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Sci Adv (IF=13.9)|黄连碱瞄准MASH关键蛋白AKR1B10:变构增强TRIM29互作,加速泛素化降解!(叶小利等团队—西南大学)

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2026年8月7日,西南大学李学刚、马航、叶小利团队联合厦门大学陶荣坤团队等,在Science Advances (中科院1区,IF=13.9)在线发表题为“TRIM29-dependent AKR1B10 degradation ameliorates MASH”的研究论文。该文于2025年9月1日投稿,2026年7月2日接收,并于2026年8月7日正式发表。论文共同第一作者为Zhengcai Ma、Juan Li和Xiaoduo Li,通讯作者为李学刚、陶荣坤、马航和叶小利。 西南大学李学刚团队长期围绕黄连资源开发及活性成分开展研究,马航主要从事黄连等传统道地药材的物质基础和作用机制研究。

Science Advances通常被称为《Science》的子刊或姊妹刊,是美国科学促进会(AAAS)推出的综合性开放获取期刊。它延续了《Science》对研究创新性和广泛科学影响力的重视,覆盖生命科学、医学、材料、化学、物理及工程等领域。虽然国内常称其为“Science 子刊”,但它具有独立的编辑和审稿体系。(年发文量 3092 篇,版面费33425 元)

Advanced Science属于 Wiley 的Advanced 系列期刊群,与《Advanced Materials》等期刊同属一个出版品牌。国内有时将其笼统称为“Advanced Materials 子刊”或“AM 系列子刊”,但严格来说,它并不是《Advanced Materials》直接派生的子刊,而是 Advanced 期刊矩阵中的独立综合性开放获取旗舰期刊,主要发表材料、生命医学、化学、物理和工程等领域的高水平交叉研究。(年发文量 4945 篇,版面费45445 元)

概括来说,Science Advances 更接近《Science》体系下的综合性开放获取子刊;Advanced Science 则是 Wiley Advanced 期刊群中的综合性旗舰刊,而不是传统意义上的单一母刊子刊。


代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(metabolic dysfunction-associated steatohepatitis,MASH)是代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)的进展形式,其核心病理改变包括肝脂质沉积、炎症和纤维化。虽然近年来MASH药物研发取得进展,但其复杂的疾病机制仍提示需要寻找新的可干预靶点。该研究将目光聚焦于醛酮还原酶家族1成员B10(aldo-keto reductase family 1 member B10,AKR1B10),发现其不仅是MASH相关标志物,更可能是直接参与疾病进展的关键蛋白。

研究首先在人肝组织和血清样本中发现,AKR1B10随肝脏炎症和纤维化程度增加而升高。进一步在高脂高胆固醇(HFHC)饮食诱导的小鼠模型中敲除Akr1b10,可显著减轻肝脂肪变、炎症和纤维化,同时改善多项肝损伤及代谢指标。

机制研究进一步筛选出三联基序蛋白29(tripartite motif protein 29,TRIM29)。TRIM29作为E3泛素连接酶,可直接结合AKR1B10,并促进其泛素化及蛋白酶体降解。研究将AKR1B10上的K169和E308确定为与TRIM29相互作用的重要残基,并发现泛素K33连接在TRIM29介导的AKR1B10泛素化中发挥关键作用。肝脏中过表达TRIM29能够降低AKR1B10蛋白水平,并改善HFHC诱导的小鼠MASH表型。

研究的另一亮点来自黄连天然成分——黄连碱(coptisine,COP)。研究发现,COP能够直接结合AKR1B10并改变其构象,以变构方式增强TRIM29与AKR1B10之间的相互作用,从而加速AKR1B10泛素化和蛋白酶体降解。在MASH小鼠中,COP可改善肝脂质沉积、炎症和纤维化;进一步提高肝脏TRIM29表达后,COP对AKR1B10的下调以及相应病理表型改善更加明显。

总体而言,该研究构建了一个“TRIM29—AKR1B10蛋白降解轴”,并将传统天然产物黄连碱与这一内源性蛋白质量控制机制连接起来:COP并非简单抑制AKR1B10,而是通过增强其与E3泛素连接酶TRIM29的结合,促进致病相关蛋白清除。研究为从靶向蛋白降解角度理解和干预MASH提供了新的实验依据。

