山奈酚通过促进 GSDME 的 O-GlcNAcylation 抑制心肌细胞焦亡改善急性心肌梗死的机制研究

《BMC Pharmacology and Toxicology》：Kaempferol inhibits cardiomyocyte pyroptosis via promoting O-GlcNAcylation of GSDME and improved acute myocardial infarction

急性心肌梗死（AMI）严重威胁人类健康，机制不明。研究人员开展山奈酚对 AMI 作用的研究，发现山奈酚可减轻 H/R 诱导的心肌损伤，抑制细胞焦亡，通过促进 O-GlcNAcylation 发挥作用，为 AMI 治疗提供新方向。

　　急性心肌梗死（AMI）是全球范围内常见且致命的心血管疾病，其发病率呈上升趋势，给公共卫生系统带来沉重负担。尽管诊断技术有所进步，但 AMI 仍存在诊断不足的问题，且常与其他心血管疾病共存并相互加重病情。目前，AMI 的发病机制尚不明确，因此，寻找有效的预防措施和治疗药物迫在眉睫。

山奈酚（Kaempferol）是一种广泛存在于植物中的天然黄酮类化合物，具有多种药理作用，在心血管疾病方面展现出一定的保护潜力，然而其具体的分子机制尚未完全阐明。焦亡（Pyroptosis）作为一种炎症介导的程序性细胞死亡方式，在 AMI 的病理发展过程中扮演着重要角色，抑制焦亡有望减轻 AMI 引起的心肌损伤。鉴于此，来自湖州市第三人民医院重症医学科的研究人员 Jie Zhou、Huifei Zhou、Jianfeng Zhu 和 Shunjin Fang 开展了相关研究，旨在探究山奈酚对心肌细胞焦亡的影响及其潜在的药物作用机制，该研究成果发表于《BMC Pharmacology and Toxicology》 。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先构建了缺氧 / 复氧（H/R）模型模拟体外心肌缺血，以及通过左冠状动脉前降支（LAD）结扎建立 AMI 小鼠模型。利用细胞转染技术沉默或上调 O-GlcNAc 转移酶（OGT）的表达。采用多种检测技术，如蛋白质免疫印迹法（Western blot）检测相关蛋白表达水平，实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）检测基因表达，酶联免疫吸附测定（ELISA）检测心肌损伤标志物和细胞因子浓度，流式细胞术检测细胞焦亡率，还运用了分子对接和表面等离子共振（SPR）分析探究分子间相互作用 。

研究结果如下：

• 山奈酚减轻 H/R 诱导的心肌细胞焦亡：研究人员用 H/R 处理 H9c2 细胞模拟 AMI 损伤，再用不同浓度的山奈酚刺激。结果显示，H/R 损伤导致细胞活力下降，乳酸脱氢酶（LDH）释放增加，而山奈酚（10 μM 和 20 μM）能显著提高细胞活力，降低 LDH 活性。同时，山奈酚可恢复被 H/R 促进释放的白细胞介素 - 1β（IL-1β）和白细胞介素 - 18（IL-18）的水平，降低细胞焦亡率，抑制 NLRP3 炎症小体、活性半胱天冬酶 1（caspase 1）和 Gasdermin D N 端结构域（GSDMD-N）的表达，表明山奈酚能减轻 H/R 诱导的细胞焦亡。
• 山奈酚促进 H/R 处理的心肌细胞中 OGT 介导的 O-GlcNAcylation：由于 O-GlcNAcylation 参与心肌损伤，研究人员进一步探究山奈酚在其中的作用。Western blot 结果显示，H/R 处理的 H9c2 细胞中 O-GlcNAcylation 水平低于对照组，山奈酚能显著提升其水平。同时，H/R 导致 OGT 水平下降、O-GlcNAcase（OGA）表达升高，山奈酚仅能逆转 OGT 的下调，对 OGA 表达无影响。分子对接和 SPR 分析表明，山奈酚能与 OGT 有效结合，提示 OGT 介导了山奈酚在 O-GlcNAcylation 中的调节作用。
• 敲低 OGT 逆转山奈酚对 H/R 诱导的焦亡的抑制作用：为确定 OGT 在山奈酚作用中的参与情况，研究人员在 H/R 诱导的 H9c2 细胞中沉默 OGT 后用山奈酚处理。结果发现，敲低 OGT 可缓解山奈酚对 LDH 活性、IL-1β 和 IL-18 分泌的抑制作用，消除山奈酚对 caspase 1 激活和细胞焦亡率的影响，还能逆转山奈酚对 NLRP3、caspase 1-p20 和 GSDMD-N 水平的抑制作用，说明山奈酚通过增强 OGT 表达发挥对 H/R 处理的 H9c2 细胞的心脏保护作用。
• OGT 通过增加 GSDME 的 O-GlcNAcylation 抑制其切割：研究人员通过过表达或敲低 OGT，发现 OGT 可促进 GSDME 的 O-GlcNAcylation，且在 T94 位点突变会显著降低相关 O-GlcNAcylation 水平，增加 GSDME 的切割。此外，过表达 OGT 促进 GSDME 磷酸化，降低 GSDME-N 的表达，敲低 OGT 则产生相反结果，表明 OGT 通过促进 GSDME 的 O-GlcNAcylation 诱导其磷酸化，从而抑制 GSDME 的切割。
• 山奈酚在体内减轻 AMI 进展：研究人员建立 AMI 小鼠模型，发现模型小鼠心肌组织中 LDH、肌酸激酶同工酶 MB（CK-MB）和心肌肌钙蛋白 I（cTnI）水平升高，心脏功能下降。给予山奈酚处理后，这些指标显著降低，心脏功能得到改善。H&E 染色显示，山奈酚可减轻心肌组织损伤，降低 NLRP3 和 GSDME-N 的蛋白水平，增加 OGT 水平和 GSDME 的磷酸化水平。

研究结论和讨论部分指出，本研究证实山奈酚通过促进 OGT 介导的 GSDME 的 O-GlcNAcylation 和磷酸化，抑制焦亡，减轻 H/R 诱导的损伤，缓解小鼠 AMI 的进展。这一研究结果阐明了山奈酚在 AMI 中的新调控机制，为其在心血管疾病临床应用提供了理论依据。不过，本研究也存在一定局限性，如使用的 H9c2 成肌细胞系与心肌细胞存在差异，后续需用原代分离的心肌细胞进一步验证结论 。总体而言，该研究为 AMI 的治疗提供了新的潜在治疗策略和理论基础，具有重要的科学意义和临床应用前景。