黄芪和什么煲汤最补胃（煲皿黄芪给科研补补气）

作者：Lucky King

黄芪甲苷IV通过抑制线粒体Ca2 单转运蛋白的过度活化来保护热诱导的细胞凋亡

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黄芪药用已有多年历史，具有增强机体免疫、提气等作用。南方煲汤也常用。不知道你们吃了啥感觉，反正我口含两片就上火，555~，然鹅，黄芪甲苷却能给细胞降火，来一起看一下。

黄芪甲苷（AS-IV）处理可以防止热诱导的细胞凋亡（表型）

47℃高温孵育5分钟损伤16HBE140细胞，然后WB检测细胞凋亡相关蛋白表达。热处理后Bcl2/Bax比值显著降低，AS-IV 60μm处理后比值恢复。断裂的PARP、caspase3、促凋亡蛋白Bak、Bik和Bmf在热处理后显著增加；最高剂量AS-IV 60μm处理后显著降低，恢复至和对照组无差异。（Fig.1A）

TUNEL染色测定：观察到47℃热处理显著增加细胞死亡；此外，与热处理组相比，AS-IV 60μm处理组在47℃条件下显著降低TUNEL阳性细胞数量。（Fig.1B）

动物体内实验，将47℃热空气吹入大鼠气管中以引起热吸入损伤。随后，以5、10、20mg/kg体重/天，向大鼠施用AS-IV。与假手术组相比，热处理组PARP、caspase3、Bak、Bik和Bmf均显著增加；AS-IV以20mg/kg治疗热损伤，指标几乎恢复正常。与假手术组相比，热处理后Bcl2/Bax比值显著降低，AS-IV以20mg/kg治疗后比值恢复。（Fig.1C）

大鼠组织切片TUNEL染色结果与细胞TUNEL结果相一致（Fig.1D）

综上结果表明：无论体内（动物）、体外（细胞）实验，黄芪甲苷IV（AS-IV）可以防止热诱导的细胞凋亡，明显缓解热诱导带来的损伤。

AS-IV可以抑制热损伤导致的细胞MCU激活以及线粒体形变

MCU（mitochondrial uniporter）线粒体单向转运体

为了确定热处理对细胞线粒体功能的影响，监测16HBE140细胞中MCU和各种呼吸链酶的表达。Western印迹分析显示：MCU蛋白表达在治疗组和未治疗组没有差别（Fig.2A）；热处理组，琥珀脱氢酶A（SDHA）和细胞色素C氧化酶（COX IV）表达增加显著；AS-IV以60μmol/L浓度治疗热处理组，显著降低SDHA和COX IV的表达，而20μmol/L、40μmol/L无明显变化。

检测线粒体形状相关蛋白如：OPA1、Mtf2。结果显示热损伤后OPA1和Mtf2表达水平显著升高。相反，用60μmol/L的AS-IV治疗热处理，OPA1和Mtf2蛋白表达同时被显著下调（Fig.2B）。

线粒体形态学观察，与对照组相比，热处理组线粒体碎片百分比较高，且这些线粒体形态变化可见。60μmol/L的AS-IV组线粒体碎片比热处理组显著降低（Fig.2C正常是丝状，点状是非正常）。

为了进一步确定AS-IV治疗热暴露后，是否影响MCU电流调节，从16HBE140细胞中分离线粒体，使用电压钳进行IMCU电流记录。在具有完整线粒体构型的膜片钳实验中，向浴液中加入5mM Ca² ，引发内向整流Ca² 电流。热处理显著增高电流；60μmol/L的AS-IV治疗热暴露，显著降低电流幅度（Fig.2D）。

在随后的体内实验中，高剂量AS-IV治疗组SDHA和COX IV表达显著降低；在较低剂量组，与热处理组没有显著变化。与假手术组相比，MCU没有观察到显著变化（FIG.2E）；

检测线粒体形状相关蛋白如线粒体融合蛋白OPA1和Mtf2的表达：实验显示热吸入后OPA1和Mtf2表达水平显著增加。然而，20mg/kg的AS-IV处理后，显著下调OPA1和Mtf2的表达（Fig.2F）。

AS-IV通过抑制16HBE140细胞热损伤后MCU的过度激活，缓解线粒体Ca

²

过载

Ca² 过载是细胞凋亡和死亡的关键特征。因此，为了确定热暴露是否导致16HBE140细胞中线粒体Ca² 过载，使用线粒体Ca² 指示剂Rhod-2 AM 处理细胞，并在加热、AS-IV处理后监测荧光。与对照组相比，热处理使Rhod-2荧光强度增强；当伴随AS-IV治疗后荧光强度降低。（Fig.3A）

为了研究AS-IV对线粒体Ca² 水平的影响是否受到热损伤后细胞因子的介导，16HBE140细胞用MCU激活剂精胺处理。添加精胺，AS-IV效果被精胺抵消，荧光强度显著恢复；MCU抑制剂Ru360组，荧光强度和AS-IV组没有观察到显著变化。（Fig.3A）