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【摘 要】

代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(metabolic dysfunction-associated steatohepatitis,MASH)是一种常见且可能危及生命的肝脏疾病,目前有效治疗手段仍较有限,因此亟需发现新的分子靶点和有效的药理学干预手段。

本研究鉴定出醛酮还原酶家族1成员B10(aldo-keto reductase family 1 member B10,AKR1B10)是MASH的重要特征分子。AKR1B10在患者肝组织和血清中的表达均升高,并与疾病严重程度密切相关。

在小鼠中遗传性敲除Akr1b10,可显著减轻高脂高胆固醇(high-fat/high-cholesterol,HFHC)饮食诱导的肝脂肪变、炎症和纤维化。

机制研究发现,三联基序蛋白29(tripartite motif protein 29,TRIM29)可作为E3泛素连接酶直接结合AKR1B10,促进其泛素化和蛋白酶体降解,从而减轻MASH进展。

进一步研究发现,天然化合物黄连碱(coptisine,COP)可通过变构作用促进TRIM29与AKR1B10之间的相互作用,加速AKR1B10降解,并在MASH小鼠中表现出良好的疾病改善作用。此外,过表达Trim29能够进一步增强COP介导的MASH改善效果。

综上,本研究揭示TRIM29/AKR1B10轴是一条具有潜在药物干预价值的信号通路,并提示黄连碱可能成为值得进一步研究的MASH候选干预化合物。

01

研究背景及科学问题

代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)是代谢功能障碍相关脂肪性肝病(metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease,MASLD)谱系中一种严重且进行性发展的慢性肝病。随着肥胖和2型糖尿病流行,MASH已成为日益突出的全球健康问题。

MASH的核心病理特征包括肝脏脂质蓄积、小叶炎症和肝细胞气球样变,这些变化共同推动肝纤维化进展。如果不能得到有效干预,MASH可逐渐发展为不同程度的肝纤维化乃至肝硬化,并显著增加肝细胞癌和肝脏相关死亡风险。

目前已有多种MASH治疗策略进入临床研究阶段,包括近年来获批的甲状腺激素受体β(thyroid hormone receptor β,THRβ)激动剂resmetirom。然而,由于MASH发病机制复杂,并且候选药物可能存在疗效或安全性方面的局限,因此进一步阐明MASH的致病机制并寻找新的治疗靶点仍十分重要。

醛酮还原酶家族1成员B10(AKR1B10)近年来被认为可能是MASH发生发展的重要介质。AKR1B10最初作为早期肝细胞癌的生物标志物受到关注,之后越来越多研究发现,其在人体MASLD相关数据集中持续升高,并与疾病严重程度高度相关。

多组学研究还将AKR1B10鉴定为高风险脂肪性肝炎特征的重要组成部分,而抑制AKR1B10能够在临床前模型中减轻脂肪变、炎症和纤维化。因此,AKR1B10被认为是一个具有潜力的MASH干预靶点。

然而,目前对于AKR1B10如何受到泛素化及降解调控仍知之甚少。泛素化通路异常已被证实参与MASH等多种代谢疾病。例如,部分三联基序(TRIM)家族蛋白能够通过促进特定蛋白泛素化而减轻MASH,但此前尚未发现能够直接调控AKR1B10降解的特异性TRIM蛋白。

本研究鉴定TRIM29是MASH中调控AKR1B10稳定性的关键分子。TRIM29可直接与AKR1B10相互作用,并促进其通过泛素介导的途径降解。

在小鼠肝脏中过表达TRIM29,可显著降低AKR1B10蛋白水平,进而减少肝脏脂质积聚和纤维化。

研究还发现,与小檗碱(berberine,BBR)具有相似结构骨架的天然化合物黄连碱(COP),能够作为一种变构调节剂增强TRIM29与AKR1B10之间的相互作用,从而加速AKR1B10降解,并在体内产生明显的抗MASH作用。

因此,本研究将TRIM29/AKR1B10轴确定为MASH中一条值得关注的潜在治疗通路。

02

重要发现及亮点

AKR1B10随MASH严重程度升高,敲除Akr1b10可减轻疾病表型

研究首先分析不同临床肝病阶段的AKR1B10表达情况。免疫组织化学结果显示,随着炎症和纤维化程度加重,患者肝组织AKR1B10水平显著升高;与作为对照的肝囊肿组织相比,肝细胞癌组织中的AKR1B10表达最高。

