芝麻素通过增强自噬和抑制铁死亡减轻药物性肝毒性

Sesamin alleviates drug-induced hepatotoxicity via autophagy enhancement and ferroptosis inhibition.

作者信息Jingyi Ren, Ziyi Wang, Yadong Zhang, Huanting Pei, Rui Wen, Zhenao Zhang, Siqi Zhu, Xiaoya Sun, Bowen Yin, Shenghe Li, Yuxia Ma
PMID41254937
期刊Redox Rep
发布时间2025-12
DOI10.1080/13510002.2025.2588863

实验完整度

包含体内小鼠模型、体外细胞模型、蛋白质组学、功能验证(抑制剂)及基因敲除小鼠机制验证。

主要模型

C57BL/6J小鼠 肝细胞特异性Foxo1敲除小鼠 AML12小鼠肝细胞系 HepG2人肝癌细胞系

重点核对

APAP给药剂量:300 mg/kg,腹腔注射 芝麻素给药剂量:50 mg/kg和100 mg/kg,灌胃,连续4周 细胞实验分组:APAP 20 mM、芝麻素 40 μM、3-MA 5 mM、Fer-1 2 μM 样本量:每组6只小鼠或6个重复 检测终点:给药后24小时处死

摘要

背景:对乙酰氨基酚(APAP)过量是药物性急性肝衰竭的主要原因。芝麻素(Ses)是一种天然多酚类化合物,具有多种药理特性。本研究旨在探讨芝麻素对APAP诱导的肝损伤的作用及其潜在分子机制。方法:在体内,C57BL/6J小鼠用不同剂量的芝麻素处理28天。禁食过夜后,小鼠腹腔注射单剂量APAP。在体外,AML12和HepG2细胞先用芝麻素预处理,然后用APAP处理。结果:芝麻素在体内外均显著减轻APAP诱导的肝细胞损伤。蛋白质组学分析表明,在APAP组和芝麻素处理组之间,差异表达蛋白富集于铁死亡、自噬和FoxO信号通路。随后我们发现,芝麻素处理组铁死亡显著抑制,自噬显著增强。一致地,芝麻素明显降低Foxo1的表达。然而,肝细胞特异性敲除Foxo1消除了芝麻素对小鼠APAP引起的肝细胞自噬和铁死亡的作用。结论:我们的研究结果表明,芝麻素通过Foxo1减轻APAP诱导的肝毒性,Foxo1同时介导自噬的激活和铁死亡的抑制。这为药物性肝损伤的预防和治疗提供了新策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
芝麻素是否能够减轻APAP诱导的肝损伤,及其潜在分子机制是什么?
核心机制
芝麻素通过下调Foxo1,增强自噬并抑制铁死亡,从而减轻APAP诱导的肝毒性。
主要证据
体内外实验中芝麻素减轻APAP诱导的肝损伤;蛋白质组学富集到自噬和铁死亡通路;芝麻素增加LC3II/LC3I、GPX4、SLC7A11表达,降低p62、COX2表达;肝细胞特异性敲除Foxo1后芝麻素的保护作用消失。
研究意义
芝麻素可能成为对抗APAP过量的有前景的化合物,为药物性肝损伤的预防和治疗提供新的策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物模型建立与芝麻素干预

评估芝麻素对APAP诱导小鼠肝损伤的保护作用

C57BL/6J小鼠随机分为5组,芝麻素组灌胃给予50或100 mg/kg芝麻素连续4周,第29天腹腔注射300 mg/kg APAP,24小时后处死,检测肝功能、氧化应激、病理等。

