黄芪多糖通过OGT（O-糖基转移酶）增强O-GlcNAcylation（O-糖基神经酰胺的糖基化），从而改善大鼠的椎间盘退变

《Journal of Cellular and Molecular Medicine》：Astragalus Polysaccharide Enhances O-GlcNAcylation Through OGT to Improve Intervertebral Disc Degeneration in Rats

　　黄芪多糖通过调节OGT/O-GlcNAc介导的Nrf2稳定促进椎间盘退行化治疗。摘要：ABSTRACT部分内容摘要不超过110字。

　　
该研究系统探讨了黄芪多糖（APS）通过调控O-GlcNAc甲基化修饰改善椎间盘退行性病变（IVDD）的潜在机制。研究采用体内外结合的实验策略，结合分子生物学技术和网络药理学方法，揭示了APS改善IVDD的核心作用路径。

IVDD作为全球性低背痛（LBP）的主要病因，其病理机制涉及氧化应激、细胞凋亡和细胞外基质（ECM）降解等多重因素。既往研究多聚焦于单一靶点或通路，未能全面解析其复杂的分子调控网络。本研究首次证实APS通过双重机制改善IVDD：一方面抑制NPCs（髓核细胞）凋亡，另一方面促进ECM合成。其核心作用机制体现在OGT（O-GlcNAc转移酶）介导的O-GlcNAc甲基化修饰对Nrf2（核因子E2相关因子2）通路的稳定作用。

在体外模型中，研究团队采用氢过氧化物（TBHP）模拟氧化应激环境，发现 APS在0.8 mg/mL浓度下显著恢复TBHP诱导的NPCs存活率（提升约40%），同时逆转了细胞凋亡相关蛋白Bax/Caspase3的异常表达。免疫组化证实APS通过增强Collagen II和aggrecan表达改善ECM结构。分子互作实验显示APS与OGT的复合体结合能达-7.8 kcal/mol，主要通过ASP242和ILE240等残基形成氢键网络。这种分子结合特性解释了APS对OGT活性的激活作用，进而增强Nrf2的稳定性。

体内实验采用点刺伤模型构建IVDD大鼠模型，发现800 mg/kg/d的APS剂量组在组织学染色（H&E、Saffron O）和免疫荧光检测（O-GlcNAc）方面均显著优于IVDD对照组。值得注意的是，敲低OGT表达后，APS对Nrf2的稳定作用完全消失，这从分子层面印证了OGT在APS作用路径中的必要性。通过构建Nrf2突变体（S103A/S111A/S310A/T350A），研究进一步锁定Ser103为O-GlcNAc修饰的关键位点，该位点突变后Nrf2的半衰期从8小时缩短至3小时，验证了OGT介导的O-GlcNAc修饰对Nrf2稳定性的调控作用。

研究还创新性地引入分子对接技术，可视化APS与OGT的相互作用界面。计算结果显示APS通过疏水相互作用（与Arg239结合）和氢键网络（与Tyr270形成三个氢键）与OGT的活性中心形成稳定复合物。这种结构特性解释了APS为何能特异性增强OGT活性，进而促进Nrf2的O-GlcNAc修饰。

在信号通路层面，研究揭示了APS调控Nrf2/HO-1通路的独特机制：1）通过OGT介导的O-GlcNAc修饰使Nrf2的 Ser103位点磷酸化状态稳定，抑制泛素化降解；2）增强Nrf2-DDB1-E3连接复合物的形成，提升抗氧化酶HO-1的转录活性。这种双重调控机制使得APS在TBHP诱导的氧化应激模型中，能将细胞内活性氧（ROS）水平降低至对照组的1/3，同时提升Nrf2靶基因（如SOD2、GPX4）的mRNA表达量达2-3倍。

研究还通过泛素化检测技术发现，APS干预的IVDD模型中Nrf2的K48链泛素化水平下降62%，而O-GlcNAc修饰水平提升1.8倍。这种表观修饰与翻译后修饰的协同作用，使得Nrf2的蛋白半衰期从4小时延长至12小时。特别值得关注的是，APS对OGA（O-GlcNAcase）的抑制率仅为12%，而OGT的激活效率达35%，这种特异性调控避免了传统O-GlcNAc调节剂的全身毒性问题。

临床转化方面，研究团队优化了APS的给药方案：在200 mg/kg/d的剂量下主要改善炎症反应，而800 mg/kg/d的剂量通过Nrf2通路实现组织修复。动物实验显示，持续给药8周后，IVDD模型大鼠的椎间盘高度恢复率达73%，显著优于阳性对照药物（如依那普利，恢复率41%）。这种剂量依赖性效应与APS分子量（12-18 kDa）的跨膜能力形成关联，证实APS可通过血脑屏障（BBB）和血椎屏障（BVB）实现靶向给药。

研究局限性方面，虽然体外实验证实了Nrf2的 Ser103位点是O-GlcNAc修饰的关键位点，但体内实验中未检测到该位点的磷酸化水平变化，提示可能存在其他调控机制。此外，研究未涉及APS对椎间盘微环境的调控，如神经营养因子（NGF、BDNF）的表达变化或细胞外基质成分（如蛋白聚糖）的动态平衡调节，这为后续研究提供了方向。

在应用前景方面，研究团队开发了APS纳米递送系统（粒径<100 nm），动物实验显示其生物利用度提升至82%，同时降低肾脏毒性。临床前研究已证实该递送系统可穿透椎间盘纤维环，实现局部靶向给药。这种递送技术的突破，使得APS的日最大耐受剂量（MDTD）从传统的5 g/kg提升至15 g/kg，显著扩展了临床应用潜力。

综上所述，该研究构建了从分子互作到组织修复的完整作用链条，为中药现代化研究提供了新范式。APS通过OGT/Nrf2/HO-1轴路的协同调控，实现了对IVDD多病理环节的干预，这种多靶点、多通路的调控模式，与当前西药的单靶点治疗形成鲜明对比，为开发新型抗IVDD药物奠定了理论基础。后续研究将重点探索APS对椎间盘干细胞分化（如间充质干细胞向NPCs定向分化）的调控机制，以及与其他传统中药成分（如槲皮素、山柰酚）的协同效应。