《International Immunopharmacology》：Ophiopogonin D reprograms the polarization of macrophages through modulating PPM1K-mediated branched-chain amino acids catabolism to delay atherogenesis
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本研究探讨Ophiopogonin D（OP-D）通过调节支链氨基酸（BCAAs）分解代谢重编程巨噬细胞极化，从而抑制动脉粥样硬化（AS）发展的机制。通过高脂饮食诱导的ApoE缺陷小鼠模型，结合体外巨噬细胞实验、RNA测序及靶向代谢组学分析，发现OP-D显著降低AS病理进程，其机制与抑制M1型巨噬细胞极化、调控BCAAs代谢相关。该研究为AS治疗提供了新靶点。
作者：余尚民、刘佳琪、刘珊
单位：中国安徽省蚌埠市蚌埠医学院药学院药剂学系，邮编233000
摘要
背景
动脉粥样硬化（AS）是一种慢性炎症性血管疾病。巨噬细胞的重新编程在AS的进展中起着关键作用。
Ophiopogon japonicus中的生物活性成分Ophiopogonin D（OP-D）表现出强大的抗动脉粥样硬化作用。然而，OP-D是否通过重新编程巨噬细胞来发挥其保护作用尚不清楚。本研究旨在探讨OP-D对AS的影响并阐明其潜在机制。
方法
通过组织学和分子检测方法评估了OP-D对动脉粥样硬化小鼠的保护作用。利用流式细胞术检测巨噬细胞在OP-D保护作用中的关键作用，并通过巨噬细胞耗竭/灌注实验进行验证。在体外通过RT-qPCR、流式细胞术和免疫荧光技术评估OP-D对巨噬细胞的直接影响。采用RNA测序和氨基酸靶向代谢组学分析来识别相关的氨基酸代谢途径。此外，建立了
PPM1K缺陷模型，以验证支链氨基酸（BCAAs）在巨噬细胞重新编程和OP-D治疗作用中的作用。
结果
研究结果表明，OP-D减缓了AS的进展并直接抑制了巨噬细胞的M1样极化。巨噬细胞耗竭后，OP-D的治疗效果消失，这表明巨噬细胞是OP-D治疗效果的关键介质。进一步的机制研究表明，OP-D的抗动脉粥样硬化作用依赖于BCAAs代谢紊乱所介导的巨噬细胞极化。
结论
本研究阐明OP-D通过调节BCAAs的代谢来重新编程巨噬细胞的极化，从而延缓动脉粥样硬化的发生。这些发现将有助于深入理解OP-D的抗动脉粥样硬化机制，并为其提供潜在的治疗靶点。
引言
动脉粥样硬化（AS）是全球主要的死亡原因之一，主要由血脂异常和慢性炎症驱动[1][2]。持续的血管炎症显著增加了动脉粥样硬化斑块的不稳定性。巨噬细胞通过促进动脉壁炎症和斑块形成来介导这一过程[3]。在AS早期，单核细胞浸润内皮下层，内化修饰后的脂蛋白并分化为促炎性泡沫细胞[4][5]。调节巨噬细胞的表型和功能可以影响早期病变的形成，因此针对巨噬细胞的疗法成为研究的重点。
巨噬细胞对动脉粥样硬化斑块的影响不仅取决于其浸润数量，还取决于其极化状态和表型分布[6]。复杂的斑块微环境使巨噬细胞暴露于多种同时作用的信息素中，这些信息素驱动它们极化为不同的亚型[7]。巨噬细胞从分泌细胞因子（如白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的典型促炎性M1细胞，到通过白细胞介素-10（IL-10）等因子促进组织修复的抗炎性M2细胞[8]。因此，将M1/M2极化平衡向M2方向调整是一种有前景的稳定斑块策略。
