【前沿进展】林古法/王志荣/程黎明团队揭示SCM-198（益母草碱）快速治疗晚期急性肝衰竭的作用与…

急性肝衰竭（Acute liver failure, ALF）是由各种病因导致肝功能急剧丧失的疾病。常见于药物及化学品中毒、病毒感染、酒精性肝病、自身免疫性肝炎等。ALF也可发生在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎和肝纤维化等慢性肝病、重症感染和其他系统器官衰竭进展过程中。ALF的特点是发病与进展迅速、病情往往危急，临床表现包括黄疸、肝功能异常、腹水、肝性脑病、血栓、出血等症状。严重情况下，还可能导致休克、肝肾综合征、弥散性血管内凝血，以及全身性多器官功能衰竭等严重并发症，导致较高的短期死亡率。

ALF发病机制包括内毒素血症、脂质过氧化损伤和免疫损伤导致的肝细胞大量死亡。ALF患者转归与治疗的时间窗口存在密切联系。ALF患者肝脏损伤后8小时内（ALF小鼠治疗的时间窗口为2-3小时内）如若积极进行救治，往往具有良好的治疗效果。但是，ALF患者常常无法得到早期诊断与治疗，而晚期ALF患者治疗效果极为有限。尽管肝移植是治疗ALF的有效手段，但是临床肝脏供体的缺乏、高额的医疗费用和持续的排异反应导致肝移植无法被广泛应用。药物治疗ALF，特别是快速治疗晚期ALF仍无突破性进展。因此，寻找快速治疗晚期ALF的药物具有重要的科学意义和广阔的临床应用前景。

1976年，研究人员从益母草中提取出有效成分益母草碱（SCM-198）。自2000年以来，关于SCM-198的基础研究大量增加，至今已经发表了200多篇研究论文，涉及SCM-198的多种药理作用，如：子宫收缩作用、抗血小板聚集和抑制血管收缩反应等。同时，SCM-198还具有抗氧化、抗缺血、抗凋亡和抗炎作用，对心血管和脑血管有保护作用。然而，至今为止，SCM-198发挥这些保护作用的直接靶点及其分子机制尚不明确。这严重限制了SCM-198的临床应用。

同济大学林古法/王志荣/程黎明团队历经五年研究，揭示了SCM-198直接作用靶点及发挥促进肝脏损伤修复的分子机制。相关研究成果近日发表于Nature Communications（Selectively targeting the AdipoR2-CaM-CaMKII-NOS3 axis by SCM-198 as a rapid acting therapy for advanced acute liver failure; doi: 10.1038/s41467-024-55295-7, 2024-12-16）。该研究发现，生物活性小分子SCM-198不仅能够预防（2小时内给药），还能够治疗TAA、APAP或LPS/D-GaIN诱导的ALF。即使在ALF发病后的24小时给药，也能将ALF小鼠的存活率提高到100%。而且，SCM-198在给药后发挥作用迅速，于6小时内有效降低肝脏损伤（图1）。

图1. SCM-198快速治疗晚期ALF小鼠

为寻找SCM-198的作用靶点，研究团队合成了生物素化的SCM-198探针，利用超高分辨率液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术，筛选鉴定到AdipoR2是潜在的SCM-198结合靶蛋白。差异扫描荧光（DSF）、微尺度热泳动（MST）和表面等离子共振（SPR）生物物理学研究显示AdipoR2与SCM-198的结合常数（KD）为1.99 μM。而此剂量浓度与SCM-198给药后的血清浓度相符合。

研究团队运用原子动力学模拟和利用超高分辨率LC-MS技术鉴定得到AdipoR2（Y274）、AdipoR2（R278）、AdipoR2（R331）和AdipoR2（R335）是AdipoR2与SCM-198潜在的结合位点。研究团队在获得了点突变蛋白的基础上，通过SPR分析确认AdipoR2（R335）在SCM-198直接结合AdipoR2过程中起了关键的作用。AdipoR2（R335）与SCM-198可形成胍基-精氨酸配对（图2）。与此发现一致的是，SCM-198不能拯救Adipor2-/-小鼠ALF，而与SCM-198结构类似但不能与AdipoR2形成胍基-精氨酸配对的Sinapine亦不能挽救小鼠ALF肝脏损伤。因此，AdiopR2介导了SCM-198的肝脏保护作用。

图2. SCM-198与AdipoR2 R335结合

研究人员探究了AdipoR2介导SCM-198促进ALF小鼠肝脏损伤修复的分子机制。首次发现在肝细胞内存在AdipoR2-CaM-CaMKII-NOS3复合物，证明AdipoR2通过AdipoR2胞内结构域（AdipoR21-146）与NOS3的C端序列（NOS3753-1203）结合。使用AdipoR2-CaM-CaMKII-NOS3复合物抑制剂（R24571、KN93和L-NAME）和NOS3-/-小鼠进行正反向验证，表明AdipoR2-CaM-CaMKII-NOS3复合物介导了SCM-198上调肝细胞NO生成水平。进一步，研究者对SCM-198快速发挥作用的分子基础进行了探索，发现AdipoR2（Y274）是AdipoR2调控肝细胞胞外Ca2+内流的关键位点。因此，AdipoR2（Y274）可以作为一个分子开关，介导SCM-198-AdipoR2结合后Ca2+内流，上调AdipoR2-CaM-CaMKII-NOS3复合物活性，增加肝细胞NO生成，从而介导了SCM-198快速促进ALF小鼠肝脏损伤修复的效应（图3）。

图3. SCM-198-AdipoR2治疗ALF的机制

（图片来源：Lin, G. (2024) https://BioRender.com/k05t293）

研究团队发现AdipoR2在药物肝损伤病人肝脏细胞中表达下调。通过对H9人胚胎干细胞（hESCs）来源的人肝脏类器官（HLOs）的研究，进一步证明了SCM-198能够保护HLOs免受氧化应激、TAA或APAP诱导的损伤。HLOs胞内AdipoR2-CaM-CaMKII-NOS3复合物活性与Ca2+、NO含量分析研究显示，SCM-198保护HLOs免受氧化应激、TAA或APAP诱导损伤的分子机制同样由AdipoR2-CaM-CaMKII-NOS3复合物介导。而益母草碱的安全性已通过临床试验（ChiCTR1800019071，北京大学第一医院）证明。因此，该团队的此项工作有望将SCM-198的临床应用拓展到治疗肝脏损伤疾病中，为药物治疗ALF特别是晚期ALF提供新的策略。

该项工作得到了科技部重点研发计划和国家自然科学基金的支持。同济大学林古法、王志荣、程黎明教授为该论文的共同通讯作者。博士研究生王瑞和陈有为博士为该论文的共同第一作者。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55295-7

原标题：《【前沿进展】林古法/王志荣/程黎明团队揭示SCM-198（益母草碱）快速治疗晚期急性肝衰竭的作用与机制》

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