目前随着国家对中医药研究的重视及大力支持，大家对中药的探讨如火如荼，关于中药在临床的研究也在不断深入。今天享的这篇文章就揭示了中医药领域的一重大发现！

2024年2月，南京中医药大学陆茵、赵杨教授团队在国际知名学术期刊Acta Pharmaceutica Sinica B（中国科技期刊卓越行动计划重点期刊，中科院医学一区，IF：14.5）发表了题为Targeting PKM2 signaling cascade with salvaianic acid A normalizes tumor blood vessels to facilitate chemotherapeutic drug delivery的最新研究成果。该研究中医药与肿瘤代谢重编程结合，使用了测序和分子对接等技术。想在中医药领域深耕，发高分文章，不妨试试这个研究思路。

题目：通过丹参酸A靶向PKM2信号级联可使肿瘤血管正常化，促进化疗药物的输送

杂志：Acta Pharmaceutica Sinica B

影响因子：14.5

发表时间：2024年2月23日

肿瘤血管的结构和功能异常是实体瘤的重要标志。异常的肿瘤血管不仅促进肿瘤的进展，而且会阻止抗肿瘤药物在瘤内的递送。因此，发现肿瘤内皮细胞代谢异常的关键靶标及相关治疗药物已成为迫切需要，并对临床抗肿瘤联合治疗具有重大意义。

丹参酸A是从活血化瘀中药丹参中提取的主要生物活性成分，已有文献证明其具有多种药理功能，然而，SAA是否能够对肿瘤血管的调节产生显著影响仍不清楚。研究发现SAA通过调控关键激酶PKM2抑制内皮细胞糖代谢，并通过β-Catenin/Claudin-5信号级联增强内皮细胞间紧密连接。SAA通过纠正肿瘤血管异常的结构和功能，以促进化疗药物在瘤内的分布与含量。此研究揭示SAA可作为肿瘤血管正常化的有效药物并为肿瘤联合治疗提供潜在选择。

1. SAA通过缓解缺氧微环境延缓肿瘤进展

作者通过皮下植入LLC和B16F10肿瘤细胞，建立了2种血管生成过度的同基因小鼠肿瘤模型，并腹腔注射SAA。通过IVIS成像系统观察到，SAA对肿瘤生长的抑制作用显著。作者通过H&E染色和免疫荧光分析发现SAA可以抑制肿瘤的增殖但对肿瘤坏死区域、核异型性和细胞凋亡无明显影响。多普勒超声分析显示，SAA治疗显著增强了LLC和B16F10肿瘤的血管灌注和氧合。SAA治疗的动态血流和灌注的增加在整个肿瘤中都观察到，甚至在集中在肿瘤的核心。研究人员注射检测体内缺氧区的试剂吡莫硝唑，免疫荧光染色结果显示SAA能有效地减弱肿瘤血管附近的缺氧区。SAA治疗后HIF-1α和CA-9的表达水平均显著降低，表明SAA对降低肿瘤缺氧具有显著作用。综上所述，数据表明SAA通过改善肿瘤缺氧微环境在抑制肿瘤进展中发挥了关键作用。

2. SAA通过改善血管结构和功能促进肿瘤血管正常化

作者观察到SAA治疗组的血管数量明显少于对照组，表明SAA能够抑制肿瘤血管生成。经SAA处理后，LLC肿瘤血管中平滑肌细胞和周细胞的覆盖范围均显著升高，基底膜支持增强，肿瘤血管周围纤维蛋白原的沉积减少。与对照相比，SAA被发现可以提高肿瘤血管上一系列内皮连接分子的表达水平，从而增强肿瘤血管中的连接完整性。在SAA治疗组中，LLC肿瘤血管中FITC-lectin+的面积从根本上增加了，这表明SAA在增强血管灌注方面发挥了强大的作用。与对照相比，SAA处理明显阻碍了葡聚糖从周围血管的泄漏，这表明SAA降低了血管通透性。双光子显微镜下观察发现SAA干预能够减轻血管外tritc -葡聚糖泄漏和扩散的面积，并导致肿瘤血管直径显著增加。此外，扫描电镜图像确定SAA能加强血管完整性，收紧EC连接。综上，这些发现表明，SAA通过纠正异常的血管结构和功能，在诱导血管正常化方面发挥了至关重要的作用。

