粒體特異性機(jī)制的進(jìn)一步研究顯示，AS-II 抑制過量線粒體活性氧（mtROS）生成，而 mtROS 是氧化損傷的重要驅(qū)動(dòng)因素（圖S5a、b）。此外，AS-II 還通過增強(qiáng)線粒體融合（圖S5c、d）并減弱病理性分裂（圖S5e、f），促進(jìn)線粒體動(dòng)力學(xué)向更有利方向轉(zhuǎn)變，從而維持更加健康且功能更佳的線粒體網(wǎng)絡(luò)。綜合來看，這些發(fā)現(xiàn)提示 AS-II 通過上調(diào) ACY1 表達(dá)、抑制 β-catenin/TCF4 通路，并進(jìn)一步增強(qiáng)線粒體功能而發(fā)揮心臟保護(hù)作用。

圖4 AS-II 通過激活 ACY1 并繼而抑制 β-catenin/TCF4 通路改善心臟線粒體功能。（a）NRCMs 中 ACY1 的蛋白表達(dá)（n = 5）。（b）NRCMs 中 ACY1 的 mRNA 水平（n = 6）。（c）心臟中 ACY1 的蛋白表達(dá)（n = 5）。（d）心臟中 ACY1 的 mRNA 水平（n = 6）。（e）KEGG 分析氣泡圖顯示差異基因富集的主要通路。（f）心臟組織差異表達(dá)基因聚類熱圖。（g）電子顯微鏡超微結(jié)構(gòu)分析。（h）NRCMs 中 p-β-catenin/β-catenin 蛋白水平（n = 5）。（i）NRCMs 中 TCF4 蛋白水平（n = 5）。（j）JC-1 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)線粒體膜電位及代表性免疫熒光圖像（n = 5），比例尺 = 20 μm。（k）線粒體膜電位統(tǒng)計(jì)結(jié)果。（l）細(xì)胞外酸化率（ECAR）。（m）糖酵解 ECAR 統(tǒng)計(jì)分析（n = 6）。（n）糖酵解能力 ECAR 統(tǒng)計(jì)分析（n = 6）。（o）線粒體氧消耗率（OCR）。（p）基礎(chǔ) OCR 統(tǒng)計(jì)分析（n = 6）。（q）應(yīng)激 OCR 統(tǒng)計(jì)分析（n = 6）。（r）ATP 生成統(tǒng)計(jì)分析（n = 6）。數(shù)據(jù)表示為均值 ± SD。 < 0.05，相對(duì)于 Sham 或 Control 組；*P < 0.05，相對(duì)于 TAC 或 Ang II 組。

3.5 ACY1 抑制劑削弱 AS-II 對(duì)壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)心肌肥厚的保護(hù)作用

為進(jìn)一步闡明 AS-II 是否通過 ACY1 改善心肌肥厚，研究者在使用 MTBM 抑制 ACY1 后，考察其在 TAC 誘導(dǎo)心肌肥厚中的作用。TAC 手術(shù)后經(jīng) 2 周 AS-II 治療，AS-II 改善心臟收縮功能的療效在 ACY1 被抑制后明顯下降，這一作用由左心室射血分?jǐn)?shù)（LV EF）和左心室短軸縮短率（LV FS）的變化所反映（圖5a-c）。同時(shí)，AS-II 對(duì)心臟重構(gòu)參數(shù)的抑制作用也顯著減弱，包括左心室舒張末期內(nèi)徑（LVID;d）、左心室舒張期容積（LV Vol;d）、左心室舒張末期后壁厚度（LVPW;d）和左心室質(zhì)量（LV Mass）（圖5d-g）。此外，HE 和 Masson 染色結(jié)果顯示，抑制 ACY1 明顯削弱 AS-II 對(duì)壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)心肌組織損傷和纖維化的保護(hù)作用（圖5h-j）。這一結(jié)果還得到循環(huán)心臟損傷標(biāo)志物的支持：AS-II 介導(dǎo)的心肌肌鈣蛋白T（cTn-T）和 N 末端 B 型利鈉肽前體（NT-proBNP）水平下降，在 ACY1 抑制后顯著逆轉(zhuǎn)（圖5k、l）。

此外，MTBM 聯(lián)合處理顯著抑制 AS-II 的抗肥厚作用（圖5m）。當(dāng) ACY1 被抑制時(shí)，AS-II 對(duì)心重/脛骨長(zhǎng)度比值和心重/體重比值（圖5n、o）、壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)心肌細(xì)胞橫截面積（圖5p、q）以及經(jīng)典肥厚標(biāo)志物 Nppa、Nppb 和 Myh7 mRNA 表達(dá)（圖5r-t）的抑制作用均顯著減弱。上述結(jié)果表明，ACY1 抑制劑 MTBM 可削弱 AS-II 對(duì)壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)心肌肥厚和功能障礙的保護(hù)作用。

