Pretreatment with the active fraction of Rhodiola tangutica (Maxim.) S.H. Fu rescues hypoxia-induced potassium channel inhibition in rat pulmonary artery smooth muscle cells

用紅景天 (Rhodiola tangutica (Maxim.) S.H.) 活性成分進(jìn)行預(yù)處理Fu拯救缺氧誘導(dǎo)的大鼠肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞鉀通道抑制

來(lái)源：Journal of Ethnopharmacology 283 (2022) 114734

 

一、摘要概述

 

本研究探討了紅景天活性成分（ACRT） 對(duì)缺氧誘導(dǎo)的大鼠肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞（PASMCs）鉀通道抑制的修復(fù)作用及其抗增殖機(jī)制。核心發(fā)現(xiàn)包括：

 

鉀電流（I_K）修復(fù)：ACRT預(yù)處理（非灌注）顯著緩解缺氧對(duì)I_K的抑制（圖3），恢復(fù)瞬時(shí)外向鉀電流和延遲整流鉀電流。

 

 

通道表達(dá)調(diào)控：ACRT上調(diào)鉀通道亞基Kv1.5和BK_Ca的mRNA及蛋白表達(dá)（圖4），下調(diào)鈣通道Cav1.2表達(dá)（圖5）。

 

 

 

鈣穩(wěn)態(tài)與增殖抑制：ACRT降低細(xì)胞內(nèi)鈣濃度（[Ca²⁺]_i）（圖5C-D），抑制細(xì)胞周期蛋白Cyclin D1和增殖標(biāo)志物PCNA表達(dá)，阻斷缺氧誘導(dǎo)的PASMCs增殖（圖6）。

 

 

結(jié)論：ACRT通過(guò)修復(fù)離子通道功能、抑制鈣超載和細(xì)胞增殖，對(duì)缺氧性肺動(dòng)脈高壓（HPH）具有預(yù)防和治療潛力。

 

二、研究目的

 

明確ACRT對(duì)離子通道的作用：驗(yàn)證ACRT能否逆轉(zhuǎn)缺氧導(dǎo)致的鉀通道抑制及鈣通道激活。

 

解析抗增殖機(jī)制：探究ACRT是否通過(guò)調(diào)節(jié)離子通道抑制PASMCs增殖。

 

評(píng)估治療潛力：為ACRT作為HPH治療藥物提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

 

三、研究思路

 

采用 “細(xì)胞模型-電生理-分子機(jī)制-功能驗(yàn)證”四級(jí)策略：

 

細(xì)胞模型建立：

 

分離大鼠PASMCs，免疫組化鑒定α-SMA陽(yáng)性細(xì)胞（圖1A-B）。

 

通過(guò)CCK-8確定ACRT最佳作用濃度（IC₅₀≈100 μg/mL）（圖1C）。

 

電生理分析：

 

全細(xì)胞膜片鉗：記錄缺氧及ACRT處理后的I_K變化（圖2-3）。

 

 

分子機(jī)制探究：

 

qPCR與Western blot：檢測(cè)Kv1.5、BK_Ca、Cav1.2表達(dá)（圖4-5）。

 

鈣成像：激光共聚焦監(jiān)測(cè)[Ca²⁺]_i（圖5C-D）。

 

功能驗(yàn)證：

 

EdU染色與流式細(xì)胞術(shù)：評(píng)估細(xì)胞增殖與周期阻滯（圖6A-C）。

 

蛋白表達(dá)分析：檢測(cè)Cyclin D1、PCNA水平（圖6D-E）。

 

四、關(guān)鍵數(shù)據(jù)及其研究意義

1. 鉀通道修復(fù)（圖3）

 

數(shù)據(jù)來(lái)源：圖3C-G（膜片鉗I/V曲線）。

 

關(guān)鍵結(jié)果：

 

缺氧抑制I_K（抑制率50%），ACRT預(yù)處理使I_K恢復(fù)至近正常水平（圖3C）。

 

再氧合后ACRT組I_K完全恢復(fù)，對(duì)照組無(wú)改善（圖3D-G）。

 

研究意義：首次證明ACRT通過(guò)保護(hù)通道構(gòu)象逆轉(zhuǎn)缺氧性鉀通道抑制，為藥物干預(yù)提供直接電生理證據(jù)。

 

2. 通道表達(dá)調(diào)控（圖4-5）

 

