《Phytomedicine》期刊最新研究揭示：胡桃醌通过Fos/USP53/泛素化通路促进脊髓损伤修复

作者及机构
本研究由山东大学齐鲁医院骨科研究中心的Lu Chen、Yong Chang（共同第一作者）及Na Li、Shiqing Feng（共同通讯作者）领衔，联合山东大学基础医学院团队合作完成，于2025年9月发表于《Phytomedicine》（DOI: 10.1016/j.phymed.2025.157341）。

学术背景
脊髓损伤（Spinal Cord Injury, SCI）是一种严重的中枢神经系统疾病，全球发病率达23.77例/百万，目前缺乏有效治疗手段。继发性损伤中的神经元死亡（尤其是焦亡（pyroptosis）和坏死性凋亡（necroptosis））是导致功能障碍的关键因素。胡桃醌（Juglone）是从核桃中提取的天然化合物，既往研究集中于其抗肿瘤和抗炎作用，但其对中枢神经系统的保护机制尚未明确。本研究旨在阐明胡桃醌通过调控Fos/USP53/泛素化轴抑制神经元焦亡与坏死性凋亡，促进脊髓损伤修复的分子机制。

研究流程与方法
1. 体外模型构建与药物筛选
- 研究对象：胚胎小鼠原代皮层神经元，经氧糖剥夺/复氧（OGD/R）模拟缺血再灌注损伤。
- 实验设计：通过CCK-8法筛选胡桃醌的安全浓度（125 nM）及神经保护剂量；Calcein-AM/PI双染检测细胞存活率；LDH、ATP及ELISA检测炎症因子（IL-1β、IL-18）释放。
- 关键方法：联合使用焦亡抑制剂MCC950和坏死性凋亡抑制剂Nec-1作为阳性对照，验证胡桃醌的特异性作用。

1. 体内脊髓损伤模型

   • 动物模型：雌性C57BL/6J小鼠（8周龄）T10椎板切除后建立挫伤型SCI模型，腹腔注射胡桃醌（0.1 mg/kg或1 mg/kg）。
     
   • 功能评估：Basso小鼠运动评分（BMS）、Catwalk步态分析、体感诱发电位（SEP）和运动诱发电位（MEP）检测神经传导功能；热板试验评估感觉恢复。

2. 分子机制解析

   • RNA测序与生物信息学分析：通过GO富集和GSEA发现泛素-蛋白酶体系统（UPS）通路显著激活。
     
   • 免疫共沉淀（Co-IP）：验证胡桃醌促进MLKL和GSDMD的泛素化降解。
     
   • 转录调控验证：染色质免疫沉淀（ChIP-qPCR）证实Fos直接结合USP53启动子；15(S)-HpETE（Fos激活剂）逆转胡桃醌的神经保护作用。
     
   • 基因操作：USP53过表达/干扰实验明确其在焦亡和坏死性凋亡中的核心调控地位。

主要结果
1. 胡桃醌的神经保护效应
- 体外实验显示，125 nM胡桃醌使OGD/R后神经元存活率提高47%（p<0.001），LDH释放减少35%（p<0.01）。
- 体内实验中，1 mg/kg胡桃醌治疗组小鼠BMS评分从3.2提升至6.8（p<0.001），SEP振幅恢复至 sham组的78%（p<0.01）。

1. 抑制细胞程序性死亡

   • 免疫荧光和Western blot显示，胡桃醌显著降低p-RIP3、p-MLKL和N端GSDMD表达（均p<0.05），效果与特异性抑制剂相当。

2. Fos/USP53/泛素化轴机制

   • RNA-seq发现USP53（一种去泛素化酶）表达下调最显著（log2FC=-2.1）。
     
   • 胡桃醌通过抑制Fos转录，减少USP53表达，从而增强MLKL和GSDMD的泛素化降解（泛素化水平提升2.3倍，p<0.01）。
     
   • USP53过表达可完全抵消胡桃醌的神经保护作用（细胞死亡率回升至85%）。

结论与价值
1. 科学价值
- 首次揭示胡桃醌在低剂量下的神经保护作用，突破其传统高剂量细胞毒性的认知。
- 发现USP53是调控焦亡和坏死性凋亡的全新靶点，并阐明Fos/USP53/泛素化轴的作用机制。

1. 应用前景
   
   • 胡桃醌的血脑屏障穿透性（已获药代动力学数据支持）为其临床转化提供优势。
     
   • 研究为开发基于泛素化调控的SCI治疗策略提供了理论依据和候选药物。

研究亮点
1. 创新性发现
- 首次将天然化合物胡桃醌的应用拓展至中枢神经修复领域。
- 解析了Fos作为USP53转录因子的全新功能，填补了SCI中转录调控网络的空白。

1. 方法学贡献
   
   • 整合多组学分析（RNA-seq、ChIP-qPCR）与功能挽救实验（15(S)-HpETE），构建了完整的机制验证链条。
     
   • 开发了基于USP53基因操作的神经元死亡调控模型。

其他重要发现
- 胡桃醌可减少脊髓损伤后胶质瘢痕形成（面积减少42%，p<0.01），并改善膀胱肌层厚度（p<0.05），提示其多器官保护潜力。
- 研究数据已公开（可通过通讯作者申请获取），为后续研究提供资源。