基于[U-13C5]-谷氨酰胺代谢流分析，丹参酮IIA通过调节谷氨酰胺代谢重编程减轻肺纤维化

引言：由谷氨酰胺酶（GLS）介导的谷氨酰胺代谢重编程是肺纤维化（PF）进展过程中的重要信号。丹参酮IIA（Tan IIA）是一种具有抗氧化和抗纤维化特性的天然亲脂性二萜类化合物。然而，Tan IIA调节谷氨酰胺代谢重编程的潜在机制尚不清楚。目的：本研究旨在评估Tan IIA通过干预谷氨酰胺代谢重编程发挥抗PF作用，并探讨代谢调节的潜在新机制。方法：通过免疫荧光和Western blotting检测纤维化特征。使用EdU实验检测细胞增殖。使用稳定同位素[U-13C5]-谷氨酰胺标记细胞代谢物。通过利用100% 13C谷氨酰胺示踪剂，并采用网络分析研究成纤维细胞中代谢途径的激活，以及评估Tan IIA对这些途径的影响，我们使用同位素异构体网络分区分析（INCA）准确量化了谷氨酰胺分解、脯氨酸合成和三羧酸循环途径的绝对通量，INCA是一种用户友好的13C代谢通量分析（13C-MFA）软件工具。分子对接用于鉴定Tan IIA与靶蛋白的结合。结果：Tan IIA改善了TGF-β1诱导的肌成纤维细胞增殖，降低了MRC-5和NIH-3T3细胞中I型和III型胶原以及α-SMA蛋白的表达。此外，Tan IIA通过调节NIH-3T3细胞中TGF-β1刺激的谷氨酰胺代谢重编程并抑制GLS1表达来调节线粒体能量代谢，这降低了肌成纤维细胞中谷氨酰胺进入线粒体的代谢通量，并且还靶向抑制了Δ1-吡咯啉-5-羧酸合酶（P5CS）、P5C还原酶1（PYCR1）和磷酸丝氨酸氨基转移酶1（PSAT1）的表达，减少了脯氨酸羟基化并阻断了胶原合成途径。结论：Tan IIA通过调节谷氨酰胺代谢中的潜在靶点，逆转谷氨酰胺代谢重编程，减少线粒体能量消耗，抑制胶原基质合成。这一新视角揭示了谷氨酰胺代谢重编程在PF中的重要作用。