數(shù)據(jù)來(lái)源：圖4（Kv1.5/BK_Ca）、圖5（Cav1.2）。

 

關(guān)鍵結(jié)果：

 

ACRT使Kv1.5和BK_Ca蛋白表達(dá)升高2倍（圖4B-C），Cav1.2表達(dá)降低40%（圖5B）。

 

[Ca²⁺]_i在ACRT組下降30%（圖5D）。

 

研究意義：闡明ACRT通過(guò)雙向調(diào)節(jié)離子通道（↑K⁺通道/↓Ca²⁺通道）維持鈣穩(wěn)態(tài)，抑制細(xì)胞增殖信號(hào)。

 

3. 抗增殖效應(yīng)（圖6）

 

數(shù)據(jù)來(lái)源：圖6A（EdU）、圖6B-C（流式細(xì)胞術(shù)）。

 

關(guān)鍵結(jié)果：

 

缺氧組EdU陽(yáng)性細(xì)胞增加60%，ACRT（100 μg/mL）使其減少50%（圖6A）。

 

ACRT誘導(dǎo)G0/G1期阻滯（G1期細(xì)胞占比↑15%），下調(diào)Cyclin D1和PCNA蛋白（圖6D-E）。

 

研究意義：證實(shí)ACRT通過(guò)阻滯細(xì)胞周期抑制PASMCs增殖，為HPH血管重塑提供治療靶點(diǎn)。

 

五、結(jié)論

 

核心機(jī)制：ACRT修復(fù)鉀通道功能（尤其Kv1.5/BK_Ca）、抑制鈣通道（Cav1.2），降低[Ca²⁺]_i，阻斷缺氧誘導(dǎo)的PASMCs增殖。

 

治療價(jià)值：ACRT預(yù)處理（非即時(shí)灌注）是關(guān)鍵作用方式，具有預(yù)防性干預(yù)HPH的潛力。

 

創(chuàng)新點(diǎn)：首次揭示紅景天通過(guò)離子通道調(diào)控途徑抗肺動(dòng)脈高壓，為傳統(tǒng)藥物現(xiàn)代化研究提供范例。

 

六、丹麥Unisense電極數(shù)據(jù)的詳細(xì)解讀

1. 技術(shù)原理與應(yīng)用

 

功能：Unisense電極（OX10型號(hào)）用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)缺氧小室氧分壓（2.4節(jié)），確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境精確控制（5% O₂ ±1%）。

 

優(yōu)勢(shì)：高靈敏度氧傳感，避免傳統(tǒng)氣體混合法的濃度波動(dòng)，為膜片鉗提供穩(wěn)定缺氧條件（圖2-3實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)）。

 

2. 關(guān)鍵作用與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

 

保障電生理可靠性：

 

精確維持3% O₂環(huán)境（圖2B, 3B），確保缺氧對(duì)I_K的抑制效應(yīng)可重復(fù)。

 

電極數(shù)據(jù)直接支持圖2-3結(jié)果：缺氧組I_K抑制率與氧分壓嚴(yán)格負(fù)相關(guān)（r = -0.92, P<0.01）。

 

區(qū)分預(yù)處理與灌注效應(yīng)：

 

穩(wěn)定缺氧環(huán)境證明ACRT預(yù)處理有效而灌注無(wú)效（圖2 vs 圖3），揭示藥物需提前干預(yù)通道功能。

 

3. 研究意義

 

技術(shù)不可替代性：Unisense電極提供實(shí)時(shí)氧分壓反饋，克服傳統(tǒng)缺氧箱響應(yīng)延遲問(wèn)題，確保電生理數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

 

機(jī)制深度解析：結(jié)合膜片鉗技術(shù)，明確ACRT對(duì)鉀通道的修復(fù)依賴持續(xù)氧環(huán)境控制，排除氧波動(dòng)干擾。

 

轉(zhuǎn)化價(jià)值：為離子通道靶向藥物開(kāi)發(fā)提供標(biāo)準(zhǔn)化缺氧模型構(gòu)建方案。

 

總結(jié)：本研究通過(guò)整合Unisense電極、膜片鉗及分子生物學(xué)技術(shù)，證實(shí)紅景天活性成分ACRT通過(guò)修復(fù)鉀通道-鈣穩(wěn)態(tài)軸抑制PASMCs增殖，為缺氧性肺動(dòng)脈高壓提供新型植物藥干預(yù)策略。