3. SAA可加速缺氧引起的内皮连接损伤的恢复

作者利用缺氧诱导的HUVECs模拟肿瘤血管内皮细胞表型。在常压条件下只有大剂量的SAA明显抑制缺氧条件下HUVECs的增殖能力。为了进一步了解SAA在缺氧条件下影响HUVECs生物学行为的分子机制，作者对缺氧诱导的HUVECs进行了RNA测序，以确定SAA治疗后ECs中显著改变的基因。与对照相比，SAA反应中共有72个基因显著上调，64个基因显著下调。KEGG分析揭示，差异表达的基因主要参与细胞过程，包括局灶黏着、间隙连接、TJ和AJ。这些途径与紧密连接和氧化磷酸化的正调节以及氧化应激的负调节有关。研究表明，在SAA处理后，HUVECs中VE-cad和ZO1的表达水平提高。并且SAA能够在细胞-细胞接触部位引起β-Catenin的广泛表达，限制其核积累，同时磷酸化水平受损。此外SAA增强了Claudin-5在HUVEC中的表达。综上所述，在SAA调节荷瘤小鼠肿瘤血管的作用的同时，SAA能够改善内皮细胞的TJ，并挽救由缺氧导致的内皮屏障的破坏。

4. SAA可抵消缺氧引发的氧化应激和EC中的代谢重编程

在RNA-seq数据的基础上，作者试图探索SAA治疗是否能够改善缺氧引发的ECs氧化应激。与常氧条件相比，缺氧条件降低了SOD, CAT和GSH-Px的浓度，在SAA处理后逆转。此外，低氧也能使MDA含量显著增加，在SAA存在的情况下，MDA含量得以恢复。SAA处理能够在低氧条件下剂量依赖性地降低ROS和总超氧化物水平和 Keap1的蛋白表达，同时升高了缺氧条件下HUVECs中Nrf2、HO-1和NQO1的蛋白水平。综上所述， SAA减轻了缺氧条件下ECs的氧化应激水平。

为了进一步研究SAA治疗后HUVECs的代谢谱，作者进行了非靶向代谢组学分析，用于辨别SAA对HUVECs中缺氧介导的代谢重编程的影响。在低氧条件下，对照组和SAA处理组的HUVECs代谢差异显著。此外， PCA指出，在对照组和SAA处理组之间的HUVECs中，沿着PCA1存在明显的分离。代谢途径分析显示，缺氧条件下SAA对糖酵解/糖异生、丙酮酸代谢和戊糖磷酸途径的影响显著改变。同时分析显示，SAA在很大程度上抑制糖酵解和线粒体氧化呼吸的水平。因此，这些发现提示SAA拮抗缺氧引发的内皮糖酵解并驱动代谢重编程。

5. SAA通过与PKM2结合限制内皮糖酵解

质谱分析显示PKM2相对于其他蛋白的丰度最高，并且在SAA处理组广泛富集，提示PKM2可能是SAA的主要靶蛋白。因此作者检测了包括PK在内的一系列糖酵解酶的活性。发现 SAA改变最明显的代谢途径是糖酵解，特别是在SAA处理后，丙酮酸浓度显著降低。细胞热移实验数据表明SAA和PKM2之间存在直接相互作用，SPR分析结果证实了SAA和PKM2的直接结合。