表明：AS-IV通过抑制MCU减轻热处理导致的线粒体Ca² 超载。

检测，经10μm组胺（G蛋白偶联受体激动剂）处理后线粒体Ca² 的最大动态变化。与对照组相比，热处理后线粒体Ca² 幅度显著增加；AS-IV治疗抑制16HBE140细胞中线粒体Ca² 对组胺的反应增强，显著恢复（Fig.3B）；

为了进一步证实这些结果，研究了总线粒体Ca² 的释放，使用CCCP去极化线粒体膜，并触发线粒体Ca² 释放。与先前结果一致，热处理后线粒体基质中钙离子浓度增加，并且通过AS-IV治疗后显著减弱，仅在没有精胺的情况下才显著减弱（Fig.3C）；

在进一步实验中，使用10μM Ca² 脉冲16HBE140细胞，检测到线粒体Ca² 增加。然后使用CCCP去极化线粒体膜，热处理组增加Ca² ，AS-IV治疗组显著降低热处理导致的Ca² 增加（Fig.3D）；

总之：AS-IV在热暴露损伤后抑制线粒体Ca² 过载，并确认MCU是AS-IV治疗的潜在靶标。

AS-IV减轻了热损伤16HBE140细胞的ATP和氧气消耗

有文献表明，线粒体Ca² 过载导致多种类型细胞消耗ATP和耗氧量高。因此，检测热诱导的Ca² 过载是否导致16HBE140细胞中的ATP消耗。

热处理后ATP水平显著降低，ADP/ATP比值显著增加。然而，ATP的减少被AS-IV显著减弱，但是抑制剂Ru360可以阻止AS-IV的效果（Fig.4A）；

为了确定AS-IV对热损伤后线粒体呼吸的影响，确定线粒体基础、最大呼吸率。热暴露使基础和最大呼吸速率均降低，由AS-IV和Ru360处理后该情况被部分逆转，但精胺存在条件下线粒体呼吸速率不变（Fig.4B）。

总之，这些数据表明AS-IV通过抑制MCU防止热暴露后的线粒体ATP消耗。

AS-IV抑制热诱导的16HBE140细胞中线粒体ROS产生

线粒体功能障碍与线粒体产生的ROS升高相关，ROS促进细胞凋亡。因此，需要确定AS-IV是否影响16HBE140细胞热暴露后线粒体ROS的产生。测定分别被脂质、蛋白质氧化修饰的4-羟基壬烯醛和硝基酪氨酸含量，使用特异性线粒体ROS探针MitoSOXTM。

数据显示：热暴露处理后，4-羟基、硝基酪氨酸、线粒体ROS的产生均显著增加；AS-IV或Ru360治疗热处理后，ROS水平衰减；与对照组相比，精胺处理组细胞内ROS水平明显升高（Fig.5A-B）；表明MCU主要参与线粒体ROS生成。

有文献研究证实：SOD和CAT在维持细胞氧化还原稳态中具有关键作用。测定细胞中SOD和CAT酶活性。

与对照组相比，AS-IV治疗后SOD和CAT活性明显改善，而精胺存在下无明显变化（Fig.5C）。这些观察结果表明，AS-IV以依赖MCU的方式保护16HBE140细胞热暴露导致的氧化损伤。

AS-IV抑制MPT并防止线粒体介导的细胞凋亡

已证实，线粒体外膜（OMM）在释放促凋亡因子中起关键作用——凋亡因子导致OMM破裂以及线粒体渗透性转变（mitochondrial permeability transition MPT）。使用四甲基罗丹明乙酯（TMRE）来检测线粒体内膜通透性，使用钙黄绿素（calcein）测定MPT孔的活性。

热暴露后，钙黄绿素calcein和TMRE荧光强度显著减弱，在AS-IV存在下，荧光值显著恢复，并且使用mitoTEMPO（线粒体ROS抑制剂）和Ru360的治疗组导致TMRE和钙黄绿素荧光calcein强度显著上升。与对照组相比，精胺治疗组荧光显著降低，幅度与热处理相似（Fig.6A-B，此部分图文有出入，按图讲解了）；

在进一步实验中，使用蛋白质印迹分析线粒体促凋亡因子细胞色素C、细胞凋亡诱导因子（AIF）、胱天蛋白酶原-9、核酸内切酶G（Endo G）的表达水平：并观察到热暴露后显著增加。与先前结果相一致，AS-IV治疗减弱热暴露的效果；而MitoTEMPO和Ru360处理则抑制促凋亡因子的表达；精胺处理抵消了AS-IV的有益效果（Fig.6C）；

与热处理组比，MitoTEMPO或Ru360处理后Bax、断裂PARP、断裂caspase3、Bak、Bik、Bmf等蛋白的表达水平均显著降低（Fig.6D缺少柱状图，不好）。

这些结果表明：AS-IV抑制线粒体介导的凋亡，这种作用依赖于抑制MCU和线粒体ROS。

Story路线：整条路上最关键点，就是MCU~

中药是民族瑰宝，尤其在青蒿素获得诺奖后，掀起一股热浪。前段时间还有科研院所将芹菜素转让药企进行后期。只是SCI比较喜欢单体、成分清晰的，而非复合物。希望本文能给小大夫小青椒盯点启发~

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