2

细胞模型建立与芝麻素干预

验证芝麻素在细胞水平对APAP诱导损伤的保护作用及机制

AML12和HepG2细胞用40 μM芝麻素预处理,再加入20 mM APAP处理,同时设3-MA和Fer-1对照,检测细胞活力、SOD、LDH等。

3

蛋白质组学分析

筛选芝麻素保护作用的潜在信号通路

对小鼠肝脏进行DIA蛋白质组学分析,比较对照组、APAP组和芝麻素处理组的差异表达蛋白,并进行KEGG和GO富集分析。

4

铁死亡检测

验证芝麻素是否抑制APAP诱导的铁死亡

检测肝脏和细胞的铁含量、MDA、GSH、ROS、MMP,以及铁死亡相关蛋白COX2、GPX4、SLC7A11的表达。

5

自噬检测

验证芝麻素是否增强自噬

通过Western blot和免疫组化检测自噬相关蛋白LC3和p62的表达。

6

分子对接

预测芝麻素与Foxo1的结合能力

使用AutoDockVina进行分子对接,计算芝麻素与Foxo1的结合能。

7

基因敲除验证

验证Foxo1在芝麻素保护作用中的必要性

利用肝细胞特异性Foxo1敲除小鼠,重复芝麻素干预实验,评估铁死亡和自噬指标。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证免疫效应
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
芝麻素AladdinS171302
对乙酰氨基酚AladdinA105808
羧甲基纤维素SolarbioC8621
组织铁含量检测试剂盒Nanjing JianchengA039-2-1
乳酸脱氢酶检测试剂盒Nanjing JianchengA020-2
超氧化物歧化酶检测试剂盒Nanjing JianchengA001-3
碱性磷酸酶检测试剂盒Nanjing JianchengA059-2
丙二醛检测试剂盒Nanjing JianchengA003-1
细胞丙二醛检测试剂盒Nanjing JianchengA003-4-1
谷胱甘肽检测试剂盒Nanjing JianchengA006-2-1
天冬氨酸氨基转移酶检测试剂盒Nanjing JianchengC010-2-1
丙氨酸氨基转移酶检测试剂盒Nanjing JianchengC009-2-1
甘油三酯检测试剂盒Nanjing JianchengA110-1-1
总胆红素检测试剂盒Nanjing JianchengC019-1-1
细胞铁含量检测试剂盒SolarbioBC5310
IL-1β ELISA试剂盒Mlbioml098430
TNF-α ELISA试剂盒Mlbioml106471
IL-6 ELISA试剂盒Mlbioml098430
CCK-8试剂盒Zeta lifeK009-500
β-actin抗体ABclonalAC026
COX2抗体ABclonalSC56-06
SLC7A11抗体ABclonalA2413
GPX4抗体ABclonalA1933
磷酸化Foxo1抗体Cell Signaling TechnologyAP1379
p62抗体Abways TechnologyCY5546
LC3抗体Proteintech14600-1-AP
二抗Abways TechnologyAB0101
RIPA裂解液----
UPLC M-Class系统Waters--
Q Exactive HF质谱仪Thermo Fisher--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物实验
小鼠品系、性别、年龄、饲养条件;芝麻素剂量(50/100 mg/kg)、给药途径(灌胃)、持续时间(28天);APAP剂量(300 mg/kg)、给药途径(腹腔注射);禁食时间;处死时间(24小时后);每组样本量(n=6)
阅读提示:Materials and Methods, 2.2 Animals and treatments
细胞实验
细胞系(AML12、HepG2)、培养条件(DMEM/MEM、10% FBS、1% P/S);芝麻素浓度(40 μM)、预处理时间(未明确);APAP浓度(20 mM)、处理时间(24小时);3-MA(5 mM)、Fer-1(2 μM)处理方案;细胞活力检测方法
阅读提示:Materials and Methods, 2.3 Cell culture and drug intervention; 2.4 Viability assay
铁死亡检测
铁含量检测方法(组织/细胞铁试剂盒);MDA、GSH检测试剂盒及步骤;ROS和MMP检测方法(流式细胞术)及具体步骤
阅读提示:Materials and Methods, 2.8 Determination of iron; 2.9 Assays of MDA and GSH levels; 2.11 ROS and JC-1 assay
自噬检测
Western blot检测LC3和p62的方法;抗体稀释比例、孵育条件;免疫组化检测LC3和p62方法
阅读提示:Materials and Methods, 2.13 Western blotting; Results, 3.5 Ses enhances autophagy
基因敲除验证
肝细胞特异性Foxo1敲除小鼠的构建策略(Flox小鼠与Alb-Cre小鼠交配);分组和给药方案;检测指标(铁死亡、自噬相关)
阅读提示:Materials and Methods, 2.2 Animals and treatments; Results, 3.7
蛋白质组学分析
样本数量(每组4个,共12个);LC-MS/MS设备(UPLC M-Class、Q Exactive HF);差异蛋白筛选标准(至少2个独特肽段,p<0.05,表达变化>1.2倍);数据分析软件(R版本4.0.3)
阅读提示:Materials and Methods, 2.12 Proteomics analysis