代谢组学研究强调了支链氨基酸（BCAAs：亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸）在代谢性疾病中的作用[9]。它们的代谢受到关键酶的调控，包括支链氨基转移酶（BCAT）、支链酮酸脱氢酶E1亚基α（BCKD）、线粒体磷酸酶2C（PPM1K）和支链酮酸脱氢酶激酶（BCKDK）[10]。BCAAs代谢紊乱与心血管风险增加有关[11]。高水平的BCAAs会损害内皮功能，促进血小板聚集和血栓形成[12][13]，并通过活性氧（ROS）和炎症加剧内皮功能障碍[14]。值得注意的是，BCAAs的代谢调节巨噬细胞的功能：补充BCAAs会促进M1极化，而其分解代谢则有利于M2极化[15][16]。然而，BCAAs代谢对AS中巨噬细胞极化的具体影响仍不清楚。阐明这一机制将有助于加深我们对AS发病机制的理解。
他汀类药物仍是调节血清脂质水平和延缓AS进展的主要临床治疗方法，但它们显著的不良反应（尤其是肝肾毒性）引发了严重担忧[17]。
Ophiopogon japonicus (L. f.) Ker Gawl是一种具有药用和食用价值的传统中药，其中含有生物活性化合物Ophiopogonin D（OP-D），引起了广泛关注[18][19][20]。先前的研究表明，OP-D通过减少ROS产生和抑制炎症细胞因子发挥抗癌、抗炎和心脏保护作用[21][22][23]。此外，它还通过调节脂质代谢和肠道微生物群表现出抗动脉粥样硬化活性[24]。然而，OP-D在调节AS中BCAAs代谢和巨噬细胞极化方面的具体作用仍不明确。
在本研究中，我们阐明了OP-D的抗动脉粥样硬化机制。我们在高脂饮食喂养的
ApoE?/?小鼠中检测了OP-D对动脉粥样硬化病理变化的影响。随后，我们证实了巨噬细胞在OP-D保护作用中的关键作用，并研究了OP-D对巨噬细胞极化的影响。通过RNA测序和氨基酸靶向代谢组学分析来识别相关的氨基酸代谢途径。此外，我们在体外和体内建立了
PPM1K缺陷模型，以探讨OP-D是否通过调节BCAAs代谢来抑制巨噬细胞的M1样极化，从而延缓动脉粥样硬化的发生。
动物实验
所有动物实验均遵循美国国立卫生研究院（NIH）关于实验室动物护理和使用的指南，并获得了蚌埠医学院实验室动物福利与伦理委员会的批准（批准编号：2024–491）。雄性C57BL/6 J小鼠和载脂蛋白
E-缺陷（
ApoE?/?）小鼠（北京Vital River公司提供）在标准条件下饲养。C57BL/6 J小鼠喂食正常饮食，而
ApoE?/?小鼠喂食高脂饮食（江苏Yihe公司提供）。
OP-D抑制了动脉粥样硬化小鼠的病理发展
首先，我们评估了OP-D（化学结构见图1A）的安全性及其对AS的影响。在高脂饮食喂养8周后，通过灌胃给予
ApoE?/?小鼠不同剂量的OP-D（见图1B）。统计分析显示，OP-D处理组与模型组在体重或食物摄入量上没有显著差异（见图S1）。未观察到死亡或明显的痛苦迹象（如毛发竖立、嗜睡、姿势异常）。
讨论
目前用于治疗动脉粥样硬化（AS）的临床药物往往受到肝肾毒性和高成本的限制。中医提供了一种更安全、更经济的治疗选择。我们的安全性评估表明，OP-D未显著影响体重或食物摄入量，动物保持正常的一般状态。这些观察结果共同表明OP-D没有明显的系统毒性或不良影响。
结论
总之，我们的研究发现，
Ophiopogon japonicus中的OP-D通过调节BCAAs的代谢来重新编程巨噬细胞的极化，从而延缓动脉粥样硬化的发生。这些发现将有助于深入理解OP-D的抗动脉粥样硬化机制，并为其提供潜在的治疗靶点。
作者贡献声明
余尚民：负责撰写初稿、数据可视化、验证、资源准备、实验设计和数据整理。
刘佳琪：负责数据可视化、验证和实验设计。
刘珊：负责审稿和编辑、项目监督、资源管理、资金申请以及概念构思。
伦理批准和参与同意
所有动物实验均遵循美国国立卫生研究院（NIH）关于实验室动物护理和使用的指南，并获得了蚌埠医学院实验室动物福利与伦理委员会的批准（批准编号：2024–491）。
资金支持
本研究得到了安徽省自然科学基金（项目编号：2024AH051240，资助人：刘珊）和蚌埠医学院自然科学重点项目（项目编号：2023byzd027，资助人：刘珊）的支持。
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的研究结果。
