軍事醫學科學院、海軍醫科大學一附院: 補腎活血方通過重組免疫基質互作和BNIP3介導的子宮內膜異位癥自噬而拯救鐵超載的卵巢功能

【寫在前面】：本期推薦的是由中國軍事醫學科學院、海軍醫科大學第一附屬醫院中醫婦科等研究團隊合作近期發表于Phytomedicine(IF8.3）的一篇文章，綜合單細胞分析顯示，揭示補腎活血方通過重組IFN-γ/JAK/STAT/CXCL10驅動的免疫基質相互作用和BNIP3介導的子宮內膜異位癥中的自噬而拯救鐵超載的卵巢功能。

【期刊簡介】

【題目及作者信息】

Integrative single-cell analysis reveals Bu-Shen-Huo-Xue Formula rescues iron-overloaded ovarian function via rewiring IFN-γ/JAK/STAT/CXCL10-driven immune-stromal interactions and BNIP3-mediated mitophagy in endometriosis

背景

卵巢子宮內膜異位癥（OE）是女性不孕的主要原因。我們之前的工作確定了鐵過載驅動的氧化應激和顆粒細胞線粒體功能障礙是關鍵的致病特征，但臨床有效的補腎活血方（BHF）的機制尚不清楚。

目的

確定BHF如何減輕OE相關的卵巢損傷和不孕，并確定關鍵的生物活性成分和分子靶點。

方法

用BHF治療OE小鼠模型，以評估盆腔粘連、病變體積、纖維化重塑和生殖結果。綜合單細胞RNA測序（scRNA-seq）和立體測序用于確定鐵超載相關的卵巢生態位。評估顆粒細胞線粒體功能、ROS、衰老和BNIP3-PINK1/Parkin依賴性線粒體吞噬。進行血清藥物化學以鑒定BHF成分并驗證靶點參與。

結果

BHF減少了OE小鼠的盆腔粘連、病變體積和纖維化重塑，并改善了生殖結果。鐵超載建立了以干擾素程序和JAK-STAT激活為特征的黃體近端免疫纖維化生態位；BHF通過抑制CXCL10介導的免疫募集和成纖維細胞活化來減弱這一生態位。在卵泡水平上，鐵超載誘導了過度的BNIP3-PINK1/Parkin依賴性自噬，導致線粒體功能障礙、ROS積累、衰老和應激相關的代謝重編程；BHF恢復了線粒體穩態并緩解了這些變化。Ononin被確定為直接結合BNIP3并抑制鐵誘導的有絲分裂的主要循環成分，從而保護顆粒細胞功能。

結論

BHF作為一種多靶點干預，通過抑制鐵過載相關的免疫纖維化重塑和抑制BNIP3依賴性自噬來保護卵巢免受OE相關的損傷；ononin是一種具有治療潛力的BNIP3靶向生物活性成分。

圖文摘要

【前言】

子宮內膜異位癥是一種常見的雌激素依賴性婦科疾病，影響10%-15%的育齡婦女，其中卵巢子宮內膜異位（OE）是最常見的亞型。OE的特征是異位植入卵巢皮質內的子宮內膜樣組織，導致囊性病變充滿來自氧化血紅蛋白的富鐵液體。除了引起慢性盆腔疼痛和痛經外，OE還會嚴重損害女性生育能力，30%-50%的受影響患者表現出不孕或生育能力下降。OE相關不孕的病理生理學是多因素的，涉及卵巢結構的機械破壞、炎癥微環境的重塑以及對卵泡發生和卵母細胞質量的直接細胞毒性作用。

線粒體既是ROS的主要來源，也是協調細胞應激反應的中心樞紐。為了對抗鐵誘導的氧化損傷，細胞進行有絲分裂吞噬，這是一種選擇性的自噬形式，可以消除功能失調的線粒體。雖然基礎自噬是維持細胞穩態所必需的，但過度或失調的自噬會導致能量崩潰和程序性細胞死亡。BCL2相互作用蛋白3（BNIP3）是應激誘導的有絲分裂的關鍵介質，通過PINK1/Parkin依賴和非依賴機制發揮作用。在病理條件下，異常的BNIP3驅動的自噬與多種疾病有關，包括神經退行性疾病、心肌缺血再灌注損傷和代謝失調。然而，該途徑是否以及如何導致OE相關的卵巢損傷尚不清楚。

