最近我们收到了来自浙江大学药学院共建实验室的致谢。原来是高内涵共建实验室再传喜讯,在 Advanced Science 杂志上发表了一篇名为“ Discovery of Herbacetin as a Novel SGK1 Inhibitor to Alleviate Myocardial Hypertrophy ” 的文章,影响因子高达 16.806 分。值得一提的是,这已经是共建实验室在短短 2 年半里利用高内涵发表的第 8 篇文章,第 9 篇已在排版中!
该文章发现红景天提取物中的草棉黄素作为糖皮质激素调节激酶 SGK1 的新型抑制剂,可有效减轻心肌肥大。作者通过大量实验解密了传统中药红景天治疗心肌肥大的潜在机制。
红景天来源于景天科植物大花红景天的干燥根和根茎,中药学讲红景天性味甘、苦、平,归肺经、心经。在欧洲和亚洲的许多国家,红景天增强免疫力,改善高原反应,抗衰老和抗疲劳的功效有很长的历史记载。而红景天提取物也是一个非凡的天然活性产物的代表,临床上已证实其可以缓解缺血性心脏病心绞痛,以及低氧诱导的氧化应激等症状,然而对心血管病药效的内里分子机制尚未被系统的验证。
首先,作者通过 TAC (横向主动脉收缩)手术建立小鼠心肌肥大模型,从术后第二天开始给予 Ext.R (红景天提取物),维持 4 周后发现 Ext.R 可直接调节心肌肥大。
基于转录组学的 KEGG 通路分析,作者推测 SGK1 是调控的关键因素。2015 年 SGK1 首次发现与肥大发展有关,在慢性心力衰竭和人类扩张性心肌病动物模型里 SGK1 在心组织的表达激活。SGK1 在小鼠心肌的特异性激活增加死亡率以及心功能障碍和室性心律失常的发生率,而抑制 SGK1 则保护小鼠免受纤维化、心力衰竭和钠的影响。
在基于质谱的抑制剂筛选试验中,红景天素( HBT derivative rhodiosin ), HBT (草棉黄素), p-coumaric acid (对香豆酸)对 SGK1 的抑制活性最好。并且发现 HBT 直接与 SGK1 结合。
收集了 20 种与 HBT 结构相关的黄酮类化合物并体外检测其对 SGK1 活性的影响,确定了抑制 SGK1 活性的重要结构。与已报道的 SGK1 抑制剂作比较,发现 HBT 的 IC50 值仅为 752 nM ,表明 HBT 有强大的活性,可作为一种很有前景的 SGK1 抑制剂先导化合物。
通过高内涵筛选系统作者还进一步验证了 HBT 在 PE (去氧肾上腺素)处理的原代大鼠心肌细胞中的抗肥大作用。
且 PE 刺激后,磷酸化 SGK1 及其下游靶标 FoxO1 的表达显著增强,通过对 FoxO1 亚细胞定位的观察确定 HBT 治疗可以抑制 FoxO1 磷酸化,减少在细胞核的定位,从而失去对下游目标的调控能力。
通过荧光成像实验还发现,HBT 可减轻心脏肥大发展过程中的氧化损伤和钙积累。暗示了 HBT 调节的心脏保护可能是通过抑制 SGK1 调节钙离子水平。
在本次研究中,作者从中药复方中鉴定了新型的 SGK1 抑制剂,并表明了 HBT 在体外阻断心肌肥大的机制,为寻找和设计新的心肌肥大以及 SGK1 驱动的其他疾病的治疗方法提供理论支撑。研究中作者多次通过 Molecular Devices 高内涵成像系统观察细胞表型及蛋白的亚细胞定位,为深刻探究内在机制提供有利支撑。