心肌纵切面的透射电子显微图。
心肌纵切面的透射电子显微图。(Prof Giorgio Gabella / Wellcome Collection;CC BY 4.0)

从复方成分筛选,走向人源模型测试

计算筛选得到的候选,还需要在细胞模型中比较实际效果。上海中医药大学附属普陀医院与上海交通大学医学院附属第九人民医院团队在 Journal of Cardiovascular Pharmacology 报道,将网络药理学与人源心脏类器官相结合,研究多柔比星造成的心肌损伤。

研究从 Shenfu Xiangshao Decoction 的成分资料和心力衰竭相关靶点中寻找交集,进一步选择槲皮素、山奈酚、甘草查尔酮 A 和柚皮素。分子对接与 100 ns 分子动力学模拟用于比较这些成分与候选蛋白 MAPK14 的相互作用;细胞实验随后分别测试这 4 种成分。

多柔比星使类器官活性下降,并改变损伤指标

团队使用人诱导多能干细胞(iPSC),在 96 孔超低吸附板中形成三维聚集体,再通过定向分化形成心脏类器官。分化约第 6–7 天出现自发搏动,染色显示心肌肌钙蛋白 T(cTnT)、CD31 和 α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)等标志。

分化完成后,类器官接受 0.1–30 μM 多柔比星处理,持续 24 小时。10 μM 时,CCK-8 代谢活性约为参照的一半;30 μM 时,边缘结构破坏和搏动频率下降更加明显。团队因此选择 10 μM 作为后续损伤实验条件。

多柔比星还使 N 末端 B 型利钠肽原(NT-proBNP)和 cTnT 升高,分别反映心肌应激及损伤相关变化。乳酸脱氢酶(LDH)随浓度增加的趋势没有达到统计学显著性,说明这一短时实验中,各项损伤指标的反应并不完全同步。

4 个候选中,2 个显示保护作用

团队先考察成分单用 24 小时的毒性。5–40 μM 槲皮素和柚皮素没有明显降低类器官活性;40 μM 山奈酚和甘草查尔酮 A 则表现出细胞毒性,后续选取山奈酚较低浓度继续测试。

在 10 μM 多柔比星的联合处理实验中,槲皮素和山奈酚提高 CCK-8 检测的细胞代谢活性,并降低 LDH、NT-proBNP 和 cTnT 等指标。甘草查尔酮 A 和柚皮素没有显示有效保护浓度。计算筛出的 4 个候选因此在三维模型中呈现不同效果。

凋亡、炎症和胶原染色提供进一步线索

对槲皮素和山奈酚进行后续检测时,团队观察到 p38 和 ERK 的磷酸化下降,BAX/BCL-2 比值降低。TUNEL 染色的阳性细胞减少,培养上清中的 IL-6 和 TNF-α 也下降。

Masson 染色显示胶原沉积减少。作者将这些结果与细胞活性和损伤标志结合,讨论候选成分对炎症、凋亡及组织重塑的影响;论文同时指出,现有实验尚未直接证明 p38/ERK 通路在保护作用中的因果关系。

类器官为候选比较提供多项检测

这项研究把计算筛选、单用毒性和联合损伤实验串联起来,用同一模型比较候选是否有效、在哪些浓度下出现毒性,以及不同损伤指标是否共同改善。实际测试对象是单独成分,多柔比星损伤也是短时体外实验。

研究为人源模型中的成分筛选提供了一个具体例子。候选的作用靶点及通路关系,还可通过靶点干预和功能检测继续研究,进一步确定哪些变化对保护心肌细胞最为关键。

来源与延伸阅读

  1. Integrating Network Pharmacology and In Vitro 3D Cardiac Organoid Model Validation to Investigate the Action Mechanism of Shenfu Xiangshao Decoction on Heart Failure. Journal of Cardiovascular Pharmacology (2026). ↗