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这项题为《Rg1-R1通过激活ULK1/PGAM5-FUNDC1-线粒体自噬通路减轻心脏缺血/再灌注诱导的内皮细胞损伤》的研究，由山东中医药大学中医药创新研究院及教育部中医经典理论重点实验室的李洁（Jie Li）教授团队主导完成。宋夏一男（Xiayinan Song）和邓金兰（Jinlan Deng）为本文的共同第一作者。该研究成果发表在由韩国人参学会主办的学术期刊《Journal of Ginseng Research》上，于2025年12月31日在线发表，并收录于该刊2026年第50卷。
本研究的学术背景立足于急性心肌梗死（AMI）这一全球心血管疾病死亡的主要原因。尽管及时的血运重建再灌注治疗是挽救缺血心肌的关键手段，但再灌注过程本身会引发一种称为心肌缺血/再灌注损伤（MIRI）的病理现象，导致心肌组织损伤进一步加重。在此病理级联反应的核心是线粒体功能障碍，其特征包括三磷酸腺苷合成减少、钙超载、活性氧过度产生以及线粒体通透性转换孔调节异常，最终导致细胞凋亡和心肌损伤加剧。线粒体自噬作为一种选择性清除受损线粒体的自噬机制，被认为是MIRI病理生理过程中的关键调控节点。在生理条件下，线粒体自噬通过清除缺陷细胞器来维持线粒体质量控制，而MIRI会破坏这一稳态平衡。其中，FUN14结构域蛋白1（FUNDC1）是介导线粒体自噬的关键受体蛋白之一。在机制上，低氧环境会激活ULK1激酶，使其磷酸化FUNDC1的Ser17位点以启始线粒体自噬，而磷酸甘油酸变位酶5（PGAM5）介导的FUNDC1 Ser13位点去磷酸化则进一步放大这一过程。因此，ULK1/PGAM5-FUNDC1信号轴构成了干预MIRI的潜在治疗靶点。该团队的前期研究已鉴定了源自经典人参-三七药对的人参皂苷Rg1和三七皂苷R1是具有心脏保护作用的生物活性成分。基于此，研究团队提出假说，即Rg1-R1组合可能通过增强FUNDC1依赖的线粒体自噬来减轻MIRI。本研究旨在通过体内小鼠MIRI模型和体外心肌内皮细胞缺氧/复氧系统，阐明Rg1-R1心脏保护作用的药理机制，为MIRI的治疗和药物开发提供新策略。
研究的工作流程严谨且多层次。首先，在体内实验部分，研究人员建立了小鼠MIRI模型。他们选取了40只7周龄的C57BL/6J小鼠，雌雄各半，随机分为五组，每组8只，包括假手术组、模型组、Rg1处理组、R1处理组以及Rg1-R1联合处理组。模型建立方法为开胸后结扎左前降支冠状动脉，造成45分钟缺血，随后进行6小时再灌注。术后，相应的药物通过腹腔注射给药。4周给药期结束后，通过心电图和超声心动图评估心脏功能，检测射血分数和左室短轴缩短率。之后采集心脏组织样本，进行苏木精-伊红染色和马松染色以观察心肌组织的病理形态学变化和纤维化程度，利用透射电子显微镜观察血管内皮细胞的超微结构变化，并通过免疫荧光双染技术标记血小板-内皮细胞粘附分子和内皮型一氧化氮合酶，以评估心脏微血管内皮细胞的状态。同时，采用酶联免疫吸附测定法检测心肌肌钙蛋白T、肌酸激酶同工酶MB和乳酸脱氢酶等心肌损伤标志物的水平，并用蛋白质印迹法分析相关蛋白表达。体外实验方面，研究人员从乳小鼠心脏中分离并通过CD31磁珠分选出心脏微血管内皮细胞（CMECs）。体外H/R模型的建立则是将细胞置于低氧培养箱中45分钟，随后更换为正常高糖培养基并在标准培养箱中培养6小时。在H/R处理前，使用Rg1-R1对CMECs进行预处理。为了全面评估Rg1-R1对H/R诱导的内皮细胞损伤和线粒体功能障碍的影响，研究团队开展了一系列功能学和分子生物学实验，包括细胞增殖实验、迁移实验、管形成实验、划痕实验和流式细胞术检测细胞凋亡。线粒体功能通过海马细胞能量代谢分析仪测量细胞的耗氧率，以反映氧化磷酸化和ATP生成能力。同时，检测了线粒体和胞质活性氧水平、线粒体膜电位以及线粒体通透性转换孔的开放程度。自噬流通过mt-Keima这种依赖pH变化的荧光蛋白进行可视化分析。关键的机制验证则通过RNA干扰技术，分别敲低Ulk1和Pgam5基因，并观察其对Rg1-R1保护作用的影响，同时结合免疫共沉淀实验验证FUNDC1和LC3B的相互作用。
