项目文章Redox Biol | 渝粤病理科学研究中心：亚精胺借 HADHA“代谢开关”破解肺高压难题！

肺动脉高压（PAH）现有抗增殖药与血管扩张剂主要缓解症状，难以逆转已形成的血管重塑，患者7年生存率长期低于50%。内皮损伤为PAH的早期环节，可致线粒体功能障碍、氧化应激与炎症，使内皮细胞转向糖酵解、活性氧增加，继而经内皮-间质转化（EndMT）致血管壁增厚。但这种糖酵解重编程如何受脂质代谢调控，以及线粒体氧化还原扮演的角色尚不明确。

2026年9月17日，重庆渝粤病理科学研究中心/陆军军医大学高钰琪研究员团队在 Redox Biology（IF 16.2）期刊发表题为“Spermidine attenuates monocrotaline-induced pulmonary arterial hypertension with HADHA-associated improvements in fatty acid oxidation and mitochondrial redox homeostasis”的文章。作者用靶向代谢组学、靶向脂质组学和线粒体功能测定回答了一个具体问题：亚精胺是否经由线粒体蛋白HADHA 恢复脂肪酸 β-氧化与线粒体氧化还原稳态，并借此减轻野百合碱诱导的肺动脉高压。中科新生命荣幸为该研究H800医学高通量靶向代谢组和HL2400高通量靶向脂质组检测服务。

 

研究材料

体内实验：24只雄性SD大鼠，经MCT（60 mg/kg）单次皮下注射诱导PAH模型，并连续28天腹腔注射SPD（5 mg/kg/day）。

体外实验：原代大鼠PMVECs，用100 μM棕榈酸（PA）处理12 h构建脂毒性模型，随后给予5或10 μM的SPD处理12 h。

 

组学技术方法

H800医学高通量靶向代谢组、HL2400高通量靶向脂质组

 

研究步骤

 

步骤1

建立MCT-PAH模型并给予SPD；

 

步骤2

血流动力学与组织病理评估；

 

步骤3

H800代谢组定位脂质重塑；

 

步骤4

HL2400脂质组解析甘油磷脂重塑；

 

步骤5

体外模型评估FAO与线粒体呼吸；

 

步骤6

验证SPD-HADHA结合与稳定性；

 

步骤7

HADHA敲低做功能依赖性验证。

 

研究结果

 

1. 体内表型：肺动脉压与血管重塑同时改善

SPD 使 MCT 大鼠的RVSP、mPAP 和 Fulton 指数下降，右心室肥厚、肺小动脉壁增厚和胶原沉积都减轻。血清中 IL-6、vWF、ET-1 三项均降低，肺微血管区 CD31 共染的 vWF、ET-1 异常表达同样降低，提示其保护作用涉及炎症和内皮损伤的改善。补充实验里单独给药 SPD 的健康大鼠各项基础指标没有变化，说明看到的是疾病状态下的效应，而不是药物对正常生理的普遍扰动。

图1 SPD改善MCT诱导的肺动脉高压与内皮损伤

 

2. H800医学高通量靶向代谢组：脂肪酸摄取增加与β-氧化受阻

H800靶向代谢组显示，MCT与SPD调控差异代谢物交集31个，SPD处理后部分代谢物向Control组回移；KEGG富集于PPAR通路、半胱氨酸/蛋氨酸代谢及嘌呤代谢，并富含白三烯、前列腺素、羟基脂肪酸等脂质介质。血清与肺组织FFA在MCT组升高、SPD后降低，而FAS未同步升高，提示FFA累积非源于合成增强。肺组织PLIN2、CD36上调，CPT1A、HADHA下调（HADHB变化不大），提示摄取增加而β-氧化受阻导致脂质蓄积。

图2 靶向代谢组提示SPD减轻MCT-PAH大鼠的脂质代谢重塑与脂肪酸失调

 

3. 体外脂毒性：SPD 恢复 FAO 与线粒体呼吸

BODIPY 染色下，MCT 组肺微血管区可见大量脂滴沉积，SPD 处理后减少。体外用 PA 刺激 PMVECs 造脂毒性模型，vWF 与 ET-1 释放升高，5 μM和10 μM 的 SPD 都能抑制。FAO 比色法显示 PA 抑制脂肪酸氧化，10 μM SPD可明显恢复 FAO 活性；PLIN2、CD36 的上调和 CPT1A 的下调也被 SPD 逆转。Oxygraph-2K 高分辨呼吸仪上，PA 让基础呼吸、ATP-偶联呼吸、质子漏和最大呼吸能力全面下降，5 μM 与 10 μM SPD 均可改善上述参数。配套透射电镜（原文 Fig. 6）里脂滴减少，线粒体肿胀、嵴结构破坏和内质网扩张减轻，还能看到受损线粒体进入自噬加工。

图3 SPD恢复脂肪酸氧化与线粒体呼吸功能

 

