湖南中医药大学
缺血性脑卒中(ischemic stroke,IS)是由脑血管血供氧不足引起的神经系统疾病，世界中风组织最新报道，每年新增IS病例超过950万例，几乎60%的新病例发生在70岁以下的人群，已成为世界范围内的第二大死亡原因。目前治疗方案主要集中在改善脑血循环和神经保护这两方面，而唯一获准用于治疗溶栓的药物只有组织纤维溶酶原激活剂，由于其治疗时间窗窄，禁忌证限制，并发症危险，仅少数患者能够获益，尚无药物能够很好地改善IS引起的神经损伤。
氧糖剥夺(oxygen-glucose deprivation,OGD)是常用于体外模拟缺氧/缺血的模型。PC12细胞具有神经元特性，广泛用于模拟神经元损伤病理过程。自噬对于维持细胞稳态至关重要，并且参与IS的发生发展。通过抑制自噬可缓解OGD诱导的细胞损伤，从而发挥保护作用。磷酸酯酶与张力蛋白同源物(phosphatase and tensin homolog,PTEN)可以通过抑制丝氨酸/苏氨酸激酶(protein kinase B,AKT)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycinm,mTOR)通路来调控自噬。有研究表明，AKT/mTOR/缺氧诱导因子1亚基α(hypoxia-inducible factor 1α,HIF-1α)通路也可以调控自噬。以上提示，PTEN/mTOR/HIF-1α信号通路可能参与了细胞自噬的调控。
土家族医药植物根于土家族地区，血筒是我国湘北土家族常用的药用植物，其主要成分包括三萜、木脂素、倍半萜等，具有活血化瘀、行气补血功效。据药理学研究，从血筒中提取出的天然产物具有神经保护等药理活性。血筒素(schisanlactone E,SE)(结构见图1)是从药用部位藤茎中分离提取的天然产物，其毒性低，具有一定神经保护作用。但有关SE如何调控影响神经元自噬，发挥抗OGD损伤保护作用的具体机制尚未见报道。
本研究构建OGD-PC12细胞模型进行体外实验研究，通过噻唑蓝染色(MTT)法、流式细胞术、透射电镜法、单丹磺酰尸胺荧光染色(monodansylcadaverine,MDC)法、Western blot法检测相关指标。从而探明SE调控PTEN/mTOR/HIF-1α通路影响神经元自噬作用的潜在分子机制，为SE防治IS机制累积理论依据，为土家民族药二次研发积累一定的实验室数据。
IS在世界范围内造成了巨大的健康负担，其患病率和死亡率很高。IS最终病理变化是神经元死亡，神经元是人体中最易缺血的细胞，在完全缺氧后几分钟内就会发生不可逆的细胞损伤和细胞死亡。自噬是降解功能失调的细胞器和蛋白质聚集体的主要细胞途径，在神经元中尤其重要。研究表明，适当的自噬可能是神经退行性疾病中一种很好的神经保护策略，而自噬水平不足或过量会促进细胞死亡。
PTEN是染色体10号上缺失的磷酸酶与张力蛋白同源物基因，具有磷酸酯酶的活性，在中枢神经系统中广泛表达，且与IS密切相关。PTEN是mTOR的上游负调节因子，已被证明参与自噬的发生发展过程。mTOR是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，在调节自噬中起着至关重要的作用。mTOR由mTORC1和mTORC2组成，mTORC1是自噬诱导的关键蛋白质复合物。有研究表明，通过调控mTOR通路可抑制OGD诱导的细胞自噬。细胞自噬的功能转化与mTOR和HIF-1α通路之间密切相关。HIF-1α是氧稳态的敏感调节剂，在缺氧/缺血后迅速诱导其表达，它在IS的病理生理学中发挥着广泛的作用。研究表明，HIF-1α介导的自噬参与了缺氧预处理诱导的神经保护作用。以上提示，PTEN/mTOR/HIF-1α信号通路可能参与了细胞自噬的调控。
土家乃国家之重医，国学亦华民之良法。血筒是我国湘北土家药，药用部位为南五味子Kadsura heteroclita (Roxb) Craib藤茎，在3kg藤茎粉末中可提取分离出1080mg的SE，分子式为C30H44O4，分子量为468.67，具有神经保护作用，目前国内对SE的研究大多集中在抗炎方面，其在IS中自噬方面的研究较少、具体作用通路及靶点研究尚不明确。
Bpv是一种有效的PTEN抑制剂。研究报道，神经元损伤后自噬被激活，PTEN抑制剂可以抑制自噬，从而促进损伤神经元的修复。PTEN抑制剂能够抑制PTEN和激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/AKT/ mTOR信号通路，从而减少体外原发性脊髓神经元损伤模型中的细胞死亡，发挥神经元保护的作用。同样也有研究表明，PTEN/mTOR对于控制缺血性脑损伤后的神经元细胞死亡至关重要，在大鼠大脑中动脉栓塞模型中PTEN抑制剂可以通过激活mTOR通路减少缺血性脑损伤诱导的神经元细胞的死亡，显著减少梗死体积。
本研究结果显示，PC12细胞与OGD组相比，在SE(0.001、0.01、0.1、1 μmol/L)的干预下，细胞存活率提高、凋亡率降低，并且在0.1 μmol/L浓度下能够发挥抗神经元自噬损伤最佳效果。OGD组与Con组相比，自噬小体及溶酶体增多，自噬荧光增强，LC3-II/LC3-I、Beclin1、PTEN、HIF-1α蛋白表达量增加，p62、p-mTOR/mTOR蛋白表达量减少。由此可见，PC12细胞在OGD后自噬增强、PTEN蛋白表达上升。通过加入PTEN抑制剂进一步验证PTEN在OGD-PC12细胞中的作用及其与细胞自噬关系。结果表明，抑制PTEN后能够减少OGD-PC12细胞自噬，降低LC3-II/LC3-I、Beclin1、HIF-1α蛋白表达量，增加p62、p-mTOR/mTOR蛋白表达量。说明通过抑制PTEN，继而上调mTOR，下调HIF-1α。SE药物干预后，与PTEN抑制剂联合用药效果更为明显。
综上所述，IS最终病理变化将导致神经元细胞缺氧缺血死亡，而自噬在IS后的神经保护中发挥非常重要作用，通过抑制自噬可缓解OGD诱导的细胞损伤。而自噬在IS中需要启动一系列信号分子通路来完成，大量研究提示自噬与IS的发生、发展密切相关，但具体机制尚不明确。本研究天然产物SE可通过PTEN/mTOR/HIF-1α信号通路抗OGD细胞自噬损伤，发挥细胞保护作用。未来可为挖掘地方天然民族药物，展开IS防治有效天然产物探究及分子机制的新篇章，随着研究的深入，自噬在IS中的作用机制将逐渐明晰，这对IS的临床治疗具有重要意义。该研究成果发表在《天然产物研究与开发》2025年第3期，欢迎引用(点击左下方“阅读原文”可查看全文)。
引用格式：陈笑一,彭南波,田梦芝,等.基于PTEN/mTOR/HIF-1α通路的血筒素调控氧糖剥夺PC12细胞自噬机制研究[J].天然产物研究与开发,2025,37:430-437. Chen XY,Peng NB,Tian MZ,et al.Mechanism of schisanlactone E in regulating oxygen-glucose deprivation of autophagy in PC12 cells based on the PTEN/mTOR/HIF-1α pathway[J].Nat Prod Res Dev,2025,37:430-437.
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