研究结果有力证实了Rg1-R1的显著保护作用。体内实验结果显示，与假手术组相比，MIRI模型组小鼠心电图出现明显的ST段和T波异常，超声心动图提示射血分数和左室短轴缩短率显著下降，心肌损伤标志物水平升高，心肌组织排列紊乱、纤维断裂、间质水肿、炎性浸润和核固缩，且血管内皮细胞紧密连接间隙增宽。而Rg1-R1处理组的这些指标均得到不同程度的改善，心脏功能显著恢复，心肌病理损伤减轻，胶原沉积减少，血管内皮结构完整性得到保护。蛋白质印迹分析表明，Rg1-R1能够显著逆转MIRI所抑制的磷酸化内皮型一氧化氮合酶和微管相关蛋白1轻链3B（LC3B）的表达，并降低升高的内皮素-1水平，同时上调磷酸化FUNDC1蛋白水平。在体外实验中，Rg1-R1预处理有效抑制了H/R诱导的CMECs损伤，恢复了细胞的迁移、增殖、成管和愈合能力，并显著减少了细胞凋亡。在线粒体层面，电镜观察显示H/R导致线粒体肿胀、嵴断裂和外膜破裂，而Rg1-R1处理使线粒体形态恢复，并观察到自噬小体包裹线粒体的现象。功能上，Rg1-R1能够保护线粒体呼吸功能，维持ATP产生，降低线粒体和胞质活性氧水平，稳定线粒体膜电位并减缓mPTP的开放。蛋白质印迹结果进一步证实Rg1-R1通过抑制线粒体分裂、促进线粒体融合来恢复线粒体的正常形态。深入的机制研究揭示，H/R损伤显著抑制了CMECs中的线粒体自噬流，表现为酸性自溶酶体形成减少、LC3B向线粒体募集受阻以及LC3II/LC3I比值下降，而Rg1-R1能够重新激活此过程。值得注意的是，Rg1-R1上调了p-FUNDC1的表达，但对线粒体自噬受体BNIP3和BNIP3L的表达无显著影响，提示其通过激活FUNDC1通路发挥作用。最终，基因敲低实验证明了这一通路的必要性。单独敲低Ulk1或Pgam5基因，均能消除Rg1-R1对线粒体呼吸功能、细胞迁移、抗凋亡以及线粒体自噬流的保护作用。免疫共沉淀结果也证实，敲低Ulk1或Pgam5会破坏Rg1-R1所促进的FUNDC1与LC3B的结合。
本研究得出结论，Rg1-R1组合通过协同调控ULK1和PGAM5，增强FUNDC1介导的线粒体自噬，从而发挥其对MIRI所致内皮细胞损伤的保护作用。本研究的科学价值在于首次系统阐明了Rg1-R1对MIRI的保护功效，并揭示了其通过作用于ULK1/PGAM5-FUNDC1-线粒体自噬通路来抑制再灌注诱导心脏损伤的新机制。这一发现不仅为临床应用Rg1-R1组合防治MIRI提供了扎实的理论基础，还为探索心血管疾病的共同生物学基础及新的治疗靶点开辟了道路，具有重要的转化医学应用价值。
本研究的亮点在于其新颖性与深入性。研究不仅首次证明了Rg1-R1组合是治疗急性血管内皮功能障碍的有效药物，更开创性地揭示了Rg1-R1与ULK1/PGAM5-FUNDC1线粒体自噬通路之间的直接联系。其研究方法严谨全面，巧妙地将体内动物实验与体外细胞实验相结合，并通过构建基因敲低模型和免疫共沉淀等技术，从现象观察到机制验证，形成了完整的证据链。此外，研究将焦点精准锁定在心脏微血管内皮细胞和线粒体自噬质量控制上，为理解MIRI的病理过程及药物干预提供了独特的内皮细胞视角。