与组织结果一致,不同MASLD阶段患者血清AKR1B10水平均明显高于健康人群。

为直接验证AKR1B10在MASH中的作用,研究构建Akr1b10纯合敲除和杂合敲除小鼠,并给予HFHC饮食。

在食物和饮水摄入量没有明显差异的情况下,与野生型及杂合敲除小鼠相比,Akr1b10纯合敲除小鼠体重增加明显减少,附睾白色脂肪组织(epididymal white adipose tissue,eWAT)重量和肝重量也更低。

与此同时,Akr1b10纯合敲除小鼠的血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)和总胆固醇(TC)均明显下降,葡萄糖耐量和胰岛素敏感性也得到改善。

组织学结果进一步证实这一保护表型。与HFHC野生型和杂合敲除小鼠相比,Akr1b10纯合敲除小鼠肝组织中的脂质空泡显著减少,油红O染色显示脂质沉积下降;Masson和Sirius Red染色显示肝纤维化明显减轻;CD11b和F4/80免疫荧光则显示肝脏炎症细胞浸润减少。

研究进一步探讨MASH中AKR1B10积聚的原因。HFHC小鼠肝组织中AKR1B10蛋白明显升高,但其泛素化水平显著降低。

在棕榈酸/油酸(PAOA)诱导的HepG2细胞中也观察到AKR1B10升高。加入蛋白酶体抑制剂MG132后AKR1B10进一步积聚,而溶酶体抑制剂氯喹(CQ)没有产生相同作用,提示MASH中AKR1B10的积聚主要与蛋白酶体介导的降解异常有关。


图1:AKR1B10介导MASH进程并受到泛素化调控。(A)人肝组织样本中AKR1B10的表达,比例尺=50 μm。(B)人血清样本中AKR1B10水平。(C)Akr1b10敲除小鼠HFHC模型实验流程图。(D、E)Akr1b10纯合敲除Akr1b10(−/−)、杂合敲除Akr1b10(+/−)雄性小鼠及HFHC模型小鼠的体重和附睾白色脂肪组织(eWAT)变化,n=6。(F)Akr1b10敲除及HFHC模型小鼠肝重量变化,n=6。(G)Akr1b10敲除及HFHC模型小鼠肝重/体重比变化,n=6。(H、I)Akr1b10敲除及HFHC模型小鼠血清ALT和AST水平,n=6。(J)Akr1b10敲除及HFHC模型小鼠血清总胆固醇(TC)水平,n=6。(K、O)小鼠肝组织切片H&E和油红O染色并进行统计定量,比例尺=100 μm。(L、P、Q)小鼠肝组织Masson染色和Sirius Red染色,并进行统计定量,比例尺分别为50 μm和100 μm。(M、N、R、S)小鼠肝组织CD11b和F4/80免疫荧光染色并进行统计定量,n=6,比例尺=50 μm。(T)小鼠肝组织Western blot(WB)检测,n=3。(U)HepG2细胞诱导后给予MG132和CQ处理,并进行WB检测,n=3。数据以均值±标准差表示。与ND组相比,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001;与WT HFHC组相比,<0.05,#<0.01,##<0.001。IHC:免疫组织化学;ns:差异无统计学意义。

TRIM29是介导AKR1B10泛素化和蛋白酶体降解的E3连接酶

为寻找调节AKR1B10泛素化的蛋白,研究在过表达3×Flag-AKR1B10的HEK293T细胞中开展免疫共沉淀(Co-IP)联合液相色谱-质谱(LC-MS)分析。

研究将具有至少5条特异性肽段的AKR1B10相互作用蛋白与E3泛素连接酶数据库进行交集,筛选出RACK1、TRIM29和PARP1三个候选分子。

进一步Co-IP验证显示,AKR1B10能够与TRIM29和PARP1结合,但未观察到与RACK1的明显结合。

随后在HepG2细胞中检测内源性蛋白相互作用。结果明确证实AKR1B10与内源性TRIM29结合,而与内源性PARP1和RACK1的相互作用较弱。此外,AKR1B10与去泛素化酶USP10之间也没有明显相互作用。因此,研究选择TRIM29进行后续机制分析。

在HEK293T和HepG2细胞中共同过表达TRIM29和AKR1B10后,AKR1B10蛋白水平明显下降;加入MG132可大幅逆转这种下降,说明TRIM29主要通过蛋白酶体途径促进AKR1B10降解。