圖5 ACY1 抑制劑削弱 AS-II 對(duì)壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)心肌肥厚的保護(hù)作用。（a）典型 M 型超聲心動(dòng)圖。（b）左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）百分比統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（c）左心室短軸縮短率（LVFS）百分比統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（d）左心室舒張末期內(nèi)徑（LVID;d）統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（e）左心室舒張期容積（LV Vol;d）統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（f）左心室舒張末期后壁厚度（LVPW;d）統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（g）左心室質(zhì)量（LV Mass）統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（h）心臟組織 HE 和 Masson 染色，比例尺 = 250 μm。（i）HE 評(píng)分統(tǒng)計(jì)分析（n = 5）。（j）相對(duì)膠原面積統(tǒng)計(jì)分析（n = 5）。（k）血清心肌肌鈣蛋白T（cTn-T）含量（n = 6）。（l）血清 N 末端 B 型利鈉肽前體（NT-proBNP）含量（n = 6）。（m）完整心臟大體外觀代表圖（n = 6）。（n）心重/脛骨長(zhǎng)度（HW/TL）比值（n = 6）。（o）心重/體重（HW/BW）比值（n = 6）。（p）小麥胚芽凝集素染色的心臟橫切面（n = 5），比例尺 = 50 μm。（q）小麥胚芽凝集素染色小鼠心臟的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 5）。（r）TAC 手術(shù)后小鼠 Nppb 的 mRNA 水平（n = 6）。（s）TAC 手術(shù)后小鼠 Nppa 的 mRNA 水平（n = 6）。（t）TAC 手術(shù)后小鼠 Myh7 的 mRNA 水平（n = 6）。數(shù)據(jù)表示為均值 ± SD。*P < 0.05，相對(duì)于 TAC 組。

3.6 心臟特異性 ACY1 過表達(dá)顯著削弱 AS-II 對(duì) TAC 誘導(dǎo)心肌肥厚的心臟保護(hù)增益

基于上述發(fā)現(xiàn)，研究者進(jìn)一步通過構(gòu)建編碼 ACY1 的 9 型腺相關(guān)病毒（AAV9-cTnT-ACY1），建立心臟特異性 ACY1 過表達(dá)小鼠模型，以研究 ACY1 的特異性作用（圖S6）。單獨(dú)心臟特異性過表達(dá) ACY1 即可顯著減輕壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚，表現(xiàn)為心重/脛骨長(zhǎng)度和心重/體重比值降低（圖6a-c）。同時(shí)，血清心肌肌鈣蛋白T水平顯著下降，提示心肌損傷減輕（圖6d）。組織病理學(xué)分析進(jìn)一步證實(shí)了其心臟保護(hù)作用：HE 染色顯示心肌細(xì)胞增大減輕，Masson 三色染色顯示心肌纖維化減少，小麥胚芽凝集素染色則表明心肌細(xì)胞橫截面積降低（圖6e-i）。

超聲心動(dòng)圖評(píng)估顯示，ACY1 過表達(dá)后心功能顯著改善，表現(xiàn)為左心室射血分?jǐn)?shù)（LV EF）和左心室短軸縮短率（LV FS）升高，同時(shí)左心室質(zhì)量（LV Mass）、左心室舒張期容積（LV Vol;d）和左心室舒張末期內(nèi)徑（LVID;d）降低（圖6j-o）。值得注意的是，在 ACY1 過表達(dá)的基礎(chǔ)上同時(shí)給予 AS-II，并未在功能或結(jié)構(gòu)參數(shù)上進(jìn)一步增強(qiáng)這些心臟保護(hù)作用。此外，ACY1 過表達(dá)顯著改善心肌超微結(jié)構(gòu)異常，增加線粒體數(shù)量和長(zhǎng)度（圖6p-r），并抑制肥厚標(biāo)志物 Nppa、Nppb、MYH7 以及 Uchl1 的 mRNA 表達(dá)（圖6s、t）。同樣，加入 AS-II 治療并未在這些分子和細(xì)胞改善基礎(chǔ)上產(chǎn)生額外有益作用。綜上，這些結(jié)果表明，AS-II 以 ACY1 依賴性方式減輕壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚。

