主题：【分享】【金秋计划】葛根素增强SIRT5去琥珀酰化酶活性缓解急性肝损伤后的线粒体氧化应激

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发表于：2024/09/10 13:14:28 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

对乙酰氨基酚（APAP）过量是药物性肝损伤的主要原因。Sirtuins 5（SIRT5）与各种肝脏疾病的发展有关。然而，其在 APAP 诱发的急性肝损伤（AILI）中的作用仍不清楚。SIRT5在AILI中显著下调，并且SIRT5耗竭加剧了体内和体外的线粒体氧化应激。从机制上讲，SIRT5在对乙醛脱氢酶2（ALDH2）的K385位点进行去琥珀酰化，从而保持ALDH2的酶活性，进而抑制炎症和线粒体氧化应激。此外，研究发现葛根素（puerarin）可促进SIRT5去琥珀酰化酶活性并缓解AILI。
1、AILI 中肝细胞SIRT5表达显著下调

作者首先通过RNA测序发现APAP处理后，肝脏组织中 SIRT5 表达显著下调。进一步验证SIRT5参与AILI，发现APAP处理的小鼠血清ALT和AST水平均不同程度升高，且qPCR、Western blott和免疫组化检测显示APAP处理后肝脏中SIRT5下调，表明SIRT5是AILI发展的关键介质
2、SIRT5 改善APAP诱导的肝毒性

作者构建了SIRT5-KO小鼠和AAV介导的肝脏特异性SIRT5过表达小鼠，以进一步研究SIRT5在AILI中的作用。结果显示APAP处理后WT小鼠血清ALT和AST水平显著升高，且SIRT5-KO小鼠的血清ALT和AST水平升高更为明显，肝脏坏死显著加重，肝细胞死亡率更高，而SIRT5过表达显著改善APAP引起的肝脏损伤，肝细胞死亡率显著降低，结果表明 SIRT5 可减轻 APAP 诱导的肝毒性

3、SIRT5抑制APAP诱导的肝脏炎症

多项研究表明APAP 引起的肝毒性与炎症密切相关。作者发现接受APAP处理的SIRT5-KO小鼠CD11b和Ly6g阳性炎症细胞数量显著增加，肝脏中炎症细胞因子的水平显著升高，且NF-κB 信号的激活增加，而肝脏特异性SIRT5过表达小鼠则相反，这些结果表明SIRT5可抑制APAP诱导的AILI肝脏炎症

4、SIRT5 抑制AILI 中APAP诱导的线粒体氧化应激

在AILI过程中，细胞色素P450酶产生过量的毒性反应代谢物NAPQI，消耗GSH并与线粒体蛋白共价结合形成APAP加合物，导致线粒体功能障碍、ROS产生和线粒体细胞死亡因子的释放，最终导致肝细胞死亡。作者研究了SIRT5 KO或过表达对APAP诱导的线粒体氧化应激的影响，体内和体外实验结果表明SIRT5抑制了AILI期间的线粒体氧化应激

5、SIRT5缺乏导致AILI中蛋白质琥珀酰化全面增加

鉴于SIRT5在去琥珀酰化中的作用明确，作者采用LC-MS/MS分析了APAP处理的WT和SIRT5-KO小鼠肝脏中的琥珀酰化。结果显示共有465种蛋白质中的953个位点表现出差异琥珀酰化，其中359种蛋白质中的802个位点显示琥珀酰化水平增加，而106种蛋白质中的151个位点显示琥珀酰化水平降低，结果表明SIRT5缺陷导致AILI中蛋白质琥珀酰化整体增加，这在体内和体外得到了进一步的验证

6、SIRT5在K385残基处使ALDH2去琥珀酰化

SIRT5缺乏导致参与线粒体氧化应激的关键酶ALDH2的琥珀酰化显著上调。进一步探索SIRT5调控ALDH2琥珀酰化的具体分子机制，免疫荧光发现SIRT5与ALDH2共定位，免疫共沉淀实验表明SIRT5与ALDH2互作，且SIRT5敲除显著上调了体内和体外ALDH2的琥珀酰化水平，但对ALDH2的总蛋白浓度没有影响，相反SIRT5过表达显著降低ALDH2的琥珀酰化水平。进一步检测发现SIRT5缺乏会抑制ALDH2的酶活性，而SIRT5过表达会增加ALDH2的活性。

LC-MS/MS显示ALDH2中三个位点（K370、K377、K385）琥珀酰化显著增加，其中K370和K385在不同物种中高度保守，作者通过将赖氨酸（K）突变为谷氨酸（E）模拟琥珀酰化，将K突变为精氨酸（R）模拟去琥珀酰化，发现K385是ALDH2上的关键琥珀酰化位点，且K385而非K370的琥珀酰化影响ALDH2的酶活性。此外，SIRT5主要通过对ALDH2在K385残基上的去琥珀酰化来减轻AILI

7、ALDH2在K385残基处的去琥珀酰化可保护小鼠免受 AILI的侵害

为了研究ALDH2-K385去琥珀酰化在AILI中的作用，作者建立了AAV-GFP、AAV-ALDH2-WT和AAV-ALDH2-385K-E过表达转染小鼠，并对其进行APAP处理。结果显示APAP 给药增加ALDH2的琥珀酰化，而ALDH2-385K-E小鼠肝脏中ALDH2的琥珀酰化程度低于ALDH2-WT小鼠。此外，在APAP给药后，ALDH2-385K-E小鼠的转氨酶水平、肝坏死面积和肝细胞死亡增加，线粒体氧化应激和炎症加重。数据表明ALDH2在K385的去琥珀酰化可保护小鼠免受AILI的侵害

8、K385 位点ALDH2去琥珀酰化介导SIRT5对AILI的保护作用

为了研究SIRT5对ALDH2去琥珀酰化在体内AILI中的作用，作者通过尾静脉注射表达 AAV-GFP、AAV-ALDH2-WT或AAV-ALDH2-385K-E的相关AAV，在SIRT5-KO小鼠中过表达各种形式的ALDH2，这些小鼠随后接受APAP治疗。结果显示SIRT5缺乏显著升高血清转氨酶水平，在APAP处理后引起坏死和肝细胞死亡，而 ALDH2-WT的过表达显著改善了肝损伤。此外，ALDH2-WT小鼠的肝脏氧化和炎症明显减少，但ALDH2-385KE小鼠的肝脏氧化和炎症没有减少，数据表明ALDH2在K385处的去琥珀酰化介导了SIRT5对AILI的保护作用

9、葛根素促进SIRT5减轻AILI

为探究SIRT5激动剂对AILI的治疗作用，作者通过虚拟筛选寻找能与SIRT5结合的天然化合物。根据对接结果筛选出10个亲和能最低的化合物，进一步考察其对SIRT5去琥珀酰化酶活性的影响，其中葛根素对SIRT5去琥珀酰化酶活性的提高最为显著。分子对接分析显示SIRT5能与葛根素结合，分子动力学模拟在原子水平上证实了SIRT5-葛根素复合物的结合稳定性和动力学。接着在体内验证了葛根素对APAP诱导的肝损伤的影响，发现葛根素组在APAP刺激后血清AST和ALT水平降低，肝脏坏死和肝细胞死亡减少，APAP 诱导的氧化应激和炎症明显被抑制。结果表明葛根素通过药理学激活SIRT5减轻AILI，提示葛根素是临床治疗AILI的一种有前途的药物

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