阿魏酸通过靶向Grp78和Perk-eIF2α-ATF4-CHOP通路减轻内质网应激,缓解化疗诱导的早发性卵巢功能不全

Ferulic Acid Alleviates Chemotherapy-Induced POI by Targeting the Grp78 and Perk-eIF2α-ATF4-CHOP Pathway to Attenuate Endoplasmic Reticulum Stress.

作者信息Fan Li, Yanjing Huang, Zhuo Liu, Yuli Geng, Runan Hu, Yufan Song, Lijun Xu, Mingmin Zhang
PMID41898358
发布时间2026-03-19
DOI10.3390/biomedicines14030714

实验完整度

包含体内小鼠POI模型、体外KGN细胞损伤模型、转录组测序、分子对接与动力学模拟等多层级验证,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

CTX诱导的POI小鼠模型 4-OHCP处理的KGN颗粒细胞

重点核对

FA剂量:40 mg/kg(低剂量)和80 mg/kg(高剂量)灌胃 CTX单次腹腔注射剂量:120 mg/kg 4-OHCP处理浓度及时间:25 μmol/L处理6小时 FA预处理时间:24小时 4-PBA浓度:1 mM,TM浓度:1 μM

摘要

背景:早发性卵巢功能不全(POI)是一种以卵巢功能过早衰退、闭经和不孕为特征的临床综合征。阿魏酸(FA)是来源于传统中药当归和川芎的 prominent 生物活性酚类化合物。这些草药常用于治疗月经不调和不孕等妇科疾病,并已知可调节内质网(ER)应激。然而,FA在POI中的治疗潜力和分子机制仍未充分探索。本研究旨在探讨FA对POI的保护作用并阐明其潜在药理机制。方法:在体内,通过一次性腹腔注射环磷酰胺(CTX;120 mg/kg)建立POI小鼠模型,并连续灌胃FA 28天观察其治疗效果。通过激素水平、卵泡发育和氧化应激(OS)水平评估卵巢功能和病理变化。在体外,使用4-氢过氧环磷酰胺(4-OHCP)处理的KGN颗粒细胞研究FA的作用。采用转录组测序、分子对接和分子动力学模拟来鉴定FA的潜在靶点。结果:我们的研究结果表明,FA给药有助于维持规律的发情周期,促进卵泡发育和激素分泌,并减轻卵巢组织和颗粒细胞(GCs)中的OS。转录组学分析结合分子对接和分子动力学模拟提示FA可能靶向关键的内质网应激蛋白,特别是Grp78和Perk。进一步的体内和体外实验证实,FA通过抑制Perk/eIF2α/ATF4/CHOP信号通路的过度激活来减轻内质网应激。值得注意的是,FA的保护作用与内质网应激抑制剂4-苯基丁酸(4-PBA)相当,并被内质网应激激活剂衣霉素(TM)逆转。此外,FA下调ERO1α表达,进一步阻断内质网应激引发的继发性氧化损伤。在KGN细胞中,FA显著抑制4-OHCP诱导的凋亡,并上调抗凋亡蛋白BCL-2和BCL-xL,其疗效与4-PBA相似。结论:FA通过协调调节OS和内质网应激、抑制Perk/eIF2α/ATF4/CHOP通路以及抑制GC凋亡来改善CTX诱导的POI小鼠的卵巢功能。这些发现为FA作为POI的潜在治疗候选药物提供了实验证据。

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
阿魏酸是否对化疗诱导的早发性卵巢功能不全具有保护作用,其潜在分子机制是什么?
核心机制
FA通过抑制内质网应激关键蛋白Grp78的表达及Perk/eIF2α/ATF4/CHOP信号通路的过度激活,减轻内质网应激,下调ERO1α表达,阻断氧化应激-内质网应激恶性循环,从而抑制颗粒细胞凋亡。
主要证据
体内CTX诱导的POI小鼠模型和体外4-OHCP处理的KGN细胞均显示FA显著降低Grp78表达及p-Perk/Perk、p-eIF2α/eIF2α比值和ATF4、CHOP水平,减少凋亡,且效果与4-PBA相当并被TM逆转。
研究意义
FA可作为POI的潜在治疗候选药物,为基于调节内质网稳态的卵巢保护策略提供实验依据。

