《Experimental Eye Research》：Honokiol (HNK) accelerates corneal epithelial wound healing by promoting HMGCS2-mediated mitochondrial metabolic homeostasis
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Honokiol通过靶向HMGCS2增强线粒体功能促进角膜上皮再生研究
王晓|陈佳欣|陈曦|黄宇凯|李艳|邱瑾|陈浩婷|穆晴晴|庄洁洁|罗一奇|陈泰伟|于娜|陈佩|杨颖|赖伟|庄静
中山眼科中心眼科国家重点实验室，中山大学，广州，510060，中国
摘要
角膜上皮再生对于损伤后恢复眼表功能至关重要。本研究探讨了honokiol（HNK）在促进角膜上皮修复方面的治疗潜力及其分子机制。利用小鼠角膜上皮清创模型，我们观察到HNK加速了伤口愈合，并上调了受损角膜中的KRT12和Ki67表达。体外实验中，HNK显著增强了人角膜上皮细胞（HCE-T）的增殖和迁移能力（通过CCK-8和划痕试验验证）。批量RNA测序发现了HNK处理后差异表达的基因，随后的生物信息学分析表明线粒体酶3-羟甲基戊二酰辅酶A合成酶2（HMGCS2）是关键介质。HMGCS2作为3-羟甲基戊二酰辅酶A合成酶的线粒体异构体，在脂质衍生的ATP生成和酮体生成中起着关键调节作用。基因干扰和线粒体活性测定证实，HNK通过靶向HMGCS2并增强线粒体功能来促进角膜上皮修复。这些发现表明，HNK通过依赖线粒体的机制促进角膜伤口愈合，为眼表再生提供了潜在的治疗策略。
引言
角膜是一种无血管且透明的眼部组织，通过精确地将入射光聚焦在视网膜平面上，作为视觉系统的主要折射部件（Wu等人，2024年）。作为最外层的眼表，角膜具有双重生理功能：光学折射和防止环境病原体及化学损伤的机械保护（Meek和Knupp，2015年；Koh等人，2021年）。角膜屏障的结构完整性可能因多种因素而受损，包括创伤性损伤、病理状况和医源性干预（Dang等人，2022年；Mohan等人，2022年）。值得注意的是，激光角膜磨镶术（LASIK）或光折射性角膜切除术（PRK）等外科手术会破坏角膜结构（Lee等人，2005年；Azar和Farah，1998年）。目前的治疗策略，如人工泪液、抗生素预防和抗炎药物，主要旨在缓解症状，而非主动促进上皮再生（Dang等人，2022年；Krolo等人，2024年；Algarni等人，2022年）。因此，迫切需要开发能够特异性促进上皮细胞增殖并加速伤口愈合的眼药水。
许多具有显著治疗效果的生物活性化合物已被确定为促进上皮再生的有希望的候选物质。Honokiol（HNK）是一种从中药Magnolia officinalis树皮中提取的双酚类植物化学物质，已被广泛报道具有多种生物活性，包括强效的抗炎、抗菌、抗氧化和免疫调节作用（Rauf等人，2021年；Wang等人，2022年；Seo等人，2023年）。HNK具有广谱的药理效应和治疗潜力，并且安全性良好（Faysal等人，2023年；Chen等人，2021年；Zheng等人，2023年）。先前的一项研究证实，基于Honokiol的水凝胶可以通过调节全层皮肤缺损模型中的巨噬细胞极化来促进伤口愈合（Wei等人，2023年）。然而，其具体的治疗功效以及参与角膜上皮伤口愈合的精确分子途径仍不清楚。
在本研究中，我们开发了一种含有HNK的阳离子纳米脂质体眼药水配方，该配方在体内实验中显示出有效的促进角膜伤口愈合的效果。HNK处理增强了角膜上皮细胞的增殖和迁移能力，并在体外实验中加强了细胞间连接。为了进一步阐明HNK在角膜伤口愈合中的具体基因调控靶点，我们对用Honokiol或载体处理的小鼠角膜进行了批量RNA测序。结合体外和体内实验的生物信息学分析证实，线粒体酶3-羟甲基戊二酰辅酶A合成酶2（HMGCS2）参与了这一过程。基因干扰和功能分析表明，HMGCS2是一种上游调节因子，通过增强线粒体活性来促进上皮再生和伤口愈合。此外，线粒体标志物和腺苷5′-三磷酸（ATP）水平的测量进一步支持了这一机制。因此，据我们所知，本研究揭示了Honokiol通过靶向关键线粒体蛋白Hmgcs2来促进角膜上皮伤口愈合的机制。
动物模型伦理声明
本研究中使用的动物模型来自中山大学中山眼科中心的眼科动物实验室（广州，中国）。动物福利符合中山眼科中心机构动物护理和使用委员会的指导方针（许可证编号：SYXK [YUE] 2024-016和2020-155）以及视觉和眼科研究协会关于在眼科和视觉研究中使用动物的声明。所有动物均
负载Honokiol的纳米脂质体的表征
负载Honokiol的纳米脂质体的表征见图S1，包括电子显微镜图像、流体力学直径测量和ζ电位分析。如图所示，负载Honokiol的纳米脂质体粒径约为200纳米，分布均匀且无聚集现象。流体力学直径主要集中在200纳米左右，这一临界值使其能够有效穿透角膜上皮屏障。测得的ζ电位
讨论
角膜上皮屏障的结构完整性是眼表的关键组成部分，可能因多种因素而受损（Kaur等人，2023年）。角膜上皮损伤通常表现为畏光、持续疼痛、视力下降、易感染等症状，在严重情况下可能导致角膜溃疡或穿孔（Yu等人，2022年；Ljubimov和Saghizadeh，2015年）。因此，
CRediT作者贡献声明
王晓：撰写初稿、可视化、验证、监督、资金获取、正式分析。陈佳欣：撰写初稿、可视化、验证、方法学、研究。陈曦：方法学、研究、资金获取。黄宇凯：可视化、验证、研究、正式分析。李艳：可视化、验证。邱瑾：资源准备、方法学、正式分析。陈浩婷：方法学、研究、正式分析。穆晴晴：
致谢
本工作得到了国家自然科学基金的支持[资助编号：82401208, 82472143, 82372131]