在中醫理論框架內，子宮內膜異位癥被分為“癥瘕（腹部腫塊）和“痛經”兩類，其核心發病機制被描述為“腎虛血瘀”。在中醫中，腎臟被認為控制生殖和儲存精氣，而血瘀則被認為會阻塞子宮血管和絡脈，從而促進疼痛和腫塊形成。腎虛和血瘀被認為是相輔相成的，形成了一個惡性循環，加速了疾病的進展，損害了生殖能力。值得注意的是，這一概念模型與現代醫學中公認的機制密切相關，包括鐵驅動的氧化應激、線粒體功能障礙和慢性炎癥。補腎活血方是根據“補腎益氣、活血化瘀”的治療原則開發的臨床多藥方劑，直接針對“腎虛血瘀”的中醫中心病機。補腎活血方通常由淫羊藿、巴戟天、菟絲子、黃芪等補腎壯陽中藥組成，并結合赤芍、桃仁、水蛭等活血化瘀成分。臨床研究和薈萃分析表明，BHF和相關制劑可以有效緩解子宮內膜異位癥相關癥狀，并可能提高妊娠率。然而，BHF在OE中保護卵巢功能和提高卵母細胞質量的精確分子機制尚不完全清楚。

單細胞RNA測序（scRNA-seq）和空間轉錄組學的進展顯著增強了我們解決復雜組織內細胞異質性和空間組織的能力。這些技術能夠全面、高分辨率地分析細胞類型對病理線索和治療干預的特異性反應。在卵巢生物學中，scRNA-seq已成功應用于描繪顆粒細胞亞型，重建卵泡發育軌跡，并鑒定與卵母細胞發育能力相關的分子特征。空間轉錄組學通過保留組織結構和空間背景，進一步揭示了細胞鄰近關系以及局部微環境如何塑造功能結果。利用這些前沿方法來探究中藥的機制是中西醫結合研究的一個重要和新興的方向。

在這項研究中，我們采用了一個綜合的多組學和計算藥理學框架來描述BHF減輕OE相關卵巢功能障礙的機制。我們首先建立并優化了一個穩健且高度可重復的OE小鼠模型。通過組織病理學評估和共置實驗，我們證實了OE卵巢中的鐵超載，并驗證了BHF的治療效果。然后，我們利用scRNA-seq和空間轉錄組學全面繪制了卵巢鐵超載引起的細胞和分子變化，以及BHF治療引起的保護反應。綜合生物信息學和計算藥理學分析進一步確定了BNIP3介導的自噬是驅動鐵誘導的顆粒細胞功能障礙的關鍵病理途徑。最后，體外檢測確定異黃酮成分ononin是BHF中的一種活性化合物，直接靶向BNIP3以抑制過度的有絲分裂。總的來說，我們的研究結果為OE相關卵巢功能障礙的發病機制提供了新的機制見解，并為BHF治療建立了基于中西醫結合的理論基礎，為支持OE的臨床管理提供了潛在的轉化框架。

【結果部分】

1.優化型卵巢子宮內膜異位癥（OE）模型的建立及BHF療效評估。

2.單細胞及空間轉錄組學研究揭示了鐵過載引發的卵巢重塑及其受 BHF 調控的機制。

3.空間定位圖譜界定了鐵過載卵巢中的炎癥-纖維化微環境。

4.單細胞分析揭示了炎癥與纖維化之間的通訊網絡。

5.鐵過載會重新編程顆粒細胞的狀態與代謝，并BHF靶點識別。

6.鐵過載條件下BHF介導的顆粒細胞與卵母細胞線粒體保護作用。

7.基于BNIP3導向的BHF中潛在生物活性成分的鑒定。

8.BNIP3-Ononin芒柄花甙復合物的分子動力學模擬與結合親和力分析。

9.Ononin可在鐵過載條件下維持顆粒細胞功能。

【結論與討論】

本研究提供了支持 BHF 作為治療卵巢子宮內膜異位癥（OE）相關不孕癥策略的臨床前證據。我們證實， BHF 能改善OE病理學的多個方面：減輕病變負荷與纖維化重塑、促進卵泡發育、提升卵母細胞質量，并最終改善生殖結局。未來臨床研究應評估 BHF 對提高OE患者生育能力（尤其是主動尋求妊娠者）的有效性。比較 BHF 與標準激素療法或安慰劑的隨機對照試驗對于指導臨床決策至關重要；同時需開展人體藥代動力學研究以優化給藥方案和治療時長。與此同時，開發烏頭堿及其衍生物作為靶向治療藥物是未來研究的重要方向。更廣泛而言，我們的工作凸顯了將傳統醫學與現代組學技術相結合以揭示可實施治療機制的價值。草藥配方的整體性和多組分特性特別適用于子宮內膜異位癥等復雜多因素疾病。通過解析其生物活性成分及其分子靶點，這種整合方法能夠彌合傳統醫學與循證醫學之間的差距，最終為全球患者拓展更多治療選擇。

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