敲低HepG2细胞内源性TRIM29可增加AKR1B10,而逐渐提高HEK293T细胞中TRIM29表达量则可剂量依赖性降低AKR1B10蛋白。上述结果支持TRIM29是调控AKR1B10稳定性的关键负调节因子和E3泛素连接酶。


图2:TRIM29是介导AKR1B10泛素化的E3连接酶。(A)Co-IP联合LC/MS技术方案示意图。(B)SDS-PAGE验证Co-IP结果。(C)LC-MS鉴定所得、特异性肽段数量大于5的蛋白与E3泛素连接酶数据库取交集。(D)Western blot验证筛选出的候选蛋白。(E)HEK293T细胞中过表达TRIM29对过表达AKR1B10的影响。(F)HepG2细胞中过表达TRIM29对过表达AKR1B10的影响。(G)HepG2细胞中使用shTRIM29敲低内源性TRIM29后对AKR1B10表达量的影响,并进行统计定量,n=3个生物学重复。(H)HEK293T细胞中梯度过表达TRIM29对AKR1B10的影响,并进行统计定量,n=3个生物学重复。MS/MS:串联质谱;m/z:质荷比;IgG:免疫球蛋白G;sh:短发夹RNA;NC:阴性对照;I.B.:免疫印迹。

TRIM29与AKR1B10直接发生高亲和力相互作用

为验证TRIM29和AKR1B10之间是否直接相互作用,研究在HEK293T细胞中共同转染Myc-TRIM29和Flag-AKR1B10,并进行双向Co-IP。

使用抗Myc抗体进行免疫沉淀可以检测到Flag-AKR1B10;反过来,使用抗Flag抗体进行免疫沉淀也能够富集Myc-TRIM29,证实二者存在双向相互作用。

在HepG2细胞中重复实验同样发现,外源性Myc-TRIM29和Flag-AKR1B10均能够共沉淀相应内源性蛋白,提示这一相互作用同样存在于肝细胞背景中。

进一步采用细菌表达的纯化蛋白开展体外pull-down实验,同样证实TRIM29和AKR1B10能够直接结合。表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)测得二者解离常数Kd为7.45×10⁻⁷ M,提示具有较高结合亲和力。

研究还采用基于SNAP的双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)系统,在活细胞中观察TRIM29与AKR1B10相互作用。最佳标签组合产生明显荧光信号,且免疫荧光显示两种蛋白的相互作用主要位于细胞质。

综合Co-IP、体外pull-down、SPR及活细胞BiFC结果,TRIM29与AKR1B10之间存在直接且较高亲和力的相互作用。


图3:AKR1B10与TRIM29之间的直接相互作用。(A)Myc-TRIM29 pull-down后通过Western blot检测Flag-AKR1B10。(B)Flag-AKR1B10 pull-down后通过Western blot检测Myc-TRIM29。(C)Myc-TRIM29 pull-down后通过Western blot检测内源性AKR1B10。(D)Flag-AKR1B10 pull-down后通过Western blot检测内源性TRIM29。(E)GST-AKR1B10 pull-down后通过Western blot检测内源性TRIM29。(F)过表达Myc-TRIM29 pull-down纯化His-AKR1B10,并进行Western blot检测。(G)SPR实验。(H)双分子荧光互补(BiFC)实验。(I)免疫荧光实验及共定位效应分析,比例尺=10 μm。3D:三维。

AKR1B10的K169和E308是与TRIM29结合的重要残基,泛素K33参与其泛素化

研究首先利用AlphaFold Server预测TRIM29和AKR1B10的结合模式。预测结合能为−5.5 kcal/mol,提示两种蛋白之间具有较强相互作用。

模型显示,TRIM29上的K426、D431和R434可分别通过氢键及盐桥等作用与AKR1B10上的K169和E308形成相互作用,这些静电作用可能有助于稳定TRIM29-AKR1B10复合物。

随后,研究将AKR1B10分为1~105、106~210和211~316三个结构区域进行验证。GST pull-down显示,106~210和211~316区域均能够捕获更多TRIM29,其中106~210区域作用最强,提示位于该区域的K169可能是主要结合残基,而211~316区域内的E308发挥辅助作用。

BiFC结果进一步显示,同时包含K169和E308的106~316区域产生最强荧光信号;K169A和E308A点突变均显著降低相互作用相关荧光,进一步验证两处残基的重要性。