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

建立体内POI小鼠模型

评估FA对CTX诱导的POI小鼠卵巢功能的保护作用

C57BL/6小鼠随机分为对照组、模型组、LFA(40 mg/kg)、HFA(80 mg/kg)和DHEA组,连续灌胃28天,第8天腹腔注射CTX(120 mg/kg)诱导POI模型,通过发情周期监测、体重、卵巢指数、激素水平、卵泡计数及组织学分析评估FA的效果。

2

体外细胞损伤模型建立及FA处理

研究FA对4-OHCP诱导的KGN细胞损伤的保护作用及机制

KGN细胞分别用不同浓度FA(50和100 μmol/L)预处理24小时,再用25 μmol/L 4-OHCP处理6小时,通过CCK-8检测细胞活力,评估FA对细胞损伤的影响。

3

转录组测序筛选靶点

鉴定FA调节POI卵巢功能的关键分子通路和靶点

对小鼠卵巢组织进行转录组测序,分析差异表达基因,GO和KEGG富集分析,发现FA处理下调内质网蛋白加工通路并上调卵巢类固醇生成通路。

4

分子对接和分子动力学模拟验证靶点

验证FA与Grp78和Perk蛋白的相互作用稳定性

使用AutoDock Tools进行分子对接,Gromacs进行100 ns分子动力学模拟,通过RMSD、Rg、SASA、氢键和RMSF评估复合物稳定性。

5

验证FA对内质网应激通路的影响

验证FA是否抑制Perk/eIF2α/ATF4/CHOP通路

通过Western blot、RT-qPCR和免疫组化检测小鼠卵巢和KGN细胞中Grp78、p-Perk、p-eIF2α、ATF4、CHOP、ERO1α的表达,并使用4-PBA和TM作为对照,证明FA抑制内质网应激通路。

6

FA抑制颗粒细胞凋亡

评估FA对4-OHCP诱导的KGN细胞凋亡的影响

通过TUNEL染色检测凋亡细胞,Western blot检测凋亡相关蛋白(cleaved Caspase 3/Caspase 3、BCL-2、BCL-xL)。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
阿魏酸MedChemExpress--
环磷酰胺Sigma-AldrichC0768-1G
4-氢过氧环磷酰胺Cayman19527
4-苯基丁酸SelleckS3592
衣霉素SelleckS7894
脱氢表雄酮APExBIOB1375
小鼠促卵泡激素ELISA试剂盒BioswampMU30265
小鼠抗缪勒管激素ELISA试剂盒BioswampMU30399
QuicKey Pro小鼠雌二醇ELISA试剂盒ElabscienceE-OSEL-M0008
细胞计数试剂盒-8Yeasen40203ES
二氢乙啶Yeasen50102ES
活性氧荧光检测试剂盒ElabscienceE-BC-K138-F
总超氧化物歧化酶检测试剂盒BeyotimeS0101S
脂质过氧化丙二醛检测试剂盒BeyotimeS0131S
一步法TUNEL原位凋亡试剂盒ElabscienceE-CK-A320
抗β-ACTIN抗体Proteintech20536-1-AP
抗AMH抗体Proteintech14461-1-AP
抗ATF4抗体Proteintech60035-1-Ig
抗BAX抗体Proteintech60267-1-Ig
抗BCL-2抗体Abcamab182858
抗BCL-xL抗体Proteintech10783-1-AP
抗BMP15抗体Proteintech18982-1-AP
抗Caspase 3抗体Proteintech19677-1-AP
抗CHOP抗体Proteintech66741-1-Ig
抗eIF2α抗体Proteintech68479-1-Ig
抗GDF9抗体Proteintech29309-1-AP
抗Grp78抗体Proteintech11587-1-AP
抗p-eIF2α抗体CST3398
抗p-Perk抗体Proteintech82534-1-RR
抗Perk抗体Proteintech68482-1-Ig
生物素化山羊抗兔IgGBosterBA1003
DyLight 594标记山羊抗兔IgGBosterBA1142
抗兔IgG (H+L) (DyLight 800 4X PEG偶联物)CST5151
抗小鼠IgG (H+L) (DyLight 680偶联物)CST5470
DMEM/F12培养基----
胎牛血清----
青霉素和链霉素----
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒----
PVDF膜Millipore--
TRIZOL试剂TaKaRa Bio--
PrimeScript逆转录试剂盒TaKaRa Bio--
SYBR Green预混液TaKaRa Bio--
酶标仪Biotek--
倒置荧光显微镜Olympus--
Odyssey红外成像系统LI-COR--
LightCycler 96系统Roche Diagnostics--
安捷伦2100生物分析仪Agilent--

