《Frontiers in Pharmacology》：Gypenoside XLIX ameliorates diabetic retinopathy by downregulating prostaglandin-endoperoxide synthase 2 in retinal pigment epithelium cells to inhibit ferroptosis and preserve tight junction integrity
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为应对糖尿病视网膜病变（DR）中视网膜色素上皮（RPE）细胞紧密连接（TJs）破坏导致的视力损伤难题，本研究聚焦中药绞股蓝的主要活性成分绞股蓝皂苷XLIX（Gyp XLIX）。研究人员结合生物信息学、网络药理学及体内外实验，系统探究了Gyp XLIX的保护作用与机制。研究发现，Gyp XLIX能够通过下调前列腺素-内过氧化物合酶2（PTGS2），有效抑制铁死亡（ferroptosis），并维持RPE细胞的紧密连接蛋白（如ZO-1、occludin）完整性，从而在早期对DR发挥保护作用。该研究为DR的治疗提供了新的多靶点候选药物和理论依据。
糖尿病视网膜病变（Diabetic Retinopathy, DR）是糖尿病患者中一种常见且严重的眼部并发症，也是全球工业国家中年人视力丧失的主要原因。在中国，糖尿病患病人数超过1亿，其中DR的发病率不容小觑。目前的治疗手段，如激光光凝、玻璃体内注射抗血管内皮生长因子（Anti-VEGF）药物或糖皮质激素以及手术，面临着部分患者无效、长期视力改善不佳、经济负担重以及副作用等挑战。良好的血糖控制可以抑制DR的发展，但对许多患者而言维持良好血糖控制本身就是一个难题。因此，急需寻找更有效、多靶点的治疗策略来控制DR的发生与发展。
DR是一种神经血管疾病，其血管功能障碍的潜在机制包括血-视网膜屏障（Blood-Retinal Barrier, BRB）的改变。近年来，高血糖对视网膜色素上皮（Retinal Pigment Epithelium, RPE）细胞——外血-视网膜屏障（outer BRB, oBRB）主要组成成分——的影响受到越来越多的关注。RPE细胞间的紧密连接（Tight Junctions, TJs）对于形成oBRB至关重要。高血糖和氧化应激导致的RPE细胞TJs损伤是早期DR的关键原因。因此，靶向修复RPE细胞的TJ功能已成为治疗DR的一个有前景的策略。
近年来，研究人员发现，铁死亡（ferroptosis）——一种新兴的受调节的细胞死亡形式——可能在DR的发病机制中扮演关键角色。铁死亡是由铁依赖的脂质过氧化物堆积引起的。在DR患者和动物模型的玻璃体和视网膜中已检测到异常的铁积累。铁死亡可能导致oBRB的破坏，进而诱发糖尿病性黄斑水肿（Diabetic Macular Edema, DME）。因此，铁死亡可能成为DR的一个可行的治疗靶点。
与此同时，传统中药在预防DR方面显示出疗效。绞股蓝（Gynostemma pentaphyllum）作为一种药用植物，具有抗炎、抗氧化等多种药理活性，其主要活性成分是达玛烷型三萜皂苷——绞股蓝皂苷。绞股蓝皂苷XLIX（Gypenoside XLIX, Gyp XLIX）是绞股蓝的主要皂苷成分之一，研究表明它可以抑制炎症和氧化应激。那么，Gyp XLIX是否在DR的治疗中具有潜力？其作用机制又如何？为了回答这些问题，一项发表在《Frontiers in Pharmacology》上的研究应运而生。
研究人员采用了多管齐下的方法。首先，他们结合了生物信息学、系统生物学和全面的网络药理学来阐明Gyp XLIX对DR潜在的治疗机制。他们利用PharmMapper和SwissTargetPrediction预测了Gyp XLIX的靶点，并从基因表达数据库（GSE53257）、GeneCards、OMIM和DisGeNET等数据库中获取了DR相关靶点，通过取交集和构建蛋白互作网络，识别出10个核心枢纽基因。同时，还进行了基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析，并进行了分子对接模拟。在实验验证部分，研究建立了链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠模型和高葡萄糖（HG）刺激的人RPE细胞系（ARPE-19）模型，用Gyp XLIX进行处理。通过蛋白质印迹法（Western blotting）、免疫荧光染色、以及铁含量、脂质过氧化和谷胱甘肽（GSH）水平测定等实验，评估了Gyp XLIX对RPE细胞TJ完整性和铁死亡的影响。此外，研究人员还通过过表达前列腺素-内过氧化物合酶2（PTGS2）来阐明Gyp XLIX在DR早期保护连接完整性中的作用机制。
