《Renal Failure》：Salvianolic acid C alleviates acute kidney injury by restoring fructose-1,6-bisphosphatase 1-mediated gluconeogenesis
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本项原创性研究揭示了从中药丹参中提取的天然化合物丹酚酸C（SAC）在急性肾损伤（AKI）中的保护作用及其全新机制。研究发现，SAC通过双重调控模式——调节FOXO1/PGC1α信号轴及直接与核心糖异生酶FBP1结合，恢复受损的肾脏糖异生功能，从而改善由缺血再灌注（IRI）和顺铂诱导的AKI，为AKI的代谢靶向治疗提供了新策略。
研究背景与目的
急性肾损伤（AKI）是一种以肾小球滤过率快速下降为特征的危重临床综合征，发病率和死亡率居高不下。其病因多样，其中由缺血再灌注（IRI）和化疗药物顺铂（Cis）诱导的肾毒性是AKI的常见原因。肾脏不仅是排泄器官，也是重要的代谢器官，在应激状态下可贡献高达40%的全身葡萄糖产生。然而，AKI中肾脏糖异生功能的变化及其在疾病进展中的作用尚不清楚。丹酚酸C（SAC）是中药丹参（Salviae Miltiorrhizae Radix et Rhizoma）中的一种天然活性成分，既往研究显示其在慢性肾脏病中具有肾脏保护作用，但其在AKI中的作用及是否涉及代谢调控未见报道。本研究旨在评估SAC在AKI中的疗效，并阐明其潜在机制。
SAC缓解IRI和顺铂诱导的AKI肾损伤
研究首先在雄性C57BL/6J小鼠中建立了IRI和顺铂诱导的AKI模型。在建模前24小时腹腔注射SAC（10 mg/kg）进行干预。
在IRI-AKI模型中，SAC治疗显著降低了模型小鼠血清肌酐（Scr）和血尿素氮（BUN）水平的升高。肾组织H&E染色显示，SAC改善了IRI引起的肾小管上皮细胞肿胀、管腔扩张、管型形成等病理损伤，降低了肾小管损伤评分。Western blot和TUNEL染色结果表明，SAC下调了肾损伤标志物NGAL的表达，调节了凋亡相关蛋白Bax/Bcl-2的比例，并减少了肾组织中的凋亡细胞数量。这些结果证明了SAC对IRI诱导的肾损伤具有保护作用。
在顺铂诱导的AKI模型中，SAC预处理同样有效防止了Scr和BUN的升高，改善了肾组织病理结构，抑制了肾损伤标志物KIM-1和NGAL的蛋白表达上调。免疫组化结果进一步显示，SAC逆转了顺铂触发的肾组织中凋亡标志物Cleaved-caspase-3的表达增加。这些发现共同证实了SAC能够对抗顺铂诱导的肾毒性。
非靶向代谢组学揭示糖异生是SAC发挥作用的下游通路
为探究SAC的作用机制，研究对顺铂模型小鼠的肾组织进行了非靶向代谢组学测序分析。KEGG通路富集分析显示，碳水化合物和氨基酸代谢是受SAC调控的主要代谢物类别。进一步分析发现，乙醛酸和二羧酸代谢、柠檬酸循环（TCA循环）、丙酮酸代谢以及糖酵解/糖异生通路显著富集。网络拓扑分析揭示了这些通路间广泛存在的代谢物串扰，提示SAC可能通过调节糖异生通量来发挥肾保护作用，这为理解其机制提供了新的视角。
SAC恢复AKI中受损的肾脏糖异生
基于代谢组学线索，研究检测了肾脏糖异生关键限速酶的表达。结果表明，在顺铂AKI模型中，肾脏的Fbp1和Pck1mRNA表达降低，而SAC治疗恢复了它们的表达。在蛋白水平上，核心糖异生酶果糖-1,6-二磷酸酶1（FBP1）在顺铂组肾组织中表达显著降低，SAC处理使其恢复至接近正常水平；而葡萄糖-6-磷酸酶催化亚基（G6PC）和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1（PCK1）的蛋白水平在各组间无显著变化。