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
动物模型建立
小鼠品系(C57BL/6,雌性,6-8周龄,18-20g)、CTX剂量(120 mg/kg)和给药方式(单次腹腔注射)、FA剂量(40 mg/kg和80 mg/kg)和给药方式(每日灌胃)、DHEA剂量(11.25 mg/kg)、造模时间点(D8)、总灌胃时长(28天)
阅读提示:Methods 2.2 Animals and Treatment, Figure 1A
发情周期监测
监测频率(每日上午)、判定标准(阴道涂片细胞学)
阅读提示:Methods 2.3 Estrous Cycle Monitoring
激素水平检测
血清FSH、E2、AMH检测使用相应ELISA试剂盒的具体步骤、样本处理(离心3000 rpm,15 min,4℃)
阅读提示:Methods 2.5 ELISA Assay for Serum Hormone
组织学分析
卵巢固定(4%多聚甲醛24h)、切片厚度(5μm)、HE染色、卵泡计数标准和统计方法
阅读提示:Methods 2.4 Ovarian Histology and Follicle Counting
体外细胞实验
KGN细胞系来源、培养条件(DMEM/F12+10%FBS+1%P/S,37℃,5% CO2)、FA处理浓度(50、100 μmol/L)和处理时间(24h)、4-OHCP处理浓度(25 μmol/L)和处理时间(6h)、4-PBA(1mM)和TM(1μM)的处理时间
阅读提示:Methods 2.7 Cell Culture, 2.8 Cell Viability Assay
氧化应激检测
DHE染色(卵巢冰冻切片,30分钟)、ROS试剂盒、T-SOD和MDA检测试剂盒的使用步骤
阅读提示:Methods 2.9 Oxidative Stress Detection
转录组测序
RNA提取方法、建库试剂盒(Hieff NGS® Ultima Dual-mode RNA Library Prep Kit)、测序平台(DNBSEQ)、差异表达基因筛选标准(p<0.05)
阅读提示:Methods 2.10 Transcriptome Sequencing
分子对接与分子动力学模拟
蛋白结构ID(8D1W和4X7H)、软件版本(AutoDock Tools 1.5.6)、力场(amber14sb, GAFF2)、模拟时间(100ns)
阅读提示:Methods 2.11, 2.12
蛋白表达检测
一抗来源和稀释比例、二抗来源、PVDF膜规格(0.22μm)、封闭条件(5%脱脂牛奶或3%BSA)、成像系统
阅读提示:Methods 2.15 Western Blot
基因表达检测
RNA提取试剂(TRIZOL)、逆转录试剂盒(PrimeScript RT reagent kit)、qPCR引物序列(表1和表2)、内参基因(β-actin)、2^-ΔΔCt法
阅读提示:Methods 2.16 Real-Time Quantitative PCR, Table 1, Table 2