3.1 识别和验证Gyp XLIX抗DR的核心靶点
通过网络药理学分析，在Gyp XLIX和DR的共享靶点中，识别出10个核心枢纽基因，包括ALB、VEGFA、JUN、ESR1、PTGS2、STAT3、MMP9、HSP90AA1、BCL2L1和AR。GO和KEGG富集分析显示这些基因与多种生物过程和DR相关通路（如HIF-1信号、VEGF信号、AGE-RAGE信号等）密切相关。分子对接显示Gyp XLIX与PTGS2等靶点具有较好的结合能力。
3.2 Gyp XLIX在糖尿病小鼠中维持TJ完整性并抑制铁死亡
在糖尿病小鼠模型中，Gyp XLIX治疗显著增加了RPE/脉络膜复合体中紧密连接蛋白ZO-1和occludin的表达，表明其能保护TJ完整性。同时，Gyp XLIX降低了组织中的Fe2+和丙二醛（MDA）水平，提高了GSH水平，并上调了铁死亡关键调节因子谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）、铁死亡抑制蛋白1（FSP1）和溶质载体家族7成员11（SLC7A11）的蛋白表达，说明Gyp XLIX能有效抑制铁死亡。
3.3 Gyp XLIX抑制高葡萄糖诱导的ARPE-19细胞铁死亡和TJ蛋白丢失
在细胞实验中，高葡萄糖刺激降低了ARPE-19细胞中ZO-1和occludin的表达，并诱导了铁死亡（表现为Fe2+和MDA水平升高，GSH水平降低，GPX4、FSP1、SLC7A11表达下调）。Gyp XLIX处理逆转了所有这些变化，证实了其在细胞水平同样具有保护TJ和抑制铁死亡的作用。
3.4 Gyp XLIX通过下调PTGS2抑制高葡萄糖诱导的ARPE-19细胞铁死亡
研究进一步发现，高葡萄糖刺激会上调ARPE-19细胞中PTGS2的表达，而Gyp XLIX处理可下调PTGS2。当在细胞中过表达PTGS2时，Gyp XLIX对铁死亡的抑制作用（表现为对GPX4、FSP1、SLC7A11的上调，以及对GSH水平的升高和MDA水平的降低）被部分逆转。这表明Gyp XLIX抑制铁死亡的作用与其下调PTGS2密切相关。
3.5 Gyp XLIX通过下调PTGS2在糖尿病小鼠中抑制铁死亡并维持TJ完整性
在动物体内实验中，研究人员通过玻璃体内注射携带Ptgs2基因的腺相关病毒（AAV8），在糖尿病小鼠眼中过表达了PTGS2。结果发现，PTGS2的过表达部分逆转了Gyp XLIX对TJ蛋白（ZO-1、occludin）的保护作用，也逆转了Gyp XLIX对铁死亡的抑制效应（即逆转了对Fe2+、MDA、GSH水平及GPX4、FSP1、SLC7A11蛋白表达的调节）。这进一步在体内证实了Gyp XLIX通过下调PTGS2来抑制铁死亡并维持TJ完整性。
本研究通过整合网络药理学和实验验证，系统地揭示了绞股蓝皂苷XLIX对糖尿病视网膜病变早期连接完整性的保护作用及机制。研究得出结论：Gyp XLIX能够通过下调前列腺素-内过氧化物合酶2（PTGS2），有效抑制视网膜色素上皮（RPE）细胞的铁死亡，并维持其紧密连接（TJ）的完整性，从而在DR早期发挥保护作用。
在讨论部分，作者强调了本研究的创新性与意义。首先，它将传统中药活性成分与现代疾病机制（铁死亡）联系起来，为中药现代化研究提供了范例。其次，研究明确了PTGS2作为Gyp XLIX抗DR作用的一个关键节点，深化了对DR发病机制中炎症、氧化应激与铁死亡交叉对话的理解。此外，该研究为开发针对DR的、具有多靶点特性的新型治疗药物（Gyp XLIX或其衍生物）提供了坚实的临床前实验依据和理论参考。尽管研究存在一些局限性，例如未探究其他核心靶点的作用，以及需要更长期的观察来确认其能否预防晚期DR，但这些发现无疑为糖尿病视网膜病变的防治开辟了新的思路和潜在的治疗方向。