代谢状态评估显示，顺铂注射导致小鼠血清葡萄糖水平降低、乳酸水平升高，呈现出糖异生受抑制的应激状态。同时，肾组织局部乳酸含量也显著增加。SAC治疗改善了全身性的低血糖和高乳酸血症，也降低了肾组织乳酸的积累。这一系列代谢指标的协同改善，表明SAC能够逆转应激诱导的糖异生抑制，恢复葡萄糖稳态。
体外实验证实SAC通过FBP1保护肾小管上皮细胞
在人肾近端小管上皮细胞（HK2细胞）的顺铂损伤模型中，SAC（10, 30, 100 μM）以剂量依赖方式减轻了顺铂引起的损伤标志物Kim-1和Ngal的上调，其中30 μM效果最为显著。在机制上，顺铂暴露显著抑制了FBP1的蛋白表达，而对G6PC和PCK1无影响；SAC（30 μM）处理则逆转了FBP1的下调。细胞培养上清液的代谢分析显示，顺铂损伤导致乳酸积累和葡萄糖耗竭，而SAC处理改善了这些代谢紊乱。这些结果与体内发现一致，证实了FBP1介导的糖异生是SAC发挥保护作用的保守机制。
抑制FBP1可逆转SAC的肾保护作用
为确证FBP1的关键介导作用，研究在体内外进行了干预实验。在体内，使用选择性FBP1抑制剂（Benzoxazole benzenesulfonamides）可完全逆转SAC对顺铂AKI小鼠肾功能（Scr, BUN）的保护作用，加重肾小管病理损伤和糖原沉积（PAS染色），并抵消SAC对凋亡标志物Cleaved-caspase-3的抑制作用。在体外，利用siRNA敲低HK2细胞中的FBP1表达，同样逆转了SAC对顺铂诱导的细胞损伤（NGAL表达上调）和代谢紊乱（乳酸积累、葡萄糖耗竭）的保护作用。这些数据确立了SAC通过FBP1发挥其肾保护效应。
SAC通过FOXO1/PGC1α/FBP1信号轴发挥保护作用
多色免疫荧光染色显示，FBP1与肾小管标志物LRP2共定位，其在顺铂AKI肾组织中的表达显著降低，而SAC处理使其表达恢复。进一步通过免疫组化发现，顺铂降低了肾组织中两个重要的糖异生促进因子——过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α（PGC1α）和叉头框蛋白O1（FOXO1）的表达，而SAC干预逆转了这种下调。这表明SAC的肾保护作用与激活FOXO1/PGC1α/FBP1信号通路呈正相关。
SAC与FBP1蛋白直接相互作用
分子对接和表面等离子共振（SPR）实验证实了SAC与FBP1蛋白之间存在直接相互作用。分子对接分析显示，SAC以-7.3 kcal/mol的结合能结合在FBP1的活性口袋附近，与Val-131、Tyr-58、Arg-50等残基通过氢键、π-烷基、π-堆积和范德华力相互作用。SPR实验进一步量化了这一相互作用，测得的平衡解离常数（KD）为5.17 × 10-6M，符合1:1结合模型，证实了SAC能以微摩尔级亲和力直接结合FBP1。
讨论与结论
本研究发现，天然化合物SAC在IRI和顺铂两种AKI模型中均表现出肾保护作用。通过非靶向代谢组学，研究首次将糖异生通路鉴定为SAC保护作用的下游机制。FBP1是这一过程的核心介质，其抑制剂可完全废除SAC的疗效。机制上，SAC通过双重调控发挥作用：一是转录调控，即上调FOXO1/PGC1α信号轴，促进FBP1的表达；二是转录后调控，即直接与FBP1蛋白结合，可能稳定或增强其功能。这为AKI的代谢靶向治疗提供了新思路和新靶点。
本研究也存在一定局限性，如仅使用了雄性动物、未考察SAC的药代动力学特征、对长期效益及AKI向慢性肾脏病（CKD）转变的预防作用未作探讨，以及SAC对FBP1酶活性的直接影响有待生化验证等，这些将是后续研究的重点。
综上所述，本研究表明丹酚酸C（SAC）可通过促进FBP1介导的肾脏糖异生来减轻急性肾损伤。