研究随后利用K6R、K11R、K27R、K29R、K33R、K48R和K63R等不同泛素突变体确定泛素链连接方式。结果显示,K33R突变显著削弱AKR1B10泛素化,因此研究将泛素K33确定为TRIM29介导AKR1B10泛素化过程中的主要连接位点。


图4:AKR1B10的K169/E308是与TRIM29的K426/D431/R434相互作用的关键残基。(A)TRIM29-AKR1B10复合物的结合模式。(B)AKR1B10截短体设计。(C)GST-AKR1B10不同截短体与TRIM29的pull-down结果。(D)细胞内AKR1B10不同截短体与TRIM29的相互作用,比例尺=100 μm。(E)AKR1B10不同截短体与TRIM29相互作用的相对荧光强度统计,比例尺=10 μm。(F、G)在不同泛素赖氨酸位点突变条件下,通过Co-IP和Western blot检测TRIM29介导的AKR1B10泛素化,并进行统计定量,n=3。数据以均值±标准差表示。与WT组相比,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。HA:血凝素标签。

肝脏过表达TRIM29促进AKR1B10降解并改善MASH

为进一步验证TRIM29介导AKR1B10降解能否改善MASH,研究在HFHC喂养第8、12和20周经尾静脉注射AAV8-Trim29,使TRIM29在小鼠肝脏中过表达,并持续进行疾病建模。

Western blot证实肝脏TRIM29显著升高,同时AKR1B10蛋白明显下降。

在食物和饮水摄入没有显著差异的情况下,与AAV8-GFP对照组相比,TRIM29过表达小鼠的体重、eWAT重量和肝重量均明显下降,虽然肝重/体重比没有显著差异,但肝脏大小和大体形态得到改善。

血清ALT、AST和TC均明显降低,而胰岛素抵抗没有出现显著差异。组织学结果则显示,TRIM29过表达显著减轻肝脏脂质沉积、纤维化和炎症。

为进一步分析AKR1B10下降影响的下游通路,研究对正常饮食野生型、HFHC野生型以及HFHC Akr1b10敲除小鼠肝组织进行了转录组和蛋白质组联合分析。

多组学KEGG通路分析显示,Akr1b10缺失显著影响核因子κB(NF-κB)和磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)-AKT信号通路。

HFHC野生型小鼠表现为NF-κB通路明显激活、PI3K-AKT通路受抑,而Akr1b10敲除可明显削弱这些改变,并重新激活PI3K-AKT信号。

因此,研究认为,肝脏过表达TRIM29通过降低AKR1B10并调控PI3K/AKT/NF-κB轴,进而减轻HFHC诱导的肝脂肪变、炎症、肝损伤和纤维化。


图5:促进AKR1B10泛素化下调可有效减轻MASH进程。(A)AAV8-Trim29质粒载体。(B)小鼠肝脏过表达Trim29的实验流程图。(C、D)通过qPCR检测小鼠肝脏Trim29过表达水平,并对小鼠肝脏EGFP绿色荧光扫描切片进行成像。(E)TRIM29、AKR1B10及相关通路蛋白的Western blot图像,n=3。(F)HFHC造模及尾静脉注射干预期间小鼠体重变化。(G~I)分别为eWAT重量、肝重量以及肝重/体重比,n=6。(J、K)小鼠血清ALT和AST水平。(L)小鼠血清TC水平。(M、N)小鼠肝组织H&E和油红O染色,n=6,比例尺=50 μm。(O、P)小鼠肝组织Masson和Sirius Red染色,比例尺=50 μm。(Q、R)小鼠肝组织F4/80和CD11b免疫荧光染色,n=6,比例尺=100 μm。(S)蛋白质组与转录组联合分析四象限图。(T)多组学京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。(U)对ND、HFHC和Akr1b10(−/−) KO-HFHC三组中的PI3K/AKT/NF-κB信号通路进行Western blot分析并统计定量。数据以均值±标准差表示。与ND组相比,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001;与KO-HFHC组相比,<0.05,#<0.01,##<0.001。ITR:反向末端重复序列;SR:Sirius Red染色;ECM:细胞外基质;PPAR:过氧化物酶体增殖物激活受体;TNF:肿瘤坏死因子。

黄连碱直接结合AKR1B10并增强TRIM29依赖的泛素化降解

既往研究提示,小檗碱可通过结合AKR1B10改善MASH。研究团队此前也发现,含有黄连碱和小檗碱的黄连提取物能够改善脂肪肝和肥胖等代谢异常。

由于黄连碱与小檗碱具有共同的母核结构,研究进一步提出:黄连碱是否也可以通过促进AKR1B10泛素化发挥作用?