圖6 心臟特異性 ACY1 過表達(dá)顯著削弱 AS-II 對(duì) TAC 誘導(dǎo)心肌肥厚的心臟保護(hù)增益。（a）完整心臟大體外觀代表圖（n = 6）。（b）心重/脛骨長(zhǎng)度（HW/TL）比值（n = 6）。（c）心重/體重（HW/BW）比值（n = 6）。（d）TAC 手術(shù)小鼠血清心肌肌鈣蛋白T（cTn-T）含量（n = 6）。（e）HE 染色（比例尺 = 250 μm）和 Masson 染色（比例尺 = 50 μm）的心臟橫切面代表圖。（f）HE 評(píng)分統(tǒng)計(jì)分析（n = 5）。（g）相對(duì)膠原面積統(tǒng)計(jì)分析（n = 5）。（h）小麥胚芽凝集素染色的心臟橫切面代表圖（比例尺 = 50 μm）。（i）小麥胚芽凝集素染色小鼠心臟的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 5）。（j）代表性 M 型超聲心動(dòng)圖。（k）左心室射血分?jǐn)?shù)（LV EF）百分比統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（l）左心室短軸縮短率（LV FS）百分比統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（m）左心室質(zhì)量（LV Mass）統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（n）左心室舒張期容積（LV Vol;d）統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（o）左心室舒張末期內(nèi)徑（LVID;d）統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 6）。（p）TAC 手術(shù)后小鼠代表性透射電鏡分析圖。（q）線粒體數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 5）。（r）線粒體長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 5）。（s）TAC 手術(shù)后小鼠 Nppa、Nppb 和 Myh7 的 mRNA 水平（n = 6）。（t）TAC 手術(shù)后小鼠 UCHL1 的 mRNA 水平（n = 6）。數(shù)據(jù)表示為均值 ± SD。*P < 0.05，相對(duì)于 TAC 組。

3.7 心肌細(xì)胞中 ACY1-siRNA 通過 β-catenin/TCF4/UCHL1 通路削弱 AS-II 的抗肥厚作用

為進(jìn)一步闡明 AS-II 是否通過 ACY1 介導(dǎo)的 β-catenin/TCF4/UCHL1 通路預(yù)防心肌肥厚，研究者在 ACY1-siRNA 處理后，考察 AS-II 對(duì) Ang II 誘導(dǎo) NRCMs 的作用。ACY1-siRNA 處理后，AS-II 降低心肌細(xì)胞體積的作用減弱（圖7a、b），其下調(diào) Nppa、Nppb 和 Myh7 mRNA 的作用也受到抑制（圖7c）。此外，在 NRCMs 中敲低 ACY1 后，AS-II 對(duì)磷酸化 β-catenin、TCF4 和 UCHL1 表達(dá)的調(diào)控作用顯著減弱（圖7d-g）。進(jìn)一步地，心肌細(xì)胞中敲低 ACY1 明顯消除了 AS-II 改善線粒體膜電位的作用（圖7h、i）。所有這些結(jié)果證實(shí)，ACY1 可能是 AS-II 通過 β-catenin/TCF4/UCHL1 通路抑制心肌肥厚的特異性靶點(diǎn)。

圖7 心肌細(xì)胞中 ACY1-siRNA 通過 β-catenin/TCF4/UCHL1 通路削弱 AS-II 的抗肥厚作用。（a）鬼筆環(huán)肽染色顯示新生大鼠心肌細(xì)胞形態(tài)的代表圖。（b）肌細(xì)胞橫截面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 5）。（c）NRCMs 中 Nppa、Nppb 和 Myh7 的 mRNA 水平（n = 6）。（d）NRCMs 中 p-β-catenin/β-catenin 蛋白水平（n = 5）。（e）NRCMs 中 TCF4 蛋白水平（n = 5）。（f）NRCMs 中 Uchl1 蛋白水平（n = 5）。（g）NRCMs 中 Uchl1 的 mRNA 水平（n = 6）。（h）JC-1 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)線粒體膜電位及代表性免疫熒光圖像（n = 5），比例尺 = 20 μm。（i）線粒體膜電位統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n = 5）。結(jié)果表示為均值 ± SD。*P < 0.05，相對(duì)于 Ang II 組。

【Citation】:Lin Y, Gong S, Lai Q, et al. Astragaloside II alleviates cardiac hypertrophy by targeting aminoacylase-1: a novel mechanism via the β-catenin/transcription factor 4/ubiquitin C-terminal hydrolase L1 axis.Br J Pharmacol. Published online April 1,2026.

【貢獻(xiàn)】★★★★★

綜上，本研究表明 AS-II 是一種新的、強(qiáng)效的 ACY1 激活劑，能夠直接結(jié)合并激活 ACY1，從而對(duì)壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚和心力衰竭發(fā)揮保護(hù)作用。從機(jī)制上看，AS-II 上調(diào) ACY1 表達(dá)，進(jìn)而抑制 β-catenin/TCF4 信號(hào)通路及其下游靶標(biāo) Uchl1，改善線粒體功能，并減輕不良心臟重構(gòu)。本研究不僅鑒定出 AS-II 是病理性心肌肥厚的潛在治療候選物，也提示 ACY1 可能成為慢性心力衰竭治療中的潛在藥物靶點(diǎn)（圖8）。

圖8

AS-II 通過靶向 ACY1，抑制 β-catenin/TCF4/UCHL1 通路，從而緩解壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚。

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