《Phytomedicine》：Echinacoside modulates PARP14-GLUD1 axis to mediate energy metabolism reprogramming and mitochondrial function in diminished ovarian reserve
编辑推荐：
研究探讨 echinacoside（ECH）治疗卵巢储备减退（DOR）的疗效及分子机制，发现ECH通过抑制 PARP14-GLUD1-α-KG 通路改善能量代谢、减轻氧化应激和恢复线粒体功能，从而抑制卵巢细胞凋亡并修复DOR大鼠的生殖功能。
梁慧珍|舒楚强|黄志珍|袁思思|杨琪|陈舒|周晓怡|杨宁莲|向新宇|夏琼
中西医结合科，国家卫生健康委员会出生缺陷研究与预防重点实验室（湖南省妇幼保健院），中国长沙410028
摘要
目的
卵巢储备功能下降（DOR）是女性不孕的主要原因之一。随着城市化和生活方式的改变，其发病率逐年上升，需要新的治疗策略。本研究探讨了棘豆苷（ECH）在治疗DOR中的疗效及其分子机制。
方法
:使用三萜苷（TG）建立了DOR大鼠模型，随后进行ECH干预。从体重和发情周期等多个方面评估ECH对DOR的影响，并结合ELISA、HE、TUNEL染色、WB和IHC等多种检测方法。通过转录组测序和生物信息学分析确定了ECH在DOR治疗中的核心基因和靶点。通过比色法、WB、DHE染色、流式细胞术和TEM评估卵巢组织中的能量代谢、氧化应激和线粒体功能。在SVOG细胞中，使用CCK-8、WB、Annexin V-FITC/PI染色、比色法、生化分析、JC-1染色、DCFH-DA染色、TEM和IP等方法测量ECH对聚ADP-核糖聚合酶14（PARP14）和谷氨酸脱氢酶1（GLUD1）的调控作用，以及其对细胞凋亡、能量代谢、氧化应激和线粒体功能的影响。
结果
ECH治疗显著恢复了DOR大鼠的发情周期，减轻了卵巢储备功能下降的情况，抑制了卵巢细胞凋亡，并使激素水平恢复正常。转录组和生物信息学分析表明PARP14是ECH在DOR治疗中的核心靶点，GLUD1可能是其下游靶点。机制研究表明，PARP14通过单ADP-核糖化（MARylation）抑制GLUD1活性，从而减少α-酮戊二酸（α-KG）的产生并抑制能量代谢。ECH下调PARP14表达，逆转TG引起的能量代谢抑制，减轻氧化应激，恢复线粒体功能，进而减少颗粒细胞的凋亡。
结论
:ECH通过抑制PARP14-GLUD1-α-KG轴来恢复能量代谢，这可以抑制氧化应激，改善线粒体功能，抑制卵巢细胞凋亡，最终治疗DOR。
引言
卵巢储备功能下降（DOR）不仅表现为可用卵子数量减少，还表现为卵子质量下降（Li等人，2024年）。随着社会发展和生活方式的变化，DOR的发病率持续上升，影响越来越多的年轻女性（Zhang等人，2023年）。作为女性不孕的主要原因，DOR在临床上表现为月经不规律、妊娠结局不良和生育能力下降（Liu等人，2021年；Hao等人，2023年）。尽管DOR的确切病因尚不清楚，但它与激素水平、代谢变化、初始卵巢储备、环境影响、疾病和药物使用密切相关（Zhu等人，2023年）。目前DOR的诊断方法主要依赖于激素标志物（如抗苗勒管激素和促卵泡激素）和超声评估（如窦卵泡计数）（美国生殖医学学会实践委员会，2020年）。然而，现有的治疗选择仍然有限。传统疗法，包括激素替代疗法、去氢表雄酮补充和辅助生殖技术，往往效果不一，副作用显著，成功率低，成本高昂（Ju等人，2024年；Wang等人，2023年）。因此，迫切需要开发新的治疗策略。
棘豆苷（ECH）是从肉苁蓉（Cistanche tubulosa）中提取的一种天然生物活性化合物（Song等人，2021年）。最近的研究强调了其多种生物效应，包括线粒体保护、抗氧化活性和抗炎特性（Li等人，2022年；Xie等人，2023年；Yang等人，2021年；Zhang等人，2017年）。ECH在生殖健康中的潜在作用引起了越来越多的关注，初步研究显示其对卵巢功能有保护作用（Li等人，2024年；Vijayakumar等人，2023年）。值得注意的是，线粒体功能障碍和氧化应激与DOR的发病机制有关（Kaltsas等人，2023年；Zhang等人，2023年；Zhu等人，2024年）。鉴于这些病理生理机制，ECH成为DOR治疗的一个有前景的候选物。此外，有研究指出ECH能有效缓解顺铂引起的卵巢损伤（Yan等人，2018年），进一步支持其在DOR中的潜在治疗作用，表明ECH可能是一种新型、安全且有效的治疗选择。