为了检测SAA在PKM2上可能的结合位点，作者进行分子对接分析。作者预测SAA的结构可以成功地融入催化结构域，并与PKM2内部的多个残基产生相互作用，转染K433A突变质粒能够逆转SAA抑制的PK活性和丙酮酸含量。然而，R489A和G520A突变质粒未能挽救SAA的作用。SAA诱导的PKM2二聚化在K433A突变时被拮抗。更重要的是，SAA能够以剂量依赖的方式与PKM2野生型蛋白结合。相反，即使SAA浓度增加，K433A突变的PKM2蛋白也几乎没有结合亲和力。以上数据表明SAA依赖Lys433调节PKM2活性的残基。此外，加权均方根偏差(RMSD)的时间演化表明，与PKM2单独结合后，PKM2的RMSD似乎更不稳定，且与SAA结合后RMSD升高。PKM2的均方根波动(RMSF)在与SAA结合时也表现出更大的灵活性，这表明PKM2的整体波动和剩余灵活性趋势。因此，PKM2的Lys433残基与SAA相互作用是必需的，SAA倾向于改变PKM2的构象，形成一个复杂的体系。

6. SAA增强β-Catenin/Claudin-5轴介导的内皮细胞TJ

与正常肺组织相比，PKM2在肺组织肿瘤区域的表达升高，PKM2的表达与CD31的表达广泛共定位。作者发现与分化良好的肺肿瘤组织相比，肿瘤内皮细胞PKM2在低分化的肺肿瘤组织中表达增高。在低分化肺肿瘤中，肿瘤血管中β-Catenin和Claudin-5的表达水平受损，表明肿瘤血管异常，内皮连接松动。作者还检测了与EC连接相关基因在肺肿瘤组织中的mRNA表达水平在低分化和高分化肺肿瘤组织中存在显著差异。同样，SAA上调CTNNB及其下游靶基因mRNA表达水平。此外，共免疫沉淀分析支持SAA处理增强了β-Catenin与PKM2的结合，并且在SAA处理后β-Catenin与TCF4之间的相互作用也增强。同时，SAA干预未能提高PKM2沉默的HUVECs中Claudin-5的表达。在PKM2缺失的情况下，SAA也无法调节CTNNB及其下游靶基因的mRNA表达水平。综上SAA通过以PKM2依赖的方式调节β-Catenin/Claudin-5信号轴改善内皮细胞TJ。

7. SAA促进DOX进入肿瘤，增强抗肿瘤作用

研究结果发现，SAA联合DOX能够显著抑制皮下LLC和B16F10肿瘤的体积和重量。此外，与DOX单药治疗相比，SAA和DOX联合治疗的抗肿瘤效果更明显，肿瘤增殖受限，坏死和凋亡升高。双光子显微镜成像显示，联合治疗组LLC肿瘤的血管灌注、血管直径和DOX的递送都有所增加，意味SAA治疗激发了肿瘤血管重塑，为DOX进入肿瘤铺平了道路。进一步的免疫荧光染色证实，SAA和DOX处理的小鼠瘤内DOX水平显著提高。综上所述，我们的数据表明，SAA治疗能够促进肿瘤血管正常化，从而有助于增强化疗药物的递送和抑制肿瘤进展的疗效。

肿瘤的血管系统对肿瘤的进展具有深远的影响，肿瘤血管的结构和功能异常给化疗和免疫治疗的递送和疗效带来了相当大的挑战。作者证明PKM2四聚体在ECs中的抑制可以促进肿瘤血管正常化，并缓解缺氧微环境。SAA能够通过直接结合PKM2改变内皮糖酵解，并通过调节β-Catenin/Claudin-5信号轴决定内皮TJ的命运。并且肺癌患者肿瘤内皮中PKM2的表达与肿瘤的进展和分化密切相关，PKM2可能作为解剖肿瘤血管行为的潜在生物标志物，并可能成为抗血管生成治疗的新靶点。此外，SAA依靠肿瘤血管的正常化功能，加强化疗药物DOX在肿瘤中的渗透和分布，为联合治疗提供了新的策略，为SAA延缓肿瘤进展的药理活性和机制提供了新的见解。