Chinese Medicine | 豨莶精醇（Darutigenol）：一种天然小分子对心肌梗死及缺血再灌注损伤的保护作用探索

研究亮点

• 利用天然产物库高通量筛选发现Herba Siegesbeckiae来源的小分子豨莶精醇（Darutigenol）能显著促进缺血环境下心肌细胞存活与增殖。
• 利用小鼠心肌梗死（MI）及缺血再灌注（I/R）模型实验证明Dar能有效减轻心肌纤维化和细胞凋亡，改善心脏功能。
• 通过网络药理学和分子对接确认Dar主要靶点为AKT1蛋白，实验验证Dar通过激活PI3K-AKT1通路介导其心脏保护效应。

研究核心

近日，Chinese Medicine发表了题为“Natural product library screening identifies Darutigenol for the treatment of myocardial infarction and ischemia/reperfusion injury”的科研论文，报道了一种新颖的天然小分子豨莶精醇（Darutigenol，简称Dar）在心肌缺血及再灌注损伤中的显著保护作用。研究系统运用了包括高通量筛选、体外心肌细胞缺血模型、以及体内小鼠心肌梗死及缺血再灌注模型，从分子水平到生理功能层面揭示Dar对心肌细胞的保护及心脏功能的改善，并通过网络药理学揭示其作用靶点及信号通路。该研究首次报道了Dar在心血管疾病特别是心肌缺血损伤中的潜在价值，为自然产物在心血管疾病中的应用提供了新方向。

研究背景

缺血性心脏病仍是全球范围内导致死亡的主要原因之一。心肌梗死后，由于成年哺乳动物心肌细胞极其有限的增殖再生能力，受损心肌难以修复，梗死区域最终被非功能性纤维组织替代，导致心功能衰竭。临床上虽然再灌注治疗能减轻缺血损伤，但再灌注本身也会诱发心肌细胞损伤（缺血再灌注损伤），加剧病情。现有药物多聚焦于缓解症状及辅助治疗，缺乏有效促进心肌细胞存活、减少纤维化和诱导心肌修复的创新治疗方法。中药及其天然产物因其结构多样、生物活性丰富被认为是寻求新型心血管药物的重要来源。此前已有一些天然小分子如bufalin、lycorine、artesunate被报道具备一定的抗纤维化及心肌保护效应，但针对心肌梗死及I/R损伤的筛选仍有待深入。

本研究基于一套包含1271种天然产物的小分子库，通过高通量筛选促进心肌细胞存活的小分子，结合体外体内缺血模型，力图发现并验证新的心肌保护新靶点及新药物，弥补该领域空白。

研究方法

本研究首先利用HL-1小鼠心肌细胞系在缺血模拟条件（0.2%胎牛血清）下进行CCK-8细胞活性高通量筛选，寻找能显著提高细胞存活率的天然小分子。随后用小鼠新生心肌细胞进一步评估对于心肌细胞增殖标志物Ki67和磷酸组蛋白H3 (pH3)的影响。体外建立缺血再灌注（I/R）模型观察豨莶精醇对ROS水平及细胞凋亡的调控。体内则建立永久左前降支动脉冠脉结扎的心肌梗死模型及暂时结扎后再灌注的I/R模型，观察豨莶精醇的心功能改善、纤维化程度及细胞凋亡变化。网络药理学方法结合多数据库筛选潜在靶点，利用蛋白互作网络和KEGG通路分析进行预测，分子对接验证结合能，并通过Western blot检测关键蛋白AKT1的激活状态。

研究结果

1. 豨莶精醇的筛选及体外验证

   • 首轮高通量筛选在HL-1细胞中共筛选出73个存活率提升>1.3倍的候选分子。
   • 第二轮在新生鼠心肌细胞中进一步以Ki67染色筛选，确认仅Darutigenol（Dar）能显著（约2倍）提升心肌细胞增殖。
   • pH3染色进一步证实Dar促进心肌细胞G2/M期进入，支持细胞周期进展。（插图：Fig1，豨莶精醇筛选流程及增殖实验）

2. 体外达到I/R保护作用

   • 模拟缺血再灌注模型中，豨莶精醇显著恢复心肌细胞活力。
   • ROS水平检测显示Dar能抑制I/R引起的细胞内氧化应激。
   • TUNEL染色及LDH释放实验提示Dar降低心肌细胞凋亡和细胞膜损伤。（插图：Fig2，体外I/R模型中豨莶精醇减轻心肌细胞损伤的数据）