黄连碱是研究所用黄连样品中仅次于小檗碱的第二丰富生物碱,并在488 nm激发光下呈现绿色荧光。

在HepG2和Huh7细胞中,黄连碱的半数抑制浓度分别为150和135 μmol/L。在PAOA诱导脂质负荷后,35、75和150 μmol/L黄连碱可剂量依赖性降低细胞AKR1B10蛋白,而TRIM29水平没有明显改变。

环己酰亚胺追踪实验显示,黄连碱可加快AKR1B10降解;与此同时,HepG2和Huh7细胞中的AKR1B10 mRNA并未下降,提示黄连碱主要在转录后水平发挥作用。

MG132能够逆转黄连碱导致的AKR1B10下降,而CQ不能,进一步支持这一过程依赖蛋白酶体。

实时成像显示,随着黄连碱处理时间延长,mCherry-AKR1B10荧光逐渐降低。免疫荧光进一步发现,黄连碱增加AKR1B10与蛋白酶体标志蛋白PSMD2的共定位,并增强AKR1B10与TRIM29的共定位。

敲低内源性TRIM29后,黄连碱下调AKR1B10的作用明显减弱,说明这一效应具有TRIM29依赖性。

分子对接与动力学模拟显示,黄连碱与AKR1B10的预测结合强度高于与TRIM29的结合,结合能分别为−6.8 kcal/mol和−3.64 kcal/mol。

AKR1B10中与黄连碱作用的重要残基包括ASN161、CYS299和GLN184,其中部分残基与NADPH结合及酶催化功能有关。

圆二色谱结果进一步显示,黄连碱结合可引起AKR1B10构象变化。等温滴定量热法(isothermal titration calorimetry,ITC)测得两者Kd为1.78×10⁻⁶ M。细胞热转移实验和药物亲和反应靶点稳定性实验进一步验证了黄连碱与AKR1B10结合后蛋白稳定性的改变。

最后,体外Co-IP显示,加入黄连碱后AKR1B10能够富集更多TRIM29。因此,研究认为黄连碱直接靶向AKR1B10,引起其构象和稳定性变化,增强TRIM29-AKR1B10相互作用,从而促进TRIM29依赖的泛素化和蛋白酶体降解。


图6:黄连碱促进AKR1B10泛素化下调,该过程受TRIM29调控。(A)HepG2细胞经黄连碱处理后的Western blot检测及统计定量,n=3。(B)黄连碱对AKR1B10蛋白稳定性的影响,并进行统计定量。(C、D)黄连碱处理HepG2和Huh7细胞后对AKR1B10 mRNA水平的影响。(E、F)黄连碱对AKR1B10蛋白降解途径的影响,并进行统计定量。(G)不同时间黄连碱处理对mCherry-AKR1B10融合蛋白的影响,并进行统计定量,比例尺=20 μm。(H)黄连碱、AKR1B10与PSMD2的免疫荧光共定位,比例尺=10 μm。(I)黄连碱、AKR1B10与TRIM29的免疫荧光共定位,比例尺=10 μm。(J)敲低TRIM29后,黄连碱处理对AKR1B10的影响。(K)黄连碱与AKR1B10分子对接。(L)(i)AKR1B10蛋白结构域中参与NADPH结合位点、酶活性位点及潜在氢供体的主要氨基酸残基;(ii)对小分子结合能贡献较大的残基及能量分析。(M)圆二色谱实验。(N)等温滴定实验。(O)在黄连碱参与条件下,通过Co-IP检测TRIM29与AKR1B10之间的相互作用。数据以均值±标准差表示。与NC组相比,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。h:小时。

黄连碱改善MASH,TRIM29过表达进一步增强其作用

研究进一步在MASH小鼠中评价黄连碱的体内作用,并将其与AKR1B10抑制剂齐墩果酸(oleanolic acid,OA)和阳性对照奥贝胆酸(obeticholic acid,OCA)进行比较。