4. HL2400 高通量靶向脂质组学：SPD特异性逆转PE重塑并缓解PA诱导的氧化应激

PA刺激引发广泛脂质重塑，HL2400靶向脂质组检出652个差异脂质（321上调、331下调）。添加SPD后60个脂质显著回调（10上调、50下调），绝大多数为甘油磷脂（GP）；交集分析显示27个重叠差异脂质均属GP，亚类富集于PE和PI，且SPD特异性逆转PE表达模式，对PC、PI无明显影响。KEGG富集于自噬、FcR介导吞噬及甘油磷脂代谢通路。表型验证显示SPD显著降低线粒体ROS（MitoSOX）与脂质过氧化（C11-BODIPY），提示其缓解PA诱导的氧化应激。

图4 靶向脂质组定位SPD纠正的甘油磷脂重塑

 

5. SPD下调PLIN2–波形蛋白互作：缓解PA诱导的内皮–间质转化

PA刺激的PMVECs中PLIN2与波形蛋白高度共表达，SPD可降低两者表达；GST pull-down证实GST-PLIN2(189–411)与His-波形蛋白直接互作。PA使CD31、VE-cadherin下降，α-SMA、波形蛋白升高，SPD与si-PLIN2均能部分逆转，提示PLIN2参与脂质蓄积与内皮表型转换。大鼠肺组织免疫荧光与Western blot结果一致：MCT组CD31、VE-cadherin下降，α-SMA、波形蛋白升高，SPD干预后缓解。

图5 SPD阻断PLIN2与波形蛋白介导的内皮间质转化

 

6. 线粒体自噬：SPD 清除受损线粒体并维持网络完整性

TEM显示PA导致线粒体嵴损伤与结构崩解，SPD恢复线粒体超微结构；PINK1、Parkin、LC3B、LAMP2与TOM20共定位增强，表明SPD通过线粒体自噬质量控质及时清除受损线粒体、维持线粒体网络完整性。

图6 SPD改善线粒体自噬相关的线粒体质量控制

 

7. SPD靶向HADHA的直接结合证据：分子动力学模拟与MST/CETSA验证

分子对接（PDB ID: 5ZRV）联合100 ns分子动力学模拟显示，SPD-HADHA复合物末段构象稳定：蛋白骨架平均RMSD 2.96 Å、SPD 1.56 Å，氢键给体-受体距离2.78 ± 0.09 Å、平均键角161 ± 7.2°，MM-GBSA结合自由能−6.66 kcal/mol，PCA轨迹构象空间向更集中簇迁移。CETSA显示SPD提高HADHA热稳定性，提示靶点结合与蛋白稳定；MST测得SPD与重组人HADHA结合常数Kd = 0.778 μM，呈浓度依赖性结合。

图7 分子动力学与MST验证SPD与HADHA直接结合作用

 

8.功能依赖性：敲低 HADHA 后 SPD 的效应减弱

在 PA 刺激的 PMVECs 里敲低 HADHA 之后，SPD 对 PLIN2 和波形蛋白表达的抑制作用减弱；FAO 比色法上，SPD 的恢复效应被削弱，FAO 活性仍处于抑制状态。Seahorse 内源性 FAO 检测中，SPD 改善的 etomoxir 敏感氧耗在敲低 HADHA 后显著降低。MitoSOX 和 C11-BODIPY 上，SPD 抑制线粒体 ROS 与脂质过氧化的作用同样被削弱；Western blot 里，SPD 对 PLIN2、波形蛋白、CPT1A、HADHA 的调控也被敲低部分抵消。

图8 敲低HADHA减弱SPD对FAO相关功能与线粒体氧化还原稳态的保护效应

 

总结

综合来看，该研究机制链可概括为：亚精胺结合HADHA并提高其稳定性，恢复脂肪酸β-氧化与线粒体氧化还原稳态，抑制PLIN2–波形蛋白介导的EndMT并增强线粒体自噬相关质量控制，最终减轻肺动脉高压与肺血管重塑。证据落于三个层面：靶点层面，MST给出Kd=0.778 μM直接结合常数，CETSA显示SPD提高HADHA热稳定性；组学层面，H800与HL2400分别从代谢物与脂质维度将改变收敛至甘油磷脂—PE重塑；功能层面，HADHA敲低后SPD对FAO、线粒体ROS、脂质过氧化及PLIN2/波形蛋白的调控同步减弱，构成靶点与表型间的因果环节。研究率先证明抑制PLIN2不仅缓解脂质蓄积，还可逆转EndMT相关内皮表型改变，为以脂滴稳态为切入点的血管保护策略提供依据。需界定的是，该研究未直接测定HADHA/MTP催化活性，结合能否转化为酶活提升尚待验证；体内组织水平观察亦不构成内皮特异性因果证据。

 

参考文献

Bai X, Tian K, Song S, et al. Spermidine attenuates monocrotaline-induced pulmonary arterial hypertension with HADHA-associated improvements in fatty acid oxidation and mitochondrial redox homeostasis. Redox Biol. 2026;97:104392. doi:10.1016/j.redox.2026.104392

 

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