3. 豨莶精醇改善MI模型心脏功能

   • 成人小鼠永久冠状动脉结扎构建MI模型，Dar腹腔注射10 mg/kg，连续10天，共5次。
   • 生存曲线无显著差异，保证安全性。
   • 超声心动图显示Dar组7-28天内射血分数（EF）和收缩末期缩短分数（FS）均显著提升。
   • Masson染色显示Dar显著减少心肌纤维化面积。
   • 纤维化相关基因α-SMA与Col-3表达下调。
   • Bax/Bcl2蛋白表达比例下降，提示降低凋亡。
   • 心重体重比（HW/BW）降低，缓解病理增生。（插图：Fig3-4，MI模型中的心脏结构与功能评估）

4. 豨莶精醇对I/R模型的保护

   • 给予豨莶精醇预处理（10 mg/kg，每3天一次，连续1周），随后进行45分钟缺血再灌注。
   • 豨莶精醇显著改善24小时后的心脏功能，肢体剪切功能提升。
   • TTC染色显示豨莶精醇显著减少梗死面积。
   • 组织学H&E染色显示心肌变性、坏死减轻。（插图：Fig5，I/R模型治疗效果）

5. 网络药理学及分子靶点验证

   • 利用SwissTargetPrediction、PharmMapper等数据库预测豨莶精醇靶点390个，与1071个缺血性心脏疾病(IHD)相关靶点重叠123个。
   • PPI网络识别出26个关键靶点，包含AKT1、MMP9、CASP3等。
   • KEGG富集显示PI3K-AKT信号通路显著。
   • 自由能分子对接显示Dar与AKT1结合能最低（-9.1 kcal/mol），形成氢键及范德华作用。
   • Western blot结果显示dar处理组心肌组织中磷酸化AKT1（p-AKT1）增加，证明信号激活。（插图：Fig6-7，网络药理分析与西方印迹实验）

研究意义与展望

本研究首次通过天然产物库筛选鉴定出由中药Herba Siegesbeckiae提取的Darutigenol，作为一种有效的心肌保护小分子，其通过激活AKT1通路，减轻心肌细胞缺血及缺血再灌注损伤，最终缓解纤维化和心力衰竭，为心肌梗死修复提供了新的思路。不同于传统心血管药物多聚焦血管舒张及抗血小板，Dar明显改善了心肌细胞命运，发挥细胞保护和促进再生的作用。

PI3K-AKT信号通路在心脏细胞生存、增殖及代谢中起核心调节作用，其缺陷与心衰等心脏病变密切相关。本研究证实Dar靶向AKT1并促进其磷酸化，激活通路是其抗心肌损伤关键机制。虽然Dar未能显著激活成年心肌细胞增殖，但减轻凋亡和抑制纤维化已能显著改善心功能，提供潜在协同治疗价值。

未来研究可聚焦于Dar与其他心肌再生途径联用的疗效探索，针对AKT通路进一步优化化合物结构提升活性，动物大样本及大动物模型验证其安全性与有效性，以及探索在人源化心肌细胞及类器官中的治疗潜力，为临床应用奠定基础。该研究也强调了基于传统中药资源结合现代网络药理学与高通量筛选的新药开发有效策略，具有广泛推广价值。

梅斯编辑点评

梅斯小编认为，这项研究利用天然产物库筛选成功鉴定了豨莶精醇这一具有潜力的心肌保护剂，其突出亮点在于结合体内外模型及网络药理学多维验证，系统揭示了作用靶点AKT1及机制。研究在促进心肌细胞存活、抗氧化应激及抑制凋亡方面均有突出表现，尤其在临床上尚缺乏能直接促进心肌保护和再生的药物背景下，Dar展示出极大研发潜力。未来，该方向可以进一步与其他信号通路及细胞转化技术相结合，探索更完备的心肌修复策略。此外，根据天然药物结构优化提高药代动力学性能和生物利用度，也值得关注。希望更多的转化医学团队可以利用此类系统化筛选策略，推动中药天然产物向临床药物转化。

原始出处：

Liu K, Zheng L, Huang QY, et al. Natural product library screening identifies Darutigenol for the treatment of myocardial infarction and ischemia/reperfusion injury. Chinese Medicine. 2025;20:90. https://doi.org/10.1186/s13020-025-01141-x