吉林农大中药材学院发现桔梗皂苷D奇迹：AMPK通路激活，逆转2型糖尿病心肌损伤！

近年来，糖尿病逐渐上升为一种重要的慢性疾病，对人类生命健康构成了严峻挑战。该病可引发一系列并发症，广泛涉及心血管系统、中枢神经系统及周围神经系统等多个领域。其中，糖尿病性心肌病（DCM）的发病与进展过程较为隐匿，早期表现主要包括心肌细胞肥厚增加、胶原沉积基质增多以及间质纤维化的形成，进而引发心脏重构和心室功能障碍，最终可能演化为心力衰竭。鉴于目前DCM的潜在分子机制尚未明确，因此，深入探索并研究在该疾病背景下减轻心肌细胞损伤的有效策略，成为亟待解决的重要课题。

桔梗皂苷D（PD），是桔梗根中的一种核心活性物质，具有丰富的药理活性和显著的药用价值，包括抗炎效应、氧化应激抑制及细胞凋亡调控等，对多个器官系统发挥保护作用。特别是，针对四氧嘧啶诱导的糖尿病模型小鼠，PD已被证实具备显著改善肝损伤的能力。尽管如此，关于PD在心肌细胞保护方面的具体活性，目前尚缺乏明确的认知与报道。

日前，一篇名为“Platycodin D Ameliorates Type 2 Diabetes-Induced Myocardial Injury by Activating the AMPK Signaling Pathway”的研究探讨了PD对小鼠模型和H9c2细胞中DCM的保护作用。

图1 论文首页

PD可改善DCM小鼠心功能损伤

该研究通过构建2型糖尿病诱导的心脏损伤小鼠模型，并使用PD进行处理，探究其对于小鼠心肌损伤改善作用。结果显示，模型组小鼠的血清cTnT、CK-MB、LDH水平显著上升，表明心肌功能损伤的存在（图2A-C）。而PD治疗显著地降低了这些生物标志物的水平，揭示了PD在治疗心肌损伤方面的潜力。

此外，研究还采用了HE、Masson、WGA等多种染色方法来探究心肌组织的病理学变化（图2D-E）。模型组小鼠的组织学切片展现了心肌细胞的显著紊乱排列，胞浆中嗜酸性粒细胞染色明显，间质水肿严重，并伴随有胶原纤维的沉积，部分心肌细胞甚至出现了碎裂，小鼠心肌细胞的横截面面积也显著增大。但PD治疗后，这些病理变化均得到了显著的改善。

同时，超声心动图结果显示，DCM小鼠的心室间隔与左心室游离壁并未实现同步收缩，且LVEF、LVFS等心功能指标均有所下降，经PD治疗后，DCM小鼠的LVEF和LVFS均出现了明显的上升，这进一步证实了PD在治疗心肌损伤及改善心脏功能方面的有效性。

图2 PD可改善DCM小鼠的心功能损伤

PD对HG-PA诱导的H9C2细胞损伤具有保护作用

为深入探究PD对心肌细胞保护作用的机制，该研究在体外条件下模拟了糖尿病的生理环境，并应用MTT法评估了PD对H9c2细胞活力的潜在影响。结果显示，当PD浓度处于0.0625至8μM的范围内，未观察到对细胞的毒性作用；当浓度达到8μM时，PD展现出了促进细胞增殖的显著效果（图3A）。

研究也进一步探讨了PD对H9c2细胞在HG-PA暴露下的保护作用。HG-PA单独处理显著抑制了H9c2细胞的活性（图3B），然而，当细胞预先经过1、2、4μM浓度的PD处理后，HG-PA诱导的细胞活力下降呈现出明显的浓度依赖性缓解。

在细胞形态学层面，HE和WGA染色技术显示，HG-PA处理后的H9c2细胞表现出肥大、形态短小且钝化，核膜与核仁出现破碎等不利变化；而PD的预处理则显著改善了这些不良细胞状态（图3C、E）。

此外，研究还通过检测LDH的释放量来评估HG-PA处理对细胞膜完整性的潜在损伤。HG-PA处理造成了LDH水平的显著上升，表明细胞膜受损；而PD的预处理则有效保护了细胞膜的完整性，进而提升了细胞的活性（图3D）。

最后，在氧化应激层面，研究评估了细胞内ROS的水平。结果显示，HG-PA处理显著增加了细胞内ROS的表达；而PD的预处理则有效抑制了ROS的释放（图3F），这进一步证实了PD在减轻糖尿病条件下心肌细胞氧化应激损伤方面的积极作用。

图3 PD可以保护HG-PA诱导的H9c2细胞损伤

PD改善了能量代谢途径

免疫荧光染色结果表明，在模型组中，p-AMPK与GLUT4蛋白的表达水平显著下调，而PD给药后，这些下调得到了显著改善（图4A）。Western blot检测结果显示，模型组中AMPK蛋白的磷酸化表达水平显著下调，促进了其下游蛋白ACC在小鼠心脏组织中的表达，同时GLUT4的表达水平也明显降低（图4B、C）。然而，PD给药可显著逆转上述情况。

另外，HG-PA在体外环境中显著抑制了p-AMPK蛋白的表达水平（图4D、E），但PD预处理则有效改善了这一变化。同时，ACC作为AMPK的下游蛋白，在能量代谢过程中扮演了重要角色。而HG-PA显著上调了活化的ACC蛋白的表达水平，但PD预处理则显著下调了其表达水平。

图4 PD改善能量代谢途径

PD可能通过凋亡信号通路改善2型糖尿病致心肌损伤

模型组内的cl-caspase 9与cl-caspase 3蛋白表达水平显著增强，伴随促凋亡蛋白Bax表达的上调及抗凋亡蛋白Bcl2的抑制。同时，细胞色素C的蛋白表达水平也显著上升。PD给药后，这些促凋亡蛋白表达的增加均受到显著抑制（图5A），提示PD对DCM小鼠诱导的心肌细胞凋亡具有抑制作用。

为验证上述发现，研究采用Hoechst 33258染色与JC-1染色技术，对HG-PA诱导的H9c2细胞凋亡程度进行了检测。结果显示，HG-PA处理后的细胞出现了大量凋亡现象，且线粒体膜电位显著降低。而在不同浓度PD处理下，细胞凋亡现象呈现浓度依赖性的缓解趋势（图5C-D）。

此外，研究还利用Western blot技术对HG-PA诱导的H9c2细胞中凋亡蛋白的表达强度进行了分析。结果显示，当细胞暴露于HG-PA时，caspase家族被激活，从而触发凋亡级联反应。然而，在PD预处理后，这些现象均发生了逆转。

总之，结果表明PD在改善HG-PA诱导的H9c2细胞凋亡方面具有显著效果。

图5 PD改善凋亡途径

结论

综上所述，该研究通过H9c2细胞实验，科学地证实了PD对2型糖尿病所诱导的小鼠心肌损伤具有明确的保护作用。这一发现为相关领域的研究提供了有力的实验依据，并为未来相关疾病的治疗策略提供了潜在的参考方向。

参考文献：

Wang W, Wang Z, Meng Z, Jiang S, Liu Z, Zhu HY, Li XD, Zhang JT, Li W. Platycodin D Ameliorates Type 2 Diabetes-Induced Myocardial Injury by Activating the AMPK Signaling Pathway. J Agric Food Chem. 2024 May 8;72(18):10339-10354. doi: 10.1021/acs.jafc.3c07311