完成MASH造模后,小鼠接受黄连碱治疗8周。与模型组相比,黄连碱处理小鼠体重显著下降;肝重量、eWAT以及肝重/体重比也呈现类似改善趋势,而且食物和饮水摄入量没有明显差异。

黄连碱组血清ALT、AST和TC均显著降低,提示肝损伤和脂质代谢异常减轻。

值得注意的是,黄连碱干预后肝脏AKR1B10 mRNA并未降低,而其蛋白表达明显下降,并且下降幅度较OA和OCA组更明显,这与前述“促进蛋白降解”的细胞实验结果相一致。

组织病理学结果显示,黄连碱可明显减少肝脏脂质积聚和炎症,并抑制纤维化。CD11b和F4/80等炎症标志物也相应下降。

鉴于TRIM29过表达本身能够减轻MASH,研究进一步考察提高肝脏TRIM29表达能否增强黄连碱作用。

实验采用AAV8-Trim29促进小鼠肝脏Trim29过表达,并从第17周开始口服给予黄连碱。与AAV8-GFP+COP组相比,AAV8-Trim29+COP组小鼠体重、eWAT和肝脏大小进一步下降,肝重/体重比也显著降低。

在TRIM29过表达背景下,黄连碱使AKR1B10蛋白进一步下降。血清ALT和TC也进一步降低,但AST组间差异没有达到统计学显著性,血糖则没有明显变化。

H&E和油红O染色显示,联合TRIM29过表达后,黄连碱对肝脏炎症和脂质积聚的改善更加明显;Masson和Sirius Red染色显示纤维化进一步减轻;CD11b和F4/80免疫荧光同样显示炎症受到更明显抑制。

这些体内结果进一步支持:黄连碱可增强TRIM29介导的AKR1B10泛素化及降解,并由此改善实验性MASH。


图7:TRIM29过表达增强黄连碱介导的MASH改善作用。(A)肝脏过表达Trim29的MASH小鼠以及黄连碱给药实验设计。(B)小鼠肝脏GFP扫描切片成像,n=3。(C)Western blot检测小鼠肝组织TRIM29和AKR1B10蛋白表达水平,n=6。(D)黄连碱灌胃干预后小鼠体重变化。(E~G)分别为小鼠eWAT重量、肝重量和肝重/体重比,n=6。(H、I)小鼠血清ALT和AST水平,n=6。(J)小鼠血清TC水平,n=6。(K、L)小鼠肝组织H&E和油红O染色,n=6。(M、N)小鼠肝组织Masson和Sirius Red染色,n=6,比例尺=50 μm。(O、P)小鼠肝组织CD11b和F4/80免疫荧光染色,n=6,比例尺=100 μm。数据以均值±标准差表示。与AAV8-GFP+COP组相比,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。

【贡献】★★★★★

本研究将TRIM29/AKR1B10泛素化轴确定为MASH中的重要调控机制,并发现黄连碱可以通过增强这一内源性蛋白降解途径发挥作用。

研究表明,AKR1B10不仅是在MASH患者血清和肝组织中升高的生物标志物,而且是参与肝脂质沉积、炎症及纤维化的疾病促进因子。TRIM29作为E3泛素连接酶,可直接结合AKR1B10并促进其泛素化和蛋白酶体降解,从而降低AKR1B10蛋白水平。

天然化合物黄连碱则可作为这一通路的分子增强剂。它直接结合AKR1B10,引起蛋白构象和稳定性变化,以变构方式增强TRIM29-AKR1B10相互作用,从而促进AKR1B10清除。作者同时指出,黄连碱目前仍存在口服生物利用度较低等转化障碍,未来需要通过脂质纳米颗粒、聚合物载体等递送体系改善其药代动力学,并开展更加严格的临床前毒理学研究,以评估安全性和潜在脱靶效应。

总体而言,本研究建立了以TRIM29介导AKR1B10泛素化降解为核心的MASH调控机制,并将黄连碱确定为可增强该天然蛋白降解通路的候选化合物。该研究提示,针对MASH的药理学干预思路可以从单纯“抑制致病蛋白功能”,进一步拓展至“促进致病相关蛋白清除”。作者认为,未来对黄连碱类化合物递送方式进行优化,并进一步解析TRIM29/AKR1B10轴的遗传学和分子调控特征,可能有助于推动这一策略的后续转化研究。

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