聚ADP-核糖聚合酶14（PARP14）属于PARP家族的ADP-核糖转移酶，可刺激目标蛋白的单ADP-核糖化（MARylation）（Qin等人，2019年；Torretta等人，2023年）。ADP-核糖化是一种重要的翻译后修饰，涉及将NAD+水解产生的ADP-核糖转移到目标蛋白的特定氨基酸残基上，从而调节其功能（Dukic等人，2023年；Schweiker等人，2018年）。研究表明，PARP14参与了病理代谢失调（Szanto和Bai，2020年），而能量代谢紊乱被认为是影响女性生育能力的关键因素（Ahmed等人，2024年）。此外，代谢失衡会加剧氧化应激，损害线粒体功能，促进颗粒细胞凋亡，最终导致卵巢功能障碍（Chen等人，2024年；Yan等人，2024年）。可以推测PARP14可能维持卵巢功能并调节能量代谢。尽管早期研究中发现PARP14是卵巢癌的治疗靶点（Challa等人，2025年），但其在DOR中的确切功能尚不清楚。研究ECH对PARP14的影响可能为DOR治疗提供新的见解。
谷氨酸脱氢酶（GDH）是谷氨酰胺代谢中的关键酶（Yin等人，2022年）。在DOR患者中，GDH活性显著降低，表明其与疾病发病机制有关（Pacella-Ince等人，2014年）。在其各种异构体中，谷氨酸脱氢酶1（GLUD1）在人类中的酶活性较高（Hu等人，2023年）。GLUD1催化谷氨酸转化为α-酮戊二酸（α-KG），在氨基酸分解代谢和三羧酸循环（TCA）之间起着关键作用（Tsai等人，2016年；Wang等人，2019年）。此外，之前已有研究分析了α-KG在恢复卵巢储备功能中的作用（Li等人，2023年；Liu等人，2024年），强调了GLUD1活性和α-KG生成作为DOR治疗靶点的潜力。
我们计划研究ECH对DOR的治疗效果，并探索相关机制，特别是PARP14和GLUD1的调控作用。研究设计包括三个关键部分：首先建立DOR大鼠模型，评估ECH改善卵巢储备功能的治疗效果；其次进行转录组和生物信息学分析，识别与ECH治疗相关的关键基因，重点关注PARP14和GLUD1；最后验证ECH对PARP14和GLUD1的调控作用，以及其对体内和体外能量代谢和线粒体功能的影响。通过这些研究，我们旨在阐明ECH在DOR中的治疗潜力背后的分子机制。
部分摘要
动物伦理
我们从湖南SJA实验动物有限公司购买了8周大的SPF级雌性Sprague-Dawley大鼠，体重在210至250克之间（批准许可证：SCXK (Xiang) 2024-0009）。大鼠在SPF条件下自由摄取食物和水（温度23 ± 2°C，湿度55 ± 5%，12小时光照/黑暗周期）。经过1周的适应期后，阴道细胞学检查确认其具有正常的发情周期，以便进行后续实验。
ECH通过抑制DOR大鼠的卵巢细胞凋亡来恢复卵巢储备功能
为了评估ECH对DOR的治疗效果，我们使用TG建立了DOR大鼠模型，并通过灌胃给予ECH（图1A）。与对照组相比，模型组的体重增长明显缓慢，而ECH治疗缓解了这一现象，表明ECH减轻了TG引起的生长迟缓（图1B）。通过阴道涂片分析监测发情周期。在发情前期，涂片主要由有核上皮细胞组成；发情期...
讨论
随着社会生活方式的变化，DOR的发病率逐年上升，对女性生殖健康构成了严重挑战（Devine等人，2015年；Llarena和Hine，2021年）。然而，目前的DOR治疗选择仍然有限，这凸显了开发新治疗策略的紧迫性。在各种研究中，棘豆苷（ECH）作为肉苁蓉（Cistanche deserticola）的主要生物活性成分，因其生物学活性而被认为是一种潜在的不孕治疗剂
作者贡献声明
梁慧珍：概念构思；初稿撰写
舒楚强：数据整理；审稿与编辑
黄志珍：正式分析；监督
袁思思：实验研究；资源协调
杨琪：方法学；数据可视化
陈舒：项目管理；初稿撰写
周晓怡：结果验证；数据可视化
杨宁莲：数据整理；正式分析
向新宇：实验研究；审稿与编辑
夏琼：方法学；软件应用
资助
本研究得到了湖南省自然科学基金（编号2023JJ60451）和湖南省妇幼保健院创新团队项目（编号2023RX05）的支持。
伦理声明
湖南省妇幼保健院的动物伦理委员会批准了所有程序（批准编号：2022-A013），这些程序遵循了《实验动物护理和使用指南》。数据可用性声明
本研究的数据可在合理请求下从相应作者处获取。作者贡献声明
梁慧珍：初稿撰写，概念构思。舒楚强：审稿与编辑，数据整理。黄志珍：监督，正式分析。袁思思：结果验证，实验研究。杨琪：数据可视化，方法学。陈舒：初稿撰写，项目管理。周晓怡：数据可视化，结果验证。杨宁莲：正式分析，数据整理。向新宇：审稿与编辑，实验研究。夏琼：软